Uno stormo scuro di dunlin sfreccia dritto su una palude—fino a quando appare un merlino e tutti virano nello stesso momento, lampeggiando le loro parti inferiori bianche luminose e riorganizzando il loro gruppo in una forma a clessidra con rapidità scioccante., Un lontano mormorio di storni-e sì, questo è davvero il meraviglioso termine per un gruppo di questi uccelli spesso diffamati-10.000 o più, rotola “come un’impronta digitale ubriaca attraverso il cielo”, come scrisse il poeta Richard Wilbur, sbavando l’orizzonte del crepuscolo con la rapidità di una medusa pulsante.
Fin dai tempi primordiali le persone hanno guardato masse di uccelli che si muovevano come uno e si chiedevano come lo facessero. Gli antichi romani avevano la loro spiegazione: gli Dei, credevano, accennavano alle loro intenzioni nel modo in cui gli uccelli volavano., Gli scienziati del 20esimo secolo, forse quasi creduloni, tentarono concetti così misteriosi e persino mistici come” telepatia naturale “o” anima di gruppo”.”E’ trasfuso pensiero, pensiero transfert – pensiero collettivo praticamente. Che altro può essere?”rifletté un naturalista britannico, piuttosto lamentosamente, nel 1931.
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Molti uccelli si affollano, ovviamente., Ma solo una manciata relativa davvero volare insieme, creando quello che Università di Rhode Island biologo Frank Heppner, nel 1970, ha proposto di chiamare “flight stormi”: vale a dire, linee altamente organizzate o cluster. Pellicani, oche e altri uccelli acquatici formano linee e Vs, presumibilmente per sfruttare fattori aerodinamici che risparmiano energia. Ma i greggi più impressionanti sono probabilmente quelli che formano grandi masse di forma irregolare, come storni, uccelli marini e merli., Spesso volano a velocità di 40 miglia o più all’ora, e in un gruppo denso lo spazio tra loro può essere solo un po ‘ più della loro lunghezza del corpo. Eppure possono compiere giri sorprendentemente bruschi che sembrano, a occhio nudo, essere condotti interamente all’unisono. Immaginate di fare manovre evasive non rehearsed in concerto con tutti gli altri piloti in rapido movimento intorno a voi su una superstrada, e si ottiene un’idea della difficoltà coinvolti.
Non c’è da stupirsi che gli osservatori siano stati lasciati a tentoni per una spiegazione., Quando Heppner, ora semi-in pensione, ha iniziato a studiare stormi di piccioni più di 30 anni fa, ha suggerito che comunicano attraverso una sorta di neurologicamente basato ” radio biologica.”
” Il fatto che non siamo stati cacciati fuori città è un’indicazione di quanto eravamo disperati per spiegare questa roba”, dice ora.
Oggi, però, le innovazioni tecnologiche, dalla fotografia ad alta velocità alle simulazioni al computer, hanno permesso ai biologi di visualizzare e analizzare stormi di uccelli come mai prima d’ora. Così ha una nuova ondata di interesse da parte di altri scienziati, tra cui matematici, fisici, anche economisti., Di conseguenza, i ricercatori sono più vicini che mai a entrare davvero nella mente del gregge.
“Ci sono molte cose che non sappiamo ora”, dice Heppner, “ma penso che in realtà sapremo come e perché gli uccelli volano in gruppi organizzati entro cinque anni.”
A un certo livello è stato a lungo ovvio cosa sta succedendo quando gli animali sincronizzano i loro movimenti—siano essi anatre, gnu, aringhe o insetti sociali. Più occhi e orecchie significano maggiori opportunità di trovare cibo e migliori possibilità di rilevare un predatore nel tempo.,
È quando un predatore affondi, però, che essere in mezzo alla folla paga davvero. Numerosi studi hanno dimostrato che gli individui che viaggiano in gruppo sono quasi sempre più vulnerabili quando si allontanano da soli. Ciò è dovuto in gran parte alle cose sconcertanti che un assemblaggio può fare. Ruotando rapidamente o semplicemente inclinando un po ‘ sul loro asse, i dunlin sono in grado di spostare l’aspetto del loro piumaggio dal buio (le loro parti superiori) alla luce (le loro parti inferiori), creando un rapido effetto lampeggiante che potrebbe spaventare o confondere i predatori., Gli studi hanno dimostrato che merlins caccia shorebirds sono infatti più successo quando stanno perseguendo individui. I falchi vanno dietro a folle affollate di dunlin e altri uccelli marini, ma è più probabile che queste cacce abbiano successo quando l’attacco causa un uccello solitario a vagare. Sicurezza nei numeri, in altre parole: gli uccelli che stanno insieme tendono a sopravvivere insieme.
“Essere single è sempre più rischioso”, dice Claudio Carere, un ornitologo italiano che è coinvolto in uno studio collaborativo sugli storni che si affollano a Roma.,
Il biologo evoluzionista britannico William Hamilton, nel 1971, coniò il termine “branco egoista” per descrivere questo fenomeno. Ogni membro di un gregge, ha scritto, agisce per semplice interesse personale. Quando un predatore si avvicina a uno stormo, tutti gli individui del gruppo si muovono verso il luogo più sicuro, vale a dire il centro del gruppo, al fine di ridurre le possibilità di essere catturati. Osservazioni di giovani uccelli costieri hanno lasciato intendere che potrebbe volerci un po ‘ per capirlo, perché imparano a formare congregazioni coese solo nel tempo., Come fanno, la selezione naturale impone che gli uccelli meno in grado di appendere con il gruppo hanno più probabilità di essere catturati dai predatori.
L’interesse personale di per sé può spiegare molte delle dinamiche osservate del movimento del gregge, come la densità. Ma non può spiegare come gli uccelli ottengono le informazioni di cui hanno bisogno per muoversi in sincronia ed evitare un predatore. Non c’è modo che ogni membro del gruppo possa vedere un falco in volo veloce allo stesso tempo. Come possono dunque sapere in che direzione muoversi per evitarlo?
Un indizio è venuto da studi di pesce., Molte specie di scolarizzazione manovrano in modo complicato come gli stormi di uccelli più coesi-e sono molto più facili da studiare, perché possono essere osservati e fotografati dall’alto in vasche aperte. Nel 1960 un biologo russo, Dmitrii Radakov, ha testato le scuole e ha scoperto che possono evitare con successo i predatori, nel suo complesso, se ogni pesce coordina semplicemente i suoi movimenti con quelli dei suoi vicini. Anche se solo una manciata di individui sanno da dove proviene un predatore, ha scritto, possono guidare un’enorme scuola avviando una svolta che i loro vicini emulano—e i vicini dei loro vicini, e così via., A differenza degli stormi lineari di oche, che hanno un leader chiaro, i cluster sono democratici. Funzionano dalla base; ogni membro può avviare un movimento che altri seguiranno.
La raffinazione della teoria di Radakov ha dovuto aspettare fino agli anni ‘ 80, quando i programmatori di computer hanno iniziato a creare modelli che mostrano come i gruppi animali simulati possono rispondere ai movimenti degli individui al loro interno. Si scopre che solo tre semplici regole sono sufficienti per formare gruppi strettamente coesi., Ogni animale deve evitare di scontrarsi con i suoi vicini immediati, essere generalmente attratto da altri del suo genere e muoversi nella stessa direzione del resto del gruppo. Collegare queste tre caratteristiche in un modello di computer, ed è possibile creare “sciami virtuali” di qualsiasi tipo di creature che ti piace. Cambiano densità, alterano la loro forma e accendono un centesimo—proprio come fanno gli uccelli del mondo reale. I creatori di film, da The Lion King a Finding Nemo, hanno utilizzato software simili per rappresentare movimenti dall’aspetto realistico in grandi gruppi, sia che si tratti di gnu o meduse alla deriva.,
Il mondo reale, però, non funziona come un software. Un problema con il modello di base è che non spiega adeguatamente come gli stormi di uccelli possono reagire rapidamente come fanno. Questo è qualcosa che Wayne Potts realizzato come studente laureato alla fine del 1970. Ora un biologo presso l’Università dello Utah, Potts finito per studiare dunlins su Puget Sound. Facendo filmati dei loro greggi e analizzando, fotogramma per fotogramma, come ogni singolo uccello si muoveva, è stato in grado di mostrare che un turno increspa un gregge proprio come un’onda cheerleading passa attraverso gli appassionati di sport in uno stadio., Ha spiegato la scoperta con il nome della sua teoria: la ” chorus line hypothesis.”Un singolo ballerino che aspetta che il suo vicino immediato si muova prima di iniziare il suo calcio sarà troppo lento; allo stesso modo, un dunlin osserva un certo numero di uccelli intorno ad esso, non solo i suoi vicini più vicini, per spunti. Questa scoperta ha messo a riposo la vecchia idea di telepatia.
“L’onda si stava propagando attraverso lo stormo almeno tre volte più velocemente di quanto si potesse spiegare se stessero solo guardando i loro vicini immediati”, dice Potts. “Ma probabilmente non c’era nulla di extrasensoriale in corso.,”
Ogni anno stormi di molte migliaia di storni svernano a grandi posatoi a Roma. Spalmando il cielo oscuramento ogni pomeriggio, poco prima del tramonto, volano dagli uliveti rurali dove si nutrono-fedeli pendolari al contrario, come Rachel Carson ha scritto una volta sulle abitudini prevedibili degli uccelli. Migliaia si uniscono e formano sfere dense, ellissi, colonne e linee ondulate, cambiando in sequenza la forma dei loro greggi in pochi istanti. Esasperano molti residenti, che si stancano degli escrementi che lasciano alle spalle. Altri amano i loro display elaborati.,
“Mentre si avvicinano ai posatoi, gli storni vengono regolarmente attaccati dai falchi e mostrano incredibili comportamenti di affollamento”, afferma Carere. “Si compattano e si decompongono, si dividono e si fondono, formano ‘terror waves’ ”—impulsi che si allontanano da un falco che si avvicina in una frazione di secondo. “Questo è qualcosa che a vista è fantastico, come i segnali di fumo indiani.”
Nelle zone umide costiere della Danimarca sud-occidentale, dove alcuni stormi di stormi in primavera possono contare più di un milione, i locali chiamano le loro esposizioni nel tardo pomeriggio” sole nero ” perché letteralmente scuriscono il cielo., Ma gli storni a Roma sono particolarmente comodi da studiare perché uno dei loro principali posatoi si trova in un parco tra la stazione ferroviaria centrale della città e una delle filiali del Museo Nazionale Romano.
I ricercatori di un progetto collaborativo e paneuropeo chiamato StarFLAG hanno registrato molte ore sul tetto dello storico Palazzo Massimo del museo in due inverni recenti, puntando un paio di telecamere allineate su stormi di molte migliaia di storni che eseguono esibizioni acrobatiche., Alcuni ricercatori avevano precedentemente utilizzato la fotografia stereoscopica ad alta velocità per analizzare la struttura del tutto, ma erano in grado di farlo solo con gruppi relativamente piccoli. Una volta che uno stormo superava i 20-30 uccelli, la sua struttura diventava impossibile da separare. ” Devi dire chi è chi nelle immagini delle diverse telecamere, che sembrano molto diverse l’una dall’altra”, dice Andrea Cavagna, un fisico italiano che lavora con StarFLAG. “Questo è molto difficile da fare a occhio, e totalmente impossibile per un migliaio di uccelli.,”
Utilizzando un software preso in prestito dal campo della meccanica statistica, che spiega le proprietà dei materiali esaminando la loro struttura molecolare, Cavagna e altri fisici sono stati ora in grado di abbinare fino a 2.600 storni in diverse fotografie tra loro. Ciò consente loro di mappare la struttura tridimensionale degli stormi molto più precisamente di quanto sia mai stato possibile prima., Sullo schermo, possono prendere ciò che appare all’occhio umano come una massa solida e arrotondata di uccelli e imparare se si tratta in realtà di una palla o piuttosto di qualche altra forma più complicata, come una frittella, una colonna o una tazza aperta. Possono vederlo da qualsiasi angolazione e guardarlo alterare la forma a 10 fotogrammi al secondo.
Il risultato è stato un’infusione di osservazione quantificabile in un campo a lungo pieno di speculazioni. Ingrandendo le ricostruzioni tridimensionali, i ricercatori possono iniziare a capire le relazioni spaziali che i singoli storni al suo interno hanno l’uno con l’altro., Hanno scoperto che, per quanto denso un gregge appaia dall’esterno, i suoi membri non sono distribuiti uniformemente come punti su una griglia. Piuttosto, ogni membro ha una buona dose di spazio dietro e davanti. Come i conducenti su un’autostrada, gli storni non sembrano preoccuparsi di avere vicini vicini sui loro lati—o sopra e sotto, se è per questo—purché abbiano uno spazio aperto davanti.
Questo ha senso, poiché la presenza di un percorso chiaro nella direzione di marcia riduce al minimo la probabilità di collisioni se gli uccelli hanno bisogno di cambiare rotta bruscamente, come è probabile quando un falco attacca., Ma ciò che è veramente elegante in questa asimmetria spaziale è che i ricercatori sono stati in grado di usarlo per calcolare il numero di vicini a cui ogni storno presta molta attenzione—un’elaborazione quantificata dell’idea di chorus line di Potts. Osservando le correlazioni tra i movimenti degli storni vicini, possono mostrare che ogni uccello presta sempre attenzione allo stesso numero di vicini, che siano più vicini o più lontani.
Quanti vicini sono?, Sei o sette, dice Cavagna, che sottolinea che gli storni in stormi possono quasi sempre vedere molti più uccelli nelle vicinanze-ma il numero può essere strettamente legato alla capacità cognitiva degli uccelli. Test di laboratorio hanno dimostrato che i piccioni sono facilmente in grado di discriminare tra un massimo di sei oggetti diversi, ma non di più. Questo sembra essere abbastanza. Concentrarsi su più di uno o due vicini consente a uno storno di manovrare rapidamente quando necessario., Ma limitando a sei o sette il numero di vicini a cui presta attenzione, può evitare di ingombrare il suo cervello con informazioni meno affidabili, o semplicemente schiaccianti, provenienti da uccelli più lontani.
Se guardare quei vicini è tutto ciò che fanno, però, non è ancora noto. Diversi collaboratori StarFLAG presso l’Università di Groningen, nei Paesi Bassi, hanno utilizzato questi stormi strettamente sorvegliati per calibrare simulazioni al computer più sofisticate di qualsiasi altro usato prima per analizzare il comportamento del gregge., Stanno cercando di affinare i modelli creati dai fisici per riflettere con maggiore precisione le condizioni reali storni faccia, come la gravità e l’aria turbolenta. I ricercatori stanno anche cercando di capire come comunicano gli storni in volo; anche se tutti sono d’accordo sul fatto che usano la vista per navigare da vicino, potrebbe non essere tutto ciò che usano.
“Penso che sia acustico e visivo”, dice Carere, ” ma il modo esatto in cui funziona nessuno lo sa.”Egli suggerisce che uno storno può anche usare il senso tattile dell’aria che soffia da vicini vicini per aiutare a guidare la sua direzione., Chiaramente, c’è ancora molto da imparare da questi uccelli più banali.
Frank Heppner è fiducioso che i ricercatori saranno presto in grado di spiegare molti di questi misteri, anche se continua a mettere in discussione alcune delle ipotesi più basilari sul comportamento di affollamento. Si chiede, ad esempio, perché gli storni romani manovrino in modo così spettacolare sopra i loro siti di sosta per molti minuti prima di sistemarsi. Se davvero volessero evitare i falchi, chiede, non sparirebbero tra gli alberi più rapidamente? ” Quello che fanno non è evitare i predatori”, dice. “È invitante predatori.,”
Ipotizza che ci possa essere un comportamento fondamentale basato sulla matematica in corso-il tipo di cosa che i fisici chiamano una” proprietà emergente”, in cui il tutto è molto più grande della somma delle sue parti. Storni possono fare quello che fanno semplicemente perché la loro programmazione individuale rende comportamenti complessi, come greggi, inevitabile., Birders, di tutte le persone, dovrebbe capire che, dal momento che sanno come semplici regole biologiche come un interesse umano di base in colori vivaci, oggetti in movimento può portare a comportamenti imprevedibili e apparentemente irrazionali—come getto fuori a Brownsville per individuare un uccello dalla corona d ” oro.
“Può darsi che questi tipi di comportamenti siano come un sottoprodotto matematico delle regole che gli uccelli seguono”, dice Heppner. “E’ del tutto possibile che si ottiene un comportamento imprevedibile di regole prevedibili.”Forse gli storni di Roma faranno ancora luce sul processo decisionale collettivo delle persone.,
Alcuni scienziati affiliati al progetto StarFLAG stanno esaminando come gli elettori influenzano le scelte reciproche e se le decisioni su dove individuare nuove filiali bancarie costituiscono un possibile esempio di comportamento di affollamento.
Tali applicazioni pratiche di comprensione dei comportamenti del gregge potrebbero valere tanto per alcune persone quanto conoscere le intenzioni degli dei. Eppure sono probabilmente meno preziosi di un riconoscimento di come le persone hanno già colpito greggi., Gli storni non hanno invernale a Roma in tali numeri negli anni passati, ma il cambiamento climatico, combinato con altri fattori, ha reso la città più confortevole per loro. Stormi di molti uccelli marini stanno diminuendo come i loro habitat e gli alimenti sono alterati. Ed è grazie a noi, naturalmente, che nessuno può più godere della vista di una delle più grandi specie di affollamento: il piccione passeggero.
Gli stormi di comportamento più tipicamente umani rivelano, tuttavia, potrebbero rivelarsi la ricerca per comprenderli e goderne., Le persone vogliono sapere come funziona il mondo in generale, ma vogliono anche semplicemente apprezzarlo. Quei dunlin lampeggianti e quegli storni che ruotano come un fumo nero e veloce, rimarranno uno spettacolo avvincente, indipendentemente dai modelli di computer postulati. Almeno in parte, continueranno, come ha scritto Richard Wilbur, ” rifiutando di essere catturati . . . nelle reti e nelle gabbie del mio pensiero.”
Questa storia originariamente correva nel numero di marzo-aprile 2009 come ” Piano di volo.”