Fuglvitenskap: Hvorfor synkroniserte stjernestjerner flyr etter deres overlevelse

Å se på stjernestørrelser som fuglene suger, dykker og kjører gjennom himmelen er en av de store gledene til en dusk vinterkveld. Fra Napoli til Newcastle, gjør disse flokker av smidige fugler det samme utrolig akrobatiske displayet, og beveger seg i perfekt synkronisering. Men hvordan gjør de det? Hvorfor krasjer de ikke? Og hva er poenget?

Tilbake på 1930-tallet foreslo en ledende forsker at fugler må ha psykiske krefter for å operere sammen i en flokk. Heldigvis begynner moderne vitenskap å finne noen bedre svar.

For å forstå hva stjernene gjør, begynner vi tilbake i 1987 da den banebrytende datavidenskaperen Craig Reynolds skapte en simulering av en flokk fugler. Disse "boids", som Reynolds kalte sine datamaskingenererte skapninger, fulgte bare tre enkle regler for å skape deres forskjellige bevegelsesmønstre: nærliggende fugler ville bevege seg lenger fra hverandre, fuglene ville justere retning og hastighet, og fjernere fugler ville bevege seg nærmere.

Se også: Swirling Starlings Generer 'Birdnado' i Apocalyptic Reddit Photo

Noen av disse mønstrene ble da brukt til å skape realistiske utseende dyregrupper i filmer, fra og med Batman Returns i 1992 og sine sværmer av flaggermus og "hær" av pingviner. Avgjørende, denne modellen krever ikke langdistanseveiledning eller overnaturlige krefter - bare lokale samspill. Reynolds modell viste seg at en kompleks flok faktisk var mulig gjennom enkeltpersoner som fulgte grunnleggende regler, og de resulterende gruppene "sikkert" så ut som de i naturen.

Fra dette utgangspunktet oppsto et helt felt med dyrebevegelsesmodellering. Matchende disse modellene til virkeligheten ble oppnådd spektakulært i 2008 av en gruppe i Italia som var i stand til å filme stjerneobservasjoner rundt jernbanestasjonen i Roma, rekonstruere stillingene sine i 3D, og ​​vise reglene som ble brukt. Det de fant var at stjernene forsøkte å matche retningen og hastigheten til de nærmeste syv eller så naboer, i stedet for å reagere på bevegelsene til alle nærliggende fugler rundt dem.

Når vi ser en murmur som pulserer i bølger og virvler inn i arrays av former, virker det ofte som om det er områder der fugler sakte og blir tykt pakket inn eller hvor de går raskere og sprer seg bredere fra hverandre. Faktisk er dette i stor grad takket være en optisk illusjon skapt av 3D-flokken som projiseres på vår 2D-visning av verden, og vitenskapelige modeller antyder at fuglene flyr med jevn hastighet.

Takket være innsatsen fra datavitenskapsfolk, teoretiske fysikere og atferdsbiologer, vet vi nå hvordan disse murmurasjonene genereres. Det neste spørsmålet er: Hvorfor skjer det i det hele tatt? Hva førte stjernene til å utvikle denne oppførselen?

En enkel forklaring er behovet for varme om natten om vinteren: Fuglene trenger å samle seg sammen på varmere steder og roost i umiddelbar nærhet bare for å holde seg i live. Stjerner kan pakke seg inn i et roostingssted - røde senger, tette hekker, menneskelige strukturer som stillas - på mer enn 500 fugler per kubikkmeter, noen ganger i flokker av flere millioner fugler. Slike høye konsentrasjoner av fugler ville være et fristende mål for rovdyr. Ingen fugl vil være den som en rovdyr plukker opp, så sikkerheten i tall er navnet på spillet, og virvlende masser skaper en forvirringseffekt, og hindrer at et enkelt individ blir målrettet.

Stjerner pendler imidlertid ofte fra mange tiotals kilometer unna, og de brenner opp mer energi på disse flyene enn det som kan bli frelst ved å roostere i marginalt varmere steder. Derfor må motivasjonen for disse kolossale roostene være mer enn temperatur alene.

Se også: En enorm svarm av stjernestjerner formørket himmelen over Roma

Sikkerhet i tall kan føre til mønsteret, men en spennende ide tyder på at flokker kan danne slik at enkeltpersoner kan dele informasjon om foraging. Dette, "informasjonssenterets hypotese", antyder at når maten er ujevn og vanskelig å finne, krever den beste langsiktige løsningen gjensidig deling av informasjon blant mange personer. Akkurat som honningbier deler plasseringen av blomsterklokker, vil fugler som finner mat en dag og dele informasjon over natten, dra nytte av lignende informasjon en annen dag. Selv om større antall fugler er med i roostene når maten er i det minste, noe som synes å gi litt begrenset støtte til ideen, har det hittil vist seg å være svært vanskelig å ordentlig teste den generelle hypotesen.

Vår forståelse for flyttende dyregrupper har utvidet seg enormt de siste tiårene. Den neste utfordringen er å forstå det evolusjonære og adaptive presset som har skapt denne oppførselen, og hva det kan bety for bevaring som de pressene forandrer seg. Eventuelt kan vi tilpasse vår forståelse og bruke den til å forbedre den autonome kontrollen av robotic systemer. Kanskje rush-timers oppførsel av fremtidens automatiserte biler vil være basert på starlings og deres murmureringer.

Denne artikkelen ble opprinnelig publisert på The Conversation av A. Jamie Wood og Colin Beale. Les den opprinnelige artikkelen her.