เสียงร้องของนกกระจอก: วิทยาศาสตร์เบื้องหลังหนึ่งในปรากฏการณ์ที่ยิ่งใหญ่ที่สุดทางธรรมชาติ

เมนโน เชเฟอร์ / shutterstock

การชมนกกระจอกร้องจ้อกแจ้กขณะที่นกโฉบ ดิ่ง และบินวนไปบนท้องฟ้าเป็นความสุขอย่างหนึ่งในยามเย็นของฤดูหนาวที่มีแสงสลัว ฝูงนกที่ว่องไวเหล่านี้จากเนเปิลส์ไปจนถึงนิวคาสเซิลต่างก็แสดงกายกรรมอันน่าทึ่งอย่างพร้อมเพรียงกัน แต่พวกมันทำได้อย่างไร ทำไมพวกมันถึงไม่ชนกันล่ะ แล้วจุดประสงค์คืออะไร?

ย้อนกลับไปในช่วงทศวรรษที่ 1930 นักวิทยาศาสตร์ชั้นนำคนหนึ่งเสนอแนะว่านกต้องมี พลังจิต จึงจะทำงานร่วมกันเป็นฝูงได้ โชคดีที่วิทยาศาสตร์สมัยใหม่เริ่มค้นพบคำตอบที่ดีกว่านี้แล้ว

เพื่อทำความเข้าใจว่านกสตาร์ลิงกำลังทำอะไรอยู่ เราต้องย้อนกลับไปในปี 1987 เมื่อนักวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์ผู้บุกเบิก Craig Reynolds ได้สร้าง การจำลองฝูงนกขึ้นมา "นก" เหล่านี้ ซึ่ง Reynolds เรียกสิ่งมีชีวิตที่สร้างด้วยคอมพิวเตอร์ของเขาว่า "นก" ปฏิบัติตามกฎง่ายๆ เพียงสามข้อเพื่อสร้างรูปแบบการเคลื่อนไหวที่แตกต่างกัน: นกที่อยู่ใกล้จะเคลื่อนที่ออกจากกันมากขึ้น นกจะปรับทิศทางและความเร็วของมัน และนกที่อยู่ไกลจะเคลื่อนที่เข้ามาใกล้มากขึ้น

รูปแบบบางส่วนเหล่านี้ถูกนำมาใช้เพื่อสร้างกลุ่มสัตว์ที่ดูสมจริงในภาพยนตร์ เริ่มจาก Batman Returns ในปี 1992 และ ฝูงค้างคาวและ "กองทัพ" เพนกวิน สิ่งสำคัญคือแบบจำลองนี้ไม่ต้องการการนำทางระยะไกลหรือพลังเหนือธรรมชาติ แต่ต้องการเพียงปฏิสัมพันธ์ในพื้นที่ แบบจำลองของเรย์โนลด์สพิสูจน์ให้เห็นว่าฝูงสัตว์ที่ซับซ้อนนั้นเป็นไปได้จริงโดยแต่ละตัวปฏิบัติตามกฎพื้นฐาน และกลุ่มที่เกิดขึ้นนั้น "ดู" เหมือนกับในธรรมชาติอย่างแน่นอน จากจุดเริ่มต้นนี้ การสร้างแบบจำลองการเคลื่อนไหวของสัตว์ทั้งหมดจึงเกิดขึ้น การจับคู่แบบจำลองเหล่านี้กับความเป็นจริงนั้นประสบความสำเร็จอย่างน่าทึ่งในปี 2008 โดยกลุ่มหนึ่งในอิตาลีที่สามารถถ่ายภาพนกสตาร์ลิ่งส่งเสียงร้องรอบๆ สถานีรถไฟในกรุงโรม สร้างตำแหน่งใหม่ในรูปแบบ 3 มิติ และแสดง กฎ ที่ใช้ สิ่งที่พวกเขาพบก็คือ นกสตาร์ลิ่งพยายามจับคู่ทิศทางและความเร็วของเพื่อนบ้านที่อยู่ใกล้ที่สุดประมาณเจ็ดตัว แทนที่จะตอบสนองต่อการเคลื่อนไหวของนกทั้งหมดที่อยู่รอบๆ

เมื่อเราดูเสียงพึมพำที่กระเพื่อมเป็นระลอกและหมุนวนเป็นรูปร่างต่างๆ มักจะดูเหมือนว่ามีบริเวณที่นกเคลื่อนไหวช้าลงและรวมตัวกันหนาแน่น หรือบริเวณที่นกเคลื่อนที่เร็วขึ้นและแยกตัวออกจากกันมากขึ้น ความจริงแล้ว สิ่งนี้ส่วนใหญ่เกิดจากภาพลวงตาที่เกิดจากฝูงนก 3 มิติที่ฉายลงบนมุมมอง 2 มิติของเรา และ แบบจำลอง ทางวิทยาศาสตร์แสดงให้เห็นว่านกบินด้วยความเร็วคงที่

ด้วยความพยายามของนักวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์ นักฟิสิกส์ทฤษฎี และนักชีววิทยาพฤติกรรม ตอนนี้เราจึงทราบแล้วว่าเสียงพึมพำเหล่านี้เกิดขึ้นได้อย่างไร คำถามต่อไปคือ ทำไมมันจึงเกิดขึ้น อะไรทำให้นกกระจอกมีพฤติกรรมเช่นนี้

คำอธิบายง่ายๆ อย่างหนึ่งก็คือ ความต้องการความอบอุ่นในเวลากลางคืนในฤดูหนาว นกจำเป็นต้องมารวมตัวกันในที่ที่อุ่นกว่าและเกาะพักในบริเวณใกล้เคียงกันเพียงเพื่อให้มีชีวิตอยู่ นกสตาร์ลิงสามารถรวมกลุ่มกันในที่พักผ่อน เช่น ดงกก รั้วไม้หนาทึบ หรือโครงสร้างของมนุษย์ เช่น นั่งร้าน โดยมี นกมากกว่า 500 ตัวต่อลูกบาศก์เมตร บางครั้งอาจรวมกันเป็นฝูงที่มีนกหลายล้านตัว ความหนาแน่นของนกที่สูงเช่นนี้อาจเป็นเป้าหมายที่น่าดึงดูดสำหรับนักล่า ไม่มีนกตัวใดอยากเป็นนกตัวที่นักล่าจะล่า ดังนั้นความปลอดภัยในจำนวนคนจึงเป็นสิ่งสำคัญ และฝูงนกที่หมุนวนไปมาจะสร้างความสับสน ทำให้ไม่สามารถจับนกตัวเดียวได้

นกสตาร์ลิ่งไม่ใช่สัตว์ทรงจิต แต่พวกมันเก่งแค่ทำตามกฎเท่านั้น ภาพถ่ายโดย Adri / shutterstock

อย่างไรก็ตาม นกสตาร์ลิงมักจะบินกลับมาเกาะคอนจากระยะทางหลายสิบกิโลเมตร และพวกมันใช้พลังงานในการบินมากกว่าการเกาะคอนในสถานที่ที่อุ่นกว่าเล็กน้อย ดังนั้น แรงจูงใจในการเกาะคอนขนาดใหญ่เหล่านี้จึงต้องมีมากกว่าแค่อุณหภูมิเท่านั้น

ความปลอดภัยในจำนวนคนอาจเป็นตัวกำหนดรูปแบบ แต่แนวคิดที่น่าสนใจแนะนำว่าฝูงอาจก่อตัวขึ้นเพื่อให้แต่ละตัวสามารถแบ่งปันข้อมูลเกี่ยวกับการหาอาหารได้ “ สมมติฐานศูนย์ข้อมูล ” นี้แนะนำว่าเมื่ออาหารไม่ทั่วถึงและหายาก วิธีแก้ปัญหาระยะยาวที่ดีที่สุดคือการแบ่งปันข้อมูลร่วมกันระหว่างตัวบุคคลจำนวนมาก เช่นเดียวกับที่ผึ้งแบ่งปันตำแหน่งของแปลงดอกไม้ร่วมกัน นกที่หาอาหารได้ในวันหนึ่งและแบ่งปันข้อมูลกันในชั่วข้ามคืนจะได้รับประโยชน์จากข้อมูลที่คล้ายกันในอีกวันหนึ่ง แม้ว่านกจำนวนมากจะเข้าร่วมรัง เมื่ออาหารมีน้อยที่สุด ซึ่งดูเหมือนว่าจะให้การสนับสนุนแนวคิดนี้ในระดับจำกัด แต่จนถึงขณะนี้ยังพิสูจน์ให้เห็นได้ยากมากที่จะทดสอบสมมติฐานโดยรวมอย่างเหมาะสม

ความเข้าใจของเราเกี่ยวกับกลุ่มสัตว์ที่เคลื่อนที่ได้ขยายตัวขึ้นอย่างมากในช่วงไม่กี่ทศวรรษที่ผ่านมา ความท้าทายต่อไปคือการทำความเข้าใจแรงกดดันด้านวิวัฒนาการและการปรับตัวที่ก่อให้เกิดพฤติกรรมดังกล่าว และสิ่งที่อาจส่งผลต่อการอนุรักษ์เมื่อแรงกดดันเหล่านั้นเปลี่ยนไป บางทีเราอาจปรับความเข้าใจของเราและใช้ความเข้าใจนั้นเพื่อปรับปรุงการควบคุมอัตโนมัติของระบบหุ่นยนต์ได้ บางทีพฤติกรรมในชั่วโมงเร่งด่วนของรถยนต์ไร้คนขับในอนาคตอาจอิงตามนกสตาร์ลิงและเสียงพึมพำของพวกมัน