Stara muml: Vetenskapen Bakom En Av Naturens största Uppvisningar

Menno Schäfer / shutterstock

Att se starens sorl när fåglarna sveper, dyker och rullar genom himlen är ett av de stora nöjena med en mörk vinterkväll. Från Neapel till Newcastle gör dessa flockar av smidiga fåglar alla samma otroliga akrobatiska uppvisning och rör sig i perfekt synkronisering. Men hur gör de det? Varför kraschar de inte? Och vad är poängen?

Redan på 1930-talet föreslog en ledande vetenskapsman att fåglar måste ha psykiska krafter för att fungera tillsammans i en flock. Lyckligtvis börjar modern vetenskap hitta bättre svar.

För att förstå vad stararna gör börjar vi redan 1987 när den banbrytande datavetaren Craig Reynolds skapade en simulering av en flock fåglar . Dessa "boids", som Reynolds kallade sina datorgenererade varelser, följde bara tre enkla regler för att skapa sina olika rörelsemönster: närliggande fåglar skulle röra sig längre isär, fåglar skulle anpassa sin riktning och hastighet, och mer avlägsna fåglar skulle röra sig närmare.

Några av dessa mönster användes sedan för att skapa realistiska djurgrupper i filmer, med början med Batman Returns 1992 och dess svärmar av fladdermöss och "armé" av pingviner . Det avgörande är att denna modell inte krävde någon långvägsvägledning eller övernaturliga krafter – bara lokal interaktion. Reynolds modell visade att en komplex flock verkligen var möjlig genom att individer följde grundläggande regler, och de resulterande grupperna "såg ut" som de i naturen. Från denna utgångspunkt dök ett helt område av modellering av djurrörelser fram. Att matcha dessa modeller till verkligheten uppnåddes spektakulärt 2008 av en grupp i Italien som kunde filma starens sorl runt järnvägsstationen i Rom, rekonstruera sina positioner i 3D och visa reglerna som användes. Vad de fann var att starar försökte matcha riktningen och hastigheten för de närmaste sju eller så grannarna, snarare än att reagera på rörelserna hos alla närliggande fåglar runt dem.

När vi ser ett sorl pulsera i vågor och virvla in i mängder av former verkar det ofta som om det finns områden där fåglarna saktar ner och blir tätt packade eller där de snabbar upp och sprider sig bredare ifrån varandra. I själva verket är detta till stor del tack vare en optisk illusion skapad av att 3D-flocken projiceras på vår 2D-vy av världen, och vetenskapliga modeller tyder på att fåglarna flyger med jämn hastighet.

Tack vare insatser från datavetare, teoretiska fysiker och beteendebiologer vet vi nu hur dessa mumlor genereras. Nästa fråga är varför de händer överhuvudtaget – vad fick starar att utveckla detta beteende?

En enkel förklaring är behovet av värme på natten under vintern: fåglarna måste samlas på varmare platser och vila i närheten bara för att överleva. Starar kan packa sig på en rastplats – vassbäddar, täta häckar, mänskliga strukturer som byggnadsställningar – med mer än 500 fåglar per kubikmeter , ibland i flockar på flera miljoner fåglar. Så höga koncentrationer av fåglar skulle vara ett frestande mål för rovdjur. Ingen fågel vill vara den som ett rovdjur plockar av, så säkerhet i siffror är namnet på spelet, och virvlande massor skapar en förvirringseffekt som hindrar en enskild individ att bli föremål för.

Starar är inte synska – de är bara bra på att följa reglerna. Fotografi av Adri / shutterstock

Starar pendlar dock ofta till övernattningsställen på många tiotals kilometers avstånd, och de förbränner mer energi på dessa flygningar än vad som skulle kunna sparas genom att sova på marginellt varmare platser. Därför måste motivationen för dessa kolossala sovplatser vara mer än bara temperaturen.

Säkerhet i antal kan driva mönstret, men en spännande idé tyder på att flockar kan bildas så att individer kan dela information om födosök. Detta, " informationscenterhypotesen ", antyder att när maten är fläckig och svår att hitta den bästa långsiktiga lösningen kräver ömsesidigt utbyte av information mellan ett stort antal individer. Precis som honungsbin delar platsen för blomfläckar, kommer fåglar som hittar mat en dag och delar information över natten att dra nytta av liknande information en annan dag. Även om ett större antal fåglar ansluter sig till sovplatser när maten är som knappast , vilket verkar ge ett visst begränsat stöd för idén, har det hittills visat sig vara extremt svårt att korrekt testa den övergripande hypotesen.

Vår förståelse för att flytta djurgrupper har expanderat enormt under de senaste decennierna. Nästa utmaning är att förstå det evolutionära och adaptiva trycket som har skapat detta beteende, och vad det kan innebära för bevarandet när dessa tryck förändras. Möjligen kan vi anpassa vår förståelse och använda den för att förbättra den autonoma styrningen av robotsystem. Kanske kommer rusningsbeteendet hos framtidens automatiserade bilar att baseras på starar och deras sorl.