Indywidualnie szpak europejski to niewiele więcej niż zwykły kos. Otóż to. Szpaki są krótkie i grube, mają ciemne pióra i długie, spiczaste dzioby. Widzieliście ich. Są praktycznie wszędzie, ponad 200 milionów jest w samej Ameryce Północnej , śpiewając swoje wesołe małe piosenki i dla wielu hodowców przydomowych i pełnoetatowych farmerów staje się trochę po stronie szkodników.
Jednak zbiorowo szpaki przekształcają się w coś zupełnie innego. Razem, w locie, w hipnotyzujących stadach, które czasami liczą się w setkach tysięcy , są cudem kradnącym oddech, pulsującym, wirującym, żywym, zharmonizowanym całością, pozornie przeciwstawiającym się prawom natury, a jednocześnie definiującym samą naturę.
Oglądanie szmeru szpaków w powietrzu - tak nazywa się zachowanie stadne, szemranie - to doświadczenie na własne oczy potęgi i tajemnicy świata przyrody.
„Myślę, że podstawowym uczuciem jest zachwyt” - mówi Mario Pesendorfer , pracownik naukowy z tytułem doktora w Instytucie Ekologii Leśnej Uniwersytetu Zasobów Naturalnych i Nauk Przyrodniczych w Wiedniu. „Przestrzenna skala czegoś, co porusza się bardzo szybko - czego absolutnie nie jesteśmy w stanie zrobić - i wizualne wzorce, które pojawiają się, gdy wiele osób robi to samo… naprawdę nas hipnotyzuje”.
Dla naukowców takich jak Pesendorfer szmery robią coś więcej. Budzą ciekawość. I pobudzają naukowców, takich jak Pesendorfer, do odkrycia, w jaki sposób roje zwierząt - takich jak ptaki, pszczoły i ryby - mogą poprawić nasze życie.
Sekrety szmerów
W latach trzydziestych słynny ornitolog Edmund Selous zasugerował, że ptaki poruszające się w szmerze używają jakiejś telepatii do przekazywania swoich zamiarów latania. „Muszą myśleć zbiorowo, wszyscy w tym samym czasie ... błysk z tylu mózgów” - napisał w swojej książce „ Przeniesienie myśli (lub co?) W ptakach ”.
W miarę upływu lat okazało się, że to jeszcze nie wszystko. W latach pięćdziesiątych XX wieku naukowcy badający owady, ryby i inne zbiorowe zachowania zwierząt stwierdzili, że ruch grupowy jest bardziej oszałamiająco szybką reakcją na innych w stadzie (lub w szkole lub roju) niż wrodzoną umiejętnością czytania w myślach lub poleceniem. od lidera grupy.
To „ szybkie przekazywanie sąsiadom lokalnej reakcji behawioralnej ” umożliwia tak zaskakującą synchronizację, jak napisali autorzy artykułu z 2015 roku opublikowanego w czasopiśmie Proceedings of the National Academy of Sciences.
„Są dwa sposoby na wywołanie zachowania dużej grupy. Możesz mieć kontrolę odgórną, gdzie masz jakieś przywództwo lub jakiś mechanizm odgórny. Pomyśl o rockowym show, masz gwiazdę rocka w z przodu i zaczyna klaskać w dłonie, a cały stadion zaczyna klaskać ”- mówi Pesendorfer. „Ale te szmery są w rzeczywistości samoorganizujące się, co oznacza, że to małe zasady zachowania jednostki sprawiają, że skaluje się ona do dużej grupy. Aby zrozumieć to zachowanie, musimy przejść od skali lokalnej - co robi jednostka, jakie są zasady, których przestrzega dana osoba? - w skali globalnej; jaki jest wynik? ”
W 2013 roku inżynier mechaniki i lotnictwa oraz jej zespół z Princeton współpracowali z fizykami we Włoszech w celu zbadania szmerów. „W stadzie liczącym 1200 ptaków jest jasne, że nie każdy ptak będzie w stanie śledzić pozostałe 1199 ptaków” , powiedziała wówczas Naomi Leonard , inżynier z Princeton, „więc ważne pytanie brzmi:„ Kto śledzi z których?'"
Włoscy fizycy wykorzystali ponad 400 zdjęć z kilku filmów, aby się tego dowiedzieć, wykreślając pozycję i prędkość ptaków w czasie, gdy się stada. Na tej podstawie zbudowali model matematyczny, który identyfikował optymalną liczbę partnerów w stadzie dla każdego ptaka do śledzenia.
Okazuje się, że magiczna liczba to siedem: każdy ptak pilnuje siedmiu najbliższych sąsiadów i ignoruje wszystko inne. Biorąc pod uwagę wszystkie te małe, siedmioosobowe grupy dotykające innych jednostek i siedmioosobowych grup, szybko rozprzestrzeniają się zwroty akcji. I od tego rusza cały szmer. Odkrycia naukowców zostały opublikowane w czasopiśmie PLOS Computational Biology w styczniu 2013 roku.
Trzy rzeczy pod kontrolą
Choć wygląda to na skoordynowane na dużą skalę, poszczególne ptaki zajmują się tylko trzema aspektami lotu i lataniem osób wokół nich. Czynniki te zostały opisane na kilka sposobów, ale wszystkie są bardzo podobne. Są z Pesendorfer:
- Strefa przyciągania : „Co oznacza, że w tym obszarze zamierzasz ruszyć w kierunku następnego faceta”.
- Strefa odpychania : „Co oznacza, że nie wlecisz na jego linię, bo oboje upadniecie”.
- Wyrównanie kątowe : „Więc musisz w pewnym sensie podążać za jego [ptasim sąsiadem] kierunkiem”.
„W zależności od tego, jak zmienisz te trzy parametry”, mówi Pesendorfer, „możesz uzyskać wszystko, od tych beczkowatych piłek baseballowych, które dostajesz w rybach oceanicznych , przez luźno wyglądające roje owadów, po wysoce zorganizowane roje ryb i szmery. w tych trzech małych parametrach ”.
Naukowcy są przekonani, że ptaki te gromadzą się przede wszystkim po to, aby zmylić i zniechęcić drapieżniki, poprzez samą ich liczbę, hałas, jaki wydaje takie stado i, oczywiście, jego ruch. Pewna komunikacja między ptakami może również zachodzić poprzez szmery - powiedzmy, wskazując dobre źródła pożywienia - podczas gdy niektórzy badacze uważają, że po prostu utrzymywanie ciepła może być kolejnym powodem szmerów
Najbardziej zdumiewające dla zwykłych śmiertelników jest to, że ptaki te reagują tak szybko i robią to w takiej synchronizacji; jeśli nie natychmiast, w ciągu kilku klap skrzydeł ptaka. Poruszają się prawie tak samo, jak krok po kroku (lub jakby klapa blokująca).
W jaki sposób?
„Ptaki mają znacznie wyższą rozdzielczość czasową niż my” - mówi Pesendorfer, co oznacza, że ptaki pobierają wokół siebie pewne informacje i przetwarzają je znacznie szybciej niż ludzie. „Widzą znacznie szybciej niż my”.
Korzystanie z tego, czego uczymy się od szpaków
W 1986 roku Craig Reynolds , informatyk wyszkolony w MIT, zbudował komputerowe modele stad ptaków i ławic ryb w czymś, co nazwał „Boids”. Programy te stanowiły podstawę dla realistycznych animacji w filmach, początkowo (zwłaszcza) roju nietoperzy w filmie Tima Burtona „Powrót Batmana” z 1992 roku.
W zastosowaniach w prawdziwym życiu zdolność rozumienia ruchów behawioralnych dużych grup szpaków (lub nietoperzy, pszczół itp.) I zaprogramowania rojów robotów do wykonywania podobnych ruchów ma niesamowite możliwości. „Staramy się czerpać inspirację z biologii” - powiedział George Young, główny autor artykułu opracowanego przez grupę Leonarda w Princeton University w 2013 roku. „Aby zrozumieć, jakie miary wydajności grup zwierząt mogą pomóc nam zdecydować, jakie środki powinniśmy używać, gdy projektujemy responsywne zachowania robotów ”.
Przykład: Obserwatorium Las Cumbres ma 22 zrobotyzowane teleskopy w siedmiu lokalizacjach na całym świecie, które koordynują się ze sobą, aby działać jak jeden duży teleskop. Ze strony LCO:
Inny przykład: wschodząca dziedzina robotyki roju wykorzystuje informacje zebrane podczas badań szpaków, które według Instytutu Wyss na Harvardzie mogą „umożliwić nowe podejście do misji poszukiwawczo-ratowniczych, prac budowlanych, remediacji środowiska i zastosowań medycznych”.
Robotyka roju mogłaby również znaleźć zastosowanie w zastosowaniach wojskowych, takich jak mikro-drony wypuszczane z samolotów myśliwskich . Rój autonomicznych samochodów, współpracujących ze sobą, może pomóc zmniejszyć lub wyeliminować korki . Możliwości - walka z rakiem? - są zadziwiające .
Wszystko z obserwowania, studiowania, uczenia się i budowania na cudownym stada tego prostego ptaka.
„Jako ludzie, którzy mają bardzo skomplikowane procesy decyzyjne, nie jesteśmy przyzwyczajeni do patrzenia na proste procesy decyzyjne, które skalują się do czegoś, co wygląda na złożone zachowanie” - mówi Pesendorfer. „Te modele pomagają nam zrozumieć tego typu wzorce”.
TERAZ TO CIEKAWE
Cała populacja szpaków północnoamerykańskich - znowu może nawet 200 milionów - pochodzi ze 100- osobowej grupy przywiezionej do Stanów Zjednoczonych na początku lat 90. XIX wieku i wypuszczona na wolność w nowojorskim Central Parku. Ludzie, którzy je przynieśli, byli fanami Szekspira, którzy chcieli, aby Ameryka była zamieszkana przez wszystkie ptaki, o których bard kiedykolwiek wspominał. Z „Henryka IV, część I” : „Ale znajdę go, kiedy śpi, / I do jego ucha zawołam„ Mortimer! ”/ Nie, / Będę miał szpaka, który nauczy się mówić / Nic ale 'Mortimer' i daj mu to / Aby utrzymać jego gniew w ciągłym ruchu. "
Pierwotnie opublikowano: 9 sierpnia 2019 r
