Un troupeau sombre de dunlins sprinte droit sur un marais—jusqu’à ce qu’un merlin apparaisse et qu’ils virent tous au même moment, faisant clignoter leurs parties inférieures blanches brillantes et réorganisant leur, Un murmure lointain d’étourneaux-et oui, c’est vraiment le terme merveilleux pour un groupe de ces oiseaux souvent décriés—10 000 ou plus, roule « comme une empreinte digitale ivre dans le ciel”, comme l’a écrit le poète Richard Wilbur, tachant l’horizon crépusculaire avec la rapidité d’une méduse palpitante.
Depuis les temps primitifs, les gens ont regardé des masses d’oiseaux se déplaçant comme un et se demandaient comment ils le faisaient. Les anciens Romains avaient leur explication: Les Dieux, croyaient-ils, faisaient allusion à leurs intentions dans la façon dont les oiseaux volaient., Les scientifiques du début du 20ème siècle, peut-être presque aussi crédules, ont cherché à tâtons des concepts mystérieux et même mystiques tels que la « télépathie naturelle” ou une « âme de groupe ». » »C’est la pensée transfusée, le transfert de pensée—la pensée collective pratiquement. Quoi d’autre peut-il être? »songea un naturaliste britannique, plutôt plaintif, en 1931.
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de nombreux oiseaux affluent, bien sûr., Mais seule une poignée relative vole vraiment ensemble, créant ce que le biologiste de L’Université de Rhode Island Frank Heppner, dans les années 1970, a proposé d’appeler des « troupeaux de vol”: à savoir des lignes ou des grappes hautement organisées. Les pélicans, lesese et les autres oiseaux aquatiques forment des lignes et des Vs, probablement pour tirer parti des facteurs aérodynamiques qui économisent de l’énergie. Mais les troupeaux les plus impressionnants sont sans doute ceux qui forment de grandes masses irrégulières, telles que les étourneaux, les oiseaux de rivage et les merles., Ils volent souvent à des vitesses de 40 miles ou plus par heure, et dans un groupe dense, l’espace entre eux peut être seulement un peu plus que leur longueur corporelle. Pourtant, ils peuvent faire des virages étonnamment vifs qui semblent, à l’œil nu, être menés entièrement à l’unisson. Imaginez faire des manœuvres d’évitement Non entendues de concert avec tous les autres conducteurs rapides autour de vous sur une voie rapide, et vous avez une idée de la difficulté impliquée.
Pas étonnant que les observateurs aient été laissés à tâtons pour une explication., Quand Heppner, maintenant semi-retraité, a commencé à étudier les troupeaux de pigeons il y a plus de 30 ans, il a suggéré qu « ils communiquent par une sorte de » radio biologique » neurologique. »
« Le fait que nous n’ayons pas été chassés de la ville est une indication de la façon dont nous étions désespérés d’expliquer ce genre de choses”, dit-il maintenant.
Aujourd’hui, cependant, les innovations technologiques, de la photographie à grande vitesse aux simulations informatiques, ont permis aux biologistes de voir et d’analyser les troupeaux d’oiseaux comme jamais auparavant. Ainsi a une nouvelle vague d’intérêt d’autres scientifiques, y compris les mathématiciens, les physiciens, même les économistes., En conséquence, les chercheurs sont plus proches que jamais d’entrer vraiment dans l’esprit du troupeau.
« Il y a beaucoup de choses que nous ne savons pas maintenant”, dit Heppner, « mais je pense que nous allons réellement savoir comment et pourquoi les oiseaux volent en groupes organisés d’ici cinq ans. »
à un niveau, il a longtemps été évident que ce qui se passe lorsque les animaux synchronisent leurs mouvements—qu’il s’agisse de canards, de gnous, de harengs ou d’insectes sociaux. Plus d’yeux et d’oreilles signifient plus de possibilités de trouver de la nourriture et de meilleures chances de détecter un prédateur à temps.,
c’est quand un prédateur se jette, cependant, qu’être dans une foule paie vraiment. De nombreuses études ont montré que les personnes qui voyagent en groupe sont presque toujours plus vulnérables lorsqu’elles s’éloignent d’elles-mêmes. Cela est dû en grande partie aux choses déconcertantes qu’un assemblage peut faire. En tournant rapidement ou simplement en inclinant un peu sur leur axe, les dunlins sont capables de changer l’apparence de leur plumage de l’obscurité (leurs parties supérieures) à la lumière (leurs parties inférieures), créant un effet de clignotement rapide qui pourrait surprendre ou confondre les prédateurs., Des études ont montré que les merlins chassant les oiseaux de rivage ont en fait plus de succès lorsqu’ils poursuivent des individus. Les faucons s’attaquent à des foules bien remplies de dunlins et d’autres oiseaux de rivage, mais ces chasses sont plus susceptibles de réussir lorsque l’attaque provoque un oiseau solitaire à s’égarer. La sécurité en chiffres, en d’autres termes: les oiseaux qui restent ensemble ont tendance à survivre ensemble.
« être célibataire est toujours plus risqué”, explique Claudio Carere, un ornithologue italien qui participe à une étude collaborative sur le flocage des étourneaux à Rome.,
Le biologiste évolutionniste britannique William Hamilton, en 1971, a inventé le terme « troupeau égoïste” pour décrire ce phénomène. Chaque membre d’un troupeau, a-t-il écrit, agit par simple intérêt personnel. Lorsqu’un prédateur s’approche d’un troupeau, tous les membres du groupe de se déplacer vers l’endroit le plus sûr—à savoir, au milieu du groupe, afin de réduire les chances d’être capturé. Les Observations de jeunes oiseaux de rivage ont laissé entendre que cela pourrait leur prendre un certain temps pour comprendre cela, car ils n’apprennent à former des congrégations cohésives qu’avec le temps., Comme ils le font, la sélection naturelle dicte que les oiseaux les moins capables de pendre avec le groupe sont les plus susceptibles d’être capturés par les prédateurs.
l’intérêt personnel à lui seul peut expliquer bon nombre des dynamiques observées du mouvement du troupeau, comme la densité. Mais cela ne peut pas expliquer comment les oiseaux obtiennent les informations dont ils ont besoin pour se déplacer en synchronie et éviter un prédateur. Il n’y a aucun moyen que chaque membre du groupe puisse voir un faucon volant rapidement en même temps. Comment, alors, peuvent-ils savoir dans quelle direction se diriger pour l’éviter?
un indice provient d’études sur les poissons., De nombreuses espèces scolarisées manœuvrent aussi finement que les troupeaux d’oiseaux les plus cohésifs—et ils sont beaucoup plus faciles à étudier, car ils peuvent être observés et photographiés d’en haut dans des réservoirs ouverts. Dans les années 1960, un biologiste russe, Dmitrii Radakov, a testé les écoles et a constaté qu’elles pouvaient éviter avec succès les prédateurs, dans leur ensemble, si chaque poisson coordonnait simplement ses mouvements avec ceux de ses voisins. Même si seulement une poignée d’individus savent d’où vient un prédateur, a—t-il écrit, ils peuvent guider une grande école en initiant un virage que leurs voisins imitent-et les voisins de leurs voisins, et ainsi de suite., Contrairement aux troupeaux linéaires d’ge, qui ont un leader clair, les grappes sont démocratiques. Ils fonctionnent à partir de la base; tout membre peut initier un mouvement que d’autres suivront.
raffiner la théorie de Radakov a dû attendre les années 1980, lorsque les programmeurs informatiques ont commencé à créer des modèles qui montrent comment des groupes d’animaux simulés peuvent répondre aux mouvements des individus en leur sein. Il s’avère que seules trois règles simples suffisent à former des groupes étroitement cohésifs., Chaque animal doit éviter d’entrer en collision avec ses voisins immédiats, être généralement attiré par d’autres de son genre et se déplacer dans la même direction que le reste du groupe. Branchez ces trois caractéristiques dans un modèle informatique, et vous pouvez créer des « essaims virtuels” de toutes sortes de créatures que vous aimez. Ils changent de densité, modifient leur forme et allument un sou—tout comme le font les oiseaux du monde réel. Les créateurs de films, du Roi Lion à Finding Nemo, ont utilisé un logiciel similaire pour représenter des mouvements réalistes dans de grands groupes-qu’il s’agisse de gnous en train de piétiner ou de méduses à la dérive.,
Le monde réel, cependant, ne fonctionne pas comme les logiciels. Un problème avec le modèle de base est qu’il n’explique pas adéquatement comment les troupeaux d’oiseaux peuvent réagir aussi rapidement qu’ils le font. C’est quelque chose que Wayne Potts a réalisé en tant qu’étudiant diplômé à la fin des années 1970. maintenant biologiste à l’Université de L’Utah, Potts a fini par étudier dunlins sur Puget Sound. En faisant des films de leurs troupeaux et en analysant, image par image, comment chaque oiseau se déplaçait, il a pu montrer qu’un virage ondule à travers un troupeau tout comme une vague de cheerleading traverse les fans de sport dans un stade., Il a expliqué la découverte avec le nom de sa théorie: l « hypothèse de la ligne de chœur. »Une danseuse individuelle qui attend que son voisin immédiat bouge avant de lancer son coup de pied sera trop lente; de même, un dunlin observe un certain nombre d’oiseaux autour d’elle, pas seulement ses voisins les plus proches, pour des indices. Cette découverte a mis au repos la vieille idée de télépathie.
« la vague se propageait à travers le troupeau au moins trois fois plus vite que ce qui pourrait être expliqué s’ils surveillaient simplement leurs voisins immédiats”, explique Potts. « Mais il n’y avait probablement rien d’extrasensoriel.,”
Chaque année, des troupeaux de plusieurs milliers d’étourneaux hiver à grands gîtes à Rome. Maculant le ciel obscurci chaque après—midi, juste avant le crépuscule, ils volent des oliveraies rurales où ils nourrissent des navetteurs fidèles à l’envers, comme L’a écrit Rachel Carson à propos des habitudes prévisibles des oiseaux. Des milliers de personnes fusionnent et forment des sphères denses, des ellipses, des colonnes et des lignes ondulantes, changeant séquentiellement la forme de leurs troupeaux en quelques instants. Ils exaspèrent de nombreux habitants, qui se lassent des excréments qu’ils laissent derrière eux. D’autres aiment leurs affichages élaborés.,
« à l’approche des perchoirs, les étourneaux sont régulièrement attaqués par des faucons et affichent des comportements de flocage étonnants”, explique Carere. « Ils se compactent et se décomposent, se divisent et fusionnent, forment des ”ondes de terreur « » —des impulsions qui s’éloignent d’un faucon qui s’approche en une fraction de seconde. « C’est quelque chose qui, à vue d’œil, est fantastique, comme les signaux de fumée Indiens. »
dans les zones humides côtières du Sud-Ouest du Danemark, où certains troupeaux d’étourneaux au printemps peuvent compter plus d’un million, Les habitants appellent leurs affichages de fin d’après-midi « soleil noir” parce qu’ils assombrissent littéralement le ciel., Mais les étourneaux de Rome sont particulièrement pratiques à étudier car l’un de leurs principaux gîtes se trouve dans un parc entre la gare centrale de la ville et l’une des branches du Musée national romain.
des chercheurs d’un projet collaboratif paneuropéen nommé StarFLAG ont passé de nombreuses heures sur le toit du Palazzo Massimo historique du musée au cours de deux hivers récents, visant une paire de caméras alignées sur des troupeaux de plusieurs milliers d’étourneaux effectuant des démonstrations de voltige., Certains chercheurs avaient auparavant utilisé la photographie stéréoscopique à grande vitesse pour analyser la structure de l’ensemble, mais ils n’ont pu le faire qu’avec des groupes relativement petits. Une fois qu’un troupeau dépassait 20 à 30 oiseaux, sa structure devenait impossible à séparer. ” Vous devez dire qui est qui dans les images des différentes caméras, qui sont très différentes les unes des autres », explique Andrea Cavagna, un physicien italien travaillant avec StarFLAG. « C’est très difficile à faire à l’œil nu, et totalement impossible pour un millier d’oiseaux., »
en utilisant un logiciel emprunté au domaine de la mécanique statistique, qui explique les propriétés des matériaux en examinant leur structure moléculaire, Cavagna et d’autres physiciens ont maintenant pu faire correspondre jusqu’à 2 600 étourneaux sur différentes photographies. Cela leur permet de cartographier la structure tridimensionnelle des troupeaux beaucoup plus précisément que jamais., À l’écran, ils peuvent prendre ce qui apparaît à l’œil humain comme une masse solide et arrondie d’oiseaux et apprendre s’il s’agit en fait d’une boule ou plutôt d’une autre forme plus compliquée, comme une crêpe, une colonne ou une tasse ouverte. Ils peuvent le voir sous n’importe quel angle et le regarder changer de forme à 10 images par seconde.
le résultat a été une infusion d’observation quantifiable dans un domaine longtemps en proie à la spéculation. En zoomant sur les reconstructions en trois dimensions, les chercheurs peuvent commencer à comprendre les relations spatiales que les étourneaux individuels entretiennent les uns avec les autres., Ils ont constaté que même si un troupeau dense apparaît de l’extérieur, ses membres ne sont pas répartis uniformément comme des points sur une grille. Au contraire, chaque membre a beaucoup d’espace derrière et devant. Comme les conducteurs sur une autoroute, les étourneaux ne semblent pas se soucier d’avoir des voisins à proximité de leur côté—ou au—dessus et au-dessous, d’ailleurs-tant qu’ils ont un espace ouvert devant eux.
cela a du sens, car la présence d’une trajectoire claire dans le sens du déplacement minimise la probabilité de collisions si les oiseaux doivent changer brusquement de cap, comme c’est probable lorsqu’un faucon attaque., Mais ce qui est vraiment astucieux dans cette asymétrie spatiale, c’est que les chercheurs ont pu l’utiliser pour calculer le nombre de voisins auxquels chaque étourneau accorde une attention particulière—une élaboration quantifiée de L’idée de la ligne de chœur de Potts. En examinant les corrélations entre les mouvements des étourneaux voisins, ils peuvent montrer que chaque oiseau prête toujours attention au même nombre de voisins, qu’ils soient plus proches ou plus éloignés.
combien y a-t-il de voisins?, Six ou sept, dit Cavagna, qui souligne que les étourneaux dans les troupeaux peuvent presque toujours voir beaucoup plus d’oiseaux à proximité—mais le nombre peut être étroitement lié à la capacité cognitive des oiseaux. Des tests de laboratoire ont montré que les pigeons sont facilement capables de discriminer jusqu’à six objets différents, mais pas plus. Cela semble suffisant. Se concentrer sur plus d’un ou deux voisins permet à un étourneau de manœuvrer rapidement en cas de besoin., Mais en limitant à six ou sept le nombre de voisins auxquels il prête attention, il peut éviter d’encombrer son cerveau avec des informations Moins fiables, ou simplement accablantes, provenant d’oiseaux plus éloignés.
cependant, on ne sait pas encore si regarder ces voisins est tout ce qu’ils font. Plusieurs collaborateurs de StarFLAG à L’Université de Groningue, aux Pays-Bas, ont utilisé ces troupeaux étroitement surveillés pour calibrer des simulations informatiques plus sophistiquées que toutes les autres utilisées auparavant pour analyser le comportement des troupeaux., Ils tentent d’affiner les modèles créés par les physiciens pour refléter plus précisément les conditions réelles auxquelles les étourneaux sont confrontés, telles que la gravité et l’air turbulent. Les chercheurs tentent également de comprendre comment les étourneaux en vol communiquent; bien que tout le monde s’accorde à dire qu’ils utilisent la vue pour naviguer de près, ce n’est peut-être pas tout ce qu’ils utilisent.
« je pense que c’est acoustique et visuel”, dit Carere, « mais personne ne sait exactement comment cela fonctionne. »Il suggère qu’un étourneau peut même utiliser le sens tactile de l’air jaillissant de ses voisins proches pour aider à guider sa direction., De toute évidence, il reste beaucoup à apprendre de ces oiseaux les plus banals.
Frank Heppner est convaincu que les chercheurs seront bientôt en mesure d’expliquer beaucoup de ces mystères, même s’il continue de remettre en question certaines des hypothèses les plus fondamentales sur le comportement de flocage. Il se demande, par exemple, pourquoi les étourneaux Romains manœuvrent si spectaculairement au-dessus de leurs sites de repos pendant de nombreuses minutes avant de s’installer. S’ils voulaient vraiment éviter les faucons, demande-t-il, ne disparaîtraient-ils pas plus rapidement dans les arbres? « Ce qu’ils font n’est pas évitement des prédateurs”, dit-il. « C’est d’inviter les prédateurs., »
il spécule qu’il peut y avoir un comportement fondamental basé sur les mathématiques-le genre de chose que les physiciens appellent une” propriété émergente », dans laquelle le tout est beaucoup plus grand que la somme de ses parties. Les étourneaux peuvent faire ce qu’ils font simplement parce que leur programmation individuelle rend inévitables des comportements complexes, comme les troupeaux., Les ornithologues, de tous les peuples, doivent comprendre que, puisqu’ils savent à quel point des règles biologiques simples comme un intérêt humain fondamental pour les couleurs vives, les objets en mouvement peuvent conduire à des comportements imprévisibles et apparemment irrationnels—tels que se rendre à Brownsville pour repérer une Paruline à couronne dorée.
« il se peut que ces types de comportements soient comme un sous-produit mathématique des règles que les oiseaux suivent”, dit Heppner. « Il est tout à fait possible que vous obteniez un comportement imprévisible à partir de règles prévisibles. »Peut-être que les étourneaux de Rome feront encore la lumière sur la prise de décision collective par les gens.,
certains scientifiques affiliés au projet StarFLAG examinent comment les électeurs affectent les choix des uns et des autres, et si les décisions sur l’emplacement de nouvelles agences bancaires constituent un exemple possible de comportement de flocage.
de telles applications pratiques de la compréhension des comportements des troupeaux pourraient valoir autant pour certaines personnes que de connaître les intentions des dieux. Pourtant, ils sont probablement moins précieux qu’une reconnaissance de la façon dont les gens ont déjà affecté les troupeaux., Les étourneaux n’ont pas hiverné à Rome en si grand nombre ces dernières années, mais le changement climatique, combiné à d’autres facteurs, a rendu la ville plus confortable pour eux. Les troupeaux de nombreux oiseaux de rivage diminuent à mesure que leurs habitats et leurs aliments sont modifiés. Et c’est grâce à nous, bien sûr, que plus personne ne peut profiter de la vue de l’une des plus grandes espèces de flocage: le pigeon voyageur.
le comportement le plus typiquement humain révèle, cependant, peut s’avérer être la quête à la fois de les comprendre et de les apprécier., Les gens veulent savoir comment le monde fonctionne, mais ils veulent aussi tout simplement l’apprécier. Ces dunlins clignotants, et ces étourneaux tourbillonnant comme une fumée noire rapide, resteront un spectacle convaincant, peu importe ce que les modèles informatiques postuleront. Au moins en partie, ils continueront, comme L’a écrit Richard Wilbur, » à refuser d’être pris . . . dans les filets et les cages de ma pensée. »
Cette histoire a été publiée à L’origine dans le numéro de Mars-Avril 2009 sous le titre » plan de vol. »