kuinka lintuparvi voi lentää ja liikkua yhdessä

tumma dunliiniparvi ponnahtaa suoraan suon yli-kunnes merlin ilmestyy ja ne kaikki veeraavat samalla hetkellä, vilkkuen kirkkaanvalkoisia alusparviaan ja järjestäen ryhmänsä tiimalasin muotoon järkyttävän nopeasti., Kaukainen murmuration kottaraisia—ja kyllä, se todella on ihmeellinen termi ryhmä näistä usein parjattu linnut—10000 tai enemmän, rullina ”kuin juopunut sormenjälki taivaalla”, kuten runoilija Richard Wilbur kirjoitti, tahriinnu hämärä horisontti joiden nopeus on sykkivä meduusoja.

muinaisajoista lähtien ihmiset ovat katsoneet yhtenä liikkuvia linnunmassoja ja ihmetelleet, miten ne sen tekevät. Muinaiset roomalaiset saivat selityksensä: jumalat uskoivat ja vihjasivat aikeistaan lintujen lentomatkalla., 1900-luvun alun tiedemiehet, ehkä lähes yhtä herkkäuskoiset, haparoivat sellaisia salaperäisiä ja jopa mystisiä käsitteitä kuin ”luonnollinen telepatia” tai ”ryhmäsielu.””Se on siirrettyä ajattelua, ajatusten siirtoa—kollektiivista ajattelua käytännössä. Mitä muuta se voi olla?”musisoi eräs englantilainen luonnontieteilijä melko selväsanaisesti vuonna 1931.

Katso tämän artikkelin oheisesta kuvagalleriasta

monet linnut tietysti parveilevat., Mutta vain suhteellisen kourallinen todella lentää yhdessä, mikä yliopiston Rhode Island biologi Frank Heppner, 1970-luvulla, ehdotti kutsumista ”lentoparvet”: nimittäin erittäin järjestäytynyt linjat tai klustereita. Pelicans, hanhet ja muut vesilinnut muodostavat viivoja ja vs. oletettavasti hyödyntämään energiaa säästäviä aerodynaamisia tekijöitä. Mutta vaikuttavimpia flokkereita ovat luultavasti ne, jotka muodostavat suuria, epäsäännöllisesti muotoiltuja massoja, kuten kottaraisia, rantarastaita ja mustarastaita., Ne lentävät usein yli 40 kilometrin tuntinopeudella, ja tiheässä ryhmässä niiden välinen tila voi olla vain hieman pitempi kuin niiden ruumiin pituus. He voivat kuitenkin tehdä hämmästyttävän teräviä käännöksiä, jotka näyttävät auttamattomasta silmästä katsottuna toteutettavan täysin yksioikoisesti. Kuvitelkaa tekevänne sydämettömiä väistöliikkeitä yhdessä kaikkien muiden nopealiikkeisten kuskien kanssa moottoritiellä, niin saatte käsityksen siitä, miten vaikeaa se on.

ei ihme, että tarkkailijat ovat jääneet hapuilemaan selitystä., Kun Heppner, joka on nyt puoliksi eläkkeellä, alkoi tutkia puluparvia yli 30 vuotta sitten, hän ehdotti, että ne kommunikoivat jonkinlaisen neurologisesti perustuvan ”biologisen radion kautta.”

”se, että meitä ei hötkitty pois kaupungista, kertoo siitä, kuinka epätoivoisia olimme selittämään tätä”, hän sanoo nyt.

Tänään, vaikka, teknologiset innovaatiot, high-speed valokuvaus tietokone simulaatiot, on käytössä biologit tarkastella ja analysoida linnun parvia kuin koskaan ennen. Niin on uusi aalto kiinnostusta muiden tutkijoiden, kuten matemaatikot, fyysikot, jopa taloustieteilijät., Tämän seurauksena tutkijat ovat lähempänä kuin koskaan todella päästä sisälle lauman mieleen.

”nyt on paljon sellaista, mitä emme tiedä”, Heppner sanoo, ”mutta uskon, että tulemme oikeasti tietämään, miten ja miksi linnut lentävät järjestäytyneissä ryhmissä viiden vuoden sisällä.”

yhdellä tasolla se on pitkään ollut selvää, mitä tapahtuu, kun eläimiä synkronoida niiden liikkeitä—ne ankat, gnuu, silli, tai sosiaalisia hyönteisiä. Silmien ja korvien lisääntyminen lisää mahdollisuuksia löytää ruokaa ja parantaa mahdollisuuksia havaita saalistaja ajoissa.,

se on kuitenkin silloin, kun saalistaja syöksyy, että ihmisjoukossa oleminen todella kannattaa. Lukuisat tutkimukset ovat osoittaneet, että ryhmissä liikkuvat yksilöt ovat lähes aina haavoittuvaisempia eksyessään itsestään. Se johtuu täysin hämmentävistä asioista, joita kokoomus voi tehdä. Kääntymällä nopeasti tai yksinkertaisesti kallistamalla hieman akselilleen, dunlinit pystyvät siirtämään höyhenpeitteensä ulkonäön tummasta (ylälaidastaan) valoon (alaparistaan), jolloin syntyy nopea vilkkuva vaikutus, joka saattaa säikäyttää tai hämmentää petoeläimiä., Tutkimukset ovat osoittaneet, että Merlins metsästys rantalintuja ovat itse asiassa menestyksekkäin, kun ne jahtaavat yksilöitä. Falconit Kyllä jahtaavat tiiviisti pakattuja dunlineja ja muita rantalintuja, mutta ne saalistajat onnistuvat todennäköisimmin, kun hyökkäys saa soololinnun harhailemaan. Numeroturvallisuus, toisin sanoen: yhdessä pysyvillä linnuilla on tapana selviytyä yhdessä.

”sinkkuna oleminen on aina riskialttiimpaa”, sanoo Claudio Carere, Italialainen lintutieteilijä, joka on mukana Roomaan kokoontuvien kottaraisten yhteisessä tutkimuksessa.,

Brittiläinen evoluutiobiologi William Hamilton, vuonna 1971 termin ”itsekäs lauma” kuvaamaan tätä ilmiötä. Hän kirjoitti, että jokainen lauman jäsen toimii yksinkertaisesta oman edun tavoittelusta. Kun saalistaja lähestyy laumaa, kaikki ryhmän yksilöt siirtyvät kohti turvallisinta paikkaa—eli ryhmän keskikohtaa-vähentääkseen kiinnijäämismahdollisuuksia. Havainnot nuorista rantalinnuista ovat vihjanneet, että tämän asian selvittäminen voi kestää jonkin aikaa, koska ne oppivat muodostamaan yhtenäisiä seurakuntia vasta ajan myötä., Kuten ne tekevät, luonnonvalinta sanelee, että linnut, jotka pystyvät vähiten hengailemaan ryhmän kanssa, jäävät todennäköisimmin saalistajien saaliiksi.

oma etu itsessään saattaa selittää monia parven liikkeen havaittuja dynamiikkaa, kuten tiheyttä. Mutta se ei voi selittää, miten linnut saavat tarvitsemansa tiedon liikkua synchronyssa ja välttää saalistajaa. Kaikki ryhmän jäsenet eivät voi nähdä nopeasti lentävää haukkaa yhtä aikaa. Miten he sitten voivat tietää, mihin suuntaan mennä sen välttämiseksi?

yksi vihje tuli kalatutkimuksista., Monet koulutuslajit liikkuvat yhtä koukeroisesti kuin yhtenäisimmät lintuparvet—ja niitä on paljon helpompi tutkia, koska niitä voi katsella ja kuvata ylhäältä avoimissa säiliöissä. 1960-luvulla venäläinen biologi Dmitrii Radakov testasi kouluja ja totesi, että ne voivat välttyä petoeläimiltä kokonaisuutena, jos jokainen kala vain koordinoi liikkeitään naapureidensa liikkeisiin. Vaikka vain muutama henkilö tietää, missä saalistaja on tulossa, hän kirjoitti, he voivat opastaa valtava koulun käynnistämällä puolestaan, että niiden naapurit jäljitellä—ja niiden naapureiden naapureita, ja niin edelleen., Toisin kuin lineaariset hanhiparvet, joilla on selkeä johtaja, klusterit ovat demokraattisia. Ne toimivat ruohonjuuritasolta; kuka tahansa jäsen voi aloittaa liikkeen, jota muut seuraavat.

Jalostus Radakov teoria piti odottaa, kunnes 1980-luvulla, kun ohjelmoijat alkoivat luoda malleja, jotka osoittavat, kuinka simuloitu eläinten ryhmät voivat vastata liikkeitä yksilöt niiden sisällä. Käy ilmi, että vain kolme yksinkertaista sääntöä riittää muodostamaan tiukasti yhtenäisiä ryhmiä., Jokaisen eläimen täytyy välttää törmäämistä lähinaapureihinsa, olla yleensä ihastunut muihin lajiinsa ja liikkua samaan suuntaan kuin muu ryhmä. Kytke nämä kolme ominaisuutta osaksi tietokonemalli, ja voit luoda ”virtuaalinen parvet” kaikenlaisia olentoja haluat. Ne muuttavat tiheyttä, muuttavat muotoaan ja käynnistävät pennin—aivan kuten reaalimaailman linnut tekevät. Elokuvien tekijät, Leijonakuninkaasta Nemon löytämiseen, ovat käyttäneet samanlaisia ohjelmistoja kuvaamaan realistisen näköisiä liikkeitä suurissa ryhmissä-olivat ne sitten stampeding wildebeest tai drifting meduusat.,

reaalimaailma ei kuitenkaan toimi kuin ohjelmisto. Yksi perusmallin ongelma on se, että se ei selitä riittävästi, miten lintuparvet voivat reagoida yhtä nopeasti kuin ne. Wayne Potts oivalsi sen jatko-opiskelijana 1970-luvun lopulla, ja nyt Utahin yliopiston biologi Potts päätyi opiskelemaan Dunlinsia Puget Soundissa. Tekemällä elokuvia katraansa ja analysointi, kuva kuvalta, kuinka jokainen yksittäinen lintu muutti, hän pystyi osoittamaan, että käännös torstai kautta parvi aivan kuten cheerleading-aalto kulkee urheilu fanit stadion., Hän selitti löydöstä teoriansa nimellä: ”chorus line hypoteesi.”Yksittäinen tanssija, joka odottaa lähimmäisen naapurinsa liikkuvan ennen potkunsa aloittamista, on liian hidas; samoin dunlin katselee ympärilleen useita lintuja, ei vain lähimpiä naapureitaan, saadakseen vihjeitä. Tämä löytö sai vanhan telepatiaidean loppumaan.

”aalto eteni lauman läpi ainakin kolme kertaa nopeammin kuin olisi voitu selittää, jos he vain katselisivat lähinaapureitaan”, Potts sanoo. ”Mutta mitään ylimääräistä ei luultavasti tapahtunut.,”

joka vuosi monien tuhansien kottaraisten parvet talvehtivat suurissa rotkoissa Roomassa. Tahroja himmeneminen taivas jokaisena iltapäivänä, juuri ennen iltaan, ne lentävät maaseudun oliivilehtojen, jossa he ruokkia—uskollinen työmatkalaiset taaksepäin, kuten Rachel Carson kirjoitti kerran siitä, lintujen ennustettavissa tottumukset. Tuhansia sulautuvat yhteen ja muodostavat tiheä aloilla, ellipsejä, pylväät, ja aaltoilevat linjat, peräkkäin muuttaa muotoa niiden parvien sisällä hetkiä. Ne ärsyttävät monia asukkaita, jotka väsyvät jätöksiin, joita he jättävät jälkeensä. Toiset rakastavat taidokkaita näyttöjään.,

”kun kottaraisia lähestytään, Haukat hyökkäävät säännöllisesti kottaraisten kimppuun ja osoittavat hämmästyttävää parveilukäyttäytymistä”, Carere sanoo. ”Ne kompaktoivat ja hajottavat, halkovat ja sulautuvat, muodostavat ”kauhuaaltoja” —pulsseja, jotka etääntyvät lähestyvästä Falconista sekunnin murto-osassa. ”Tämä on jotain, että näky on fantastinen, kuten intialainen savumerkki.”

Lounais-Tanskan rannikoiden kosteikoilla, joissa joitakin kottaraisia keväällä voi olla yli miljoona, paikalliset kutsuvat myöhäisiltapäivän näyttöjään ”mustaksi auringoksi”, koska ne kirjaimellisesti pimentävät taivaan., Mutta kottaraisia Roomassa ovat erityisen kätevä tutkia, koska yksi heidän pääasiallinen pesät on puistossa välillä kaupungin keskustan rautatieasemalla ja yksi oksat Roman National Museum.

Tutkijat yhteistyössä, pan-Eurooppa-hankkeen nimeltä StarFLAG kirjautunut paljon tunteja katolle museo on historiallinen Palazzo Massimo kaksi viime talvea, tavoitteena pari linjassa kamerat parvissa useita tuhansia kottaraisia esittävien taitolento näyttää., Jotkut tutkijat olivat aiemmin käyttäneet nopeaa stereoskooppista valokuvausta kokonaisuuden rakenteen analysointiin, mutta he pystyivät siihen vain suhteellisen pienillä ryhmillä. Kun parvi ylitti 20-30 lintua, sen rakennetta oli mahdoton erottaa toisistaan. ”Täytyy sanoa, kuka on kuka eri kameroiden kuvissa, jotka näyttävät hyvin erilaisilta toisistaan”, sanoo Starflagin kanssa työskentelevä italialainen fyysikko Andrea Cavagna. ”Tämä on hyvin vaikea tehdä silmin, ja täysin mahdotonta tuhannelle linnulle.,”

käyttämällä ohjelmisto on lainattu alan tilastollinen mekaniikka, joka kertoo materiaalien ominaisuuksia tutkimalla niiden molekyylirakenne, Cavagna ja muut fyysikot ovat nyt pystyneet vastaamaan jopa 2600 kottaraisia eri valokuvia keskenään. Jonka avulla ne voivat kartoittaa kolmiulotteinen rakenne parvissa paljon tarkemmin kuin koskaan aiemmin on ollut mahdollista., Näytöllä, ne voi ottaa mitä näyttää ihmissilmälle kuin tasainen, pyöristetty massa lintuja ja oppia, onko se on itse asiassa pallo, tai pikemminkin joitakin muita monimutkaisempi muoto, kuten pannukakku, sarake, tai avoin kuppi. He voivat tarkastella sitä mistä tahansa kulmasta, ja katsella sen muuttaa muotoa 10 kuvaa sekunnissa.

tuloksena on ollut infuusio mitattavissa havainto kenttään pitkä pullollaan spekulointia. Zoomaamalla kolmiulotteisiin rekonstruktioihin tutkijat voivat alkaa ymmärtää, millaisia tilallisia suhteita yksittäisillä kottaraisilla sen sisällä on toisiinsa., He ovat havainneet, että vaikka lauma ilmaantuu ulkopuolelta, sen jäsenet eivät jakaudu tasaisesti kuin pisteet ruudukossa. Sen sijaan jokaisella jäsenellä on paljon tilaa takana ja edessä. Kuten autoilijat moottoritiellä, kottaraisia ei tunnu haittaavan se, että heidän kyljissään—tai sen yläpuolella ja alapuolella—on naapureita, kunhan heillä on avoin tila edessä.

järkevää, koska läsnäolo selkeä polku ajosuuntaan minimoi todennäköisyys törmäykset pitäisi linnut täytyy siirtää kurssin äkillisesti, koska on todennäköistä, kun falcon hyökkää., Mutta mitä todella näppärää tässä spatiaalisessa epäsymmetriassa on se, että tutkijat ovat voineet käyttää sitä laskemaan niiden naapureiden määrän, joihin jokainen kottarainen kiinnittää tarkkaa huomiota—Pottsin kertosäeidean kvantifioidun laatimisen. Katsomalla korrelaatioita naapurimaiden kottaraisten liikkeiden välillä ne voivat osoittaa, että jokainen lintu kiinnittää aina huomiota samaan naapurimäärään riippumatta siitä, ovatko ne lähempänä vai kauempana.

kuinka monta naapuria tuo on?, Kuusi tai seitsemän, sanoo Cavagna, joka huomauttaa, että kottaraisia parvissa voi melkein aina nähdä paljon enemmän lähellä lintuja—mutta määrä voi olla tiiviisti sidoksissa lintujen kognitiivinen kyky. Laboratoriokokeet ovat osoittaneet, että pulut pystyvät helposti erottamaan jopa kuusi eri esinettä, mutta eivät enempää. Se tuntuu riittävän. Keskittymällä useampaan kuin yhteen tai kahteen naapuriin kottarainen pystyy tarvittaessa liikkumaan nopeasti., Mutta rajoittamalla kuusi tai seitsemän määrä naapureita se kiinnittää huomiota, se voi välttää täyttämättä sen aivot eivät ole yhtä luotettavia, tai yksinkertaisesti ylivoimainen, tietoja lintuja kauempana.

sitä, onko noiden naapureiden katsominen kaikki mitä he tekevät, ei kuitenkaan vielä tiedetä. Useita StarFLAG yhteistyökumppaneita University of Groningen, Alankomaat, ovat käyttäneet näitä tiiviisti katseli parvet kalibroida tietokone simulaatiot kehittyneempiä kuin kaikki muut käyttää, ennen kuin analysoida parven käyttäytymistä., He yrittävät jalostaa fyysikoiden luomia malleja, jotta ne heijastaisivat paremmin todellisia olosuhteita, kuten painovoimaa ja turbulenttia ilmaa. Tutkijat yrittävät myös ymmärtää, miten Kottaraiset lennon aikana kommunikoivat; vaikka kaikki ovat yhtä mieltä siitä, että he käyttävät näköä navigoidakseen lähietäisyydeltä, se ei välttämättä ole kaikki, mitä he käyttävät.

”luulen, että se on akustinen ja visuaalinen”, Carere sanoo, ”mutta tarkkaa tapaa, jolla se toimii, kukaan ei tiedä.”Hän arvelee, että kottarainen saattaa jopa käyttää lähinaapureiden tuntoaistia ilmanpuuskien ohjaamiseen., On selvää, että näistä arkisimmista linnuista on vielä paljon opittavaa.

Frank Heppner luottaa siihen, että tutkijat pystyvät pian selittämään monia tällaisia mysteereitä, vaikka hän edelleen kyseenalaistaa joitakin kaikkein perusoletuksia parveilevasta käyttäytymisestä. Hän ihmettelee esimerkiksi sitä, miksi roomalaisten Kottaraiset liikkuivat niin näyttävästi kukkopaikkojensa yläpuolella monta minuuttia ennen asettumistaan aloilleen. Jos he todella haluaisivat välttää Haukat, hän kysyy, eivätkö he katoaisi puihin nopeammin? ”Se, mitä he tekevät, ei ole saalistajien välttelyä”, hän sanoo. ”Se kutsuu saalistajia.,”

hän arvelee, että taustalla voi olla jokin perustavanlaatuinen matematiikkaan perustuva käyttäytyminen-sellainen asia, jota fyysikot kutsuvat ”emergentiksi omaisuudeksi”, jossa kokonaisuus on paljon suurempi kuin osiensa summa. Kottaraiset saattavat tehdä mitä tekevät yksinkertaisesti siksi, että niiden yksilöllinen ohjelmointi tekee monimutkaisesta käyttäytymisestä, kuten parvista, väistämätöntä., Lintuharrastajien, kaikki ihmiset pitäisi ymmärtää, että koska he tietävät, miten yksinkertainen biologinen sääntöjä kuin perus ihmisen kiinnostusta värikkäitä, liikkuvia kohteita voi johtaa arvaamattomiin ja ilmeisesti irrationaalista käyttäytymistä—kuten singahtaa Brownsville paikalla golden-crowned warbler.

”voi olla, että tällaiset käyttäytymismallit ovat kuin lintujen noudattamien sääntöjen matemaattinen sivutuote”, Heppner sanoo. ”On täysin mahdollista, että ennalta-arvattavista säännöistä seuraa arvaamaton käytös.”Ehkä Rooman Kottaraiset vielä valottavat ihmisten kollektiivista päätöksentekoa.,

Jotkut tutkijat sidoksissa StarFLAG hankkeessa tutkitaan, miten äänestäjät vaikuttavat toistensa valintoja, ja onko päätöksiä siitä, mistä löytää uusi pankki oksat muodostavat mahdollista esimerkiksi parveilevat käyttäytyminen.

tällaiset käytännön sovellutukset laumakäyttäytymisen ymmärtämiseksi saattavat olla joillekin ihmisille yhtä arvokkaita kuin jumalten aikeiden tunteminen. Silti ne ovat luultavasti vähemmän arvokkaita kuin tunnustus siitä, miten ihmiset ovat jo vaikuttaneet laumoihin., Kottaraiset eivät talvehtineet Roomassa näin paljon menneinä vuosina, mutta ilmastonmuutos yhdistettynä muihin tekijöihin on tehnyt kaupungista heille mukavamman. Monien rantalintujen parvet vähenevät, kun niiden elinympäristöt ja ravinteet muuttuvat. Ja se johtuu meistä, tietenkin, että kukaan ei voi enää nauttia silmissä yksi suurimmista parveilevat laji: muuttokyyhky.

kaikkein pohjimmiltaan ihmisen käyttäytyminen parvissa paljastaa, vaikka, voi osoittautua pyrkimys ymmärtää ja nauttia niistä., Ihmiset haluavat tietää, miten maailma yleensä toimii, mutta he haluavat myös yksinkertaisesti arvostaa sitä. Ne vilkkuvat dunlinit ja ne Kottaraiset, jotka pyörivät kuin nopea musta savu, pysyvät kiehtovana näkynä riippumatta siitä, mitä tietokonemallit postuloivat. Ainakin osittain, he jatkavat, kuten Richard Wilbur kirjoitti, ”kieltäytyy olla kiinni . . . ajatukseni verkoissa ja häkeissä.”

Tämä tarina kulki alun perin maalis-huhtikuun numerossa 2009 nimellä ” Flight Plan.”

Leave a Comment