een donkere zwerm strandlopers Sprint recht over een moeras—totdat er een Merlijn verschijnt en ze allemaal op hetzelfde moment buigen, met hun heldere witte onderkant knipperen en hun groep met schokkende snelheid herschikken tot een zandloper., Een verre murmuratie van spreeuwen—en ja, dat is echt de prachtige term voor een groep van deze vaak verguisde vogels-10.000 of meer, rolt “als een dronken vingerafdruk over de hemel”, zoals de dichter Richard Wilbur schreef, terwijl hij de schemerhorizon besmeurt met de snelheid van een pulserende kwal.
sinds de oertijden hebben mensen gekeken naar massa ‘ s vogels die zich als één bewegen en vroegen zich af hoe ze dat doen. De oude Romeinen hadden hun verklaring: goden, geloofden ze, hinten op hun intenties in de manier waarop vogels vlogen., Wetenschappers van het begin van de 20e eeuw, misschien bijna net zo goedgelovig, betastten voor zulke mysterieuze en zelfs mystieke concepten als “natuurlijke telepathie” of een “groepsziel.””Het is transfused gedachte, gedachteoverdracht-collectief denken praktisch. Wat kan het anders zijn?”mijmerde een Britse naturalist, nogal plainistisch, in 1931.
zie de bijgaande fotogalerij van dit artikel
natuurlijk veel vogels., Maar slechts een relatief handvol vliegen echt samen, het creëren van wat de Universiteit van Rhode Island bioloog Frank Heppner, in de jaren 1970, voorgesteld noemen “Flight flocks”: namelijk, zeer georganiseerde lijnen of clusters. Pelikanen, ganzen en andere watervogels vormen lijnen en Vs, vermoedelijk om te profiteren van aerodynamische factoren die energie besparen. Maar de meest indrukwekkende flockers zijn misschien wel degenen die grote, onregelmatig gevormde massa ‘ s vormen, zoals spreeuwen, Wadvogels en merels., Ze vliegen vaak met snelheden van 40 mijl of meer per uur, en in een dichte groep kan de ruimte tussen hen slechts een beetje meer dan hun lichaamslengte. Toch kunnen ze verbazingwekkend scherpe bochten maken die voor het blote oog geheel in harmonie lijken te worden uitgevoerd. Stel je voor dat je onvoorbereide uitwijkmanoeuvres doet in samenwerking met alle andere snel bewegende chauffeurs om je heen op een snelweg, en je krijgt een idee van de moeilijkheid die ermee gepaard gaat.
geen wonder dat waarnemers aan het tasten zijn gelaten voor een verklaring., Toen Heppner, nu semi-gepensioneerd, begon met het bestuderen van duivenkoppels meer dan 30 jaar geleden, stelde hij voor dat ze communiceren via een soort neurologisch gebaseerde “biologische radio.”
” het feit dat we niet uit de stad werden getoeterd is een indicatie van hoe wanhopig we waren om dit uit te leggen,” zegt hij nu.tegenwoordig hebben technologische innovaties, van snelle fotografie tot computersimulaties, biologen in staat gesteld vogelpopulaties als nooit tevoren te bekijken en te analyseren. Zo ook een nieuwe golf van belangstelling van andere wetenschappers, waaronder wiskundigen, natuurkundigen, zelfs economen., Als gevolg daarvan, onderzoekers zijn dichter dan ooit om echt te krijgen in de geest van de kudde.
” Er is veel dat we nu niet weten, “zegt Heppner,” maar ik denk dat we eigenlijk gaan weten hoe en waarom vogels vliegen in georganiseerde groepen binnen vijf jaar.”
op één niveau is het al lang duidelijk wat er gebeurt als dieren hun bewegingen synchroniseren—of het nu eenden, gnoes, haring of sociale insecten zijn. Meer ogen en oren betekenen meer mogelijkheden om voedsel te vinden en betere kansen om een roofdier op tijd te detecteren.,
Het is echter wanneer een roofdier uitlokt, dat in een menigte zitten echt loont. Tal van studies hebben aangetoond dat individuen die reizen in groepen zijn bijna altijd kwetsbaarder als ze afdwalen uit zichzelf. Dat komt niet in de laatste plaats door de verbijsterende dingen die een assemblage kan doen. Door snel te draaien of gewoon een beetje te kantelen op hun as, zijn bonte strandlopers in staat om het uiterlijk van hun verenkleed te verschuiven van donker (hun bovenzijde) naar licht (hun onderzijde), waardoor een snel knipperend effect ontstaat dat roofdieren kan afschrikken of verwarren., Studies hebben aangetoond dat Merlins jacht Wadvogels zijn in feite het meest succesvol als ze jagen individuen. Valken gaan achter dicht opeengepakte menigten van bonte strandlopers en andere kustvogels aan, maar die jagen zijn het meest waarschijnlijk om te slagen wanneer de aanval een solo vogel veroorzaakt om af te dwalen. Veiligheid in aantallen, met andere woorden: vogels die bij elkaar blijven hebben de neiging om samen te overleven.”single zijn is altijd riskanter”, zegt Claudio Carere, een Italiaanse ornitholoog die betrokken is bij een collaboratieve studie van zwervende spreeuwen in Rome.,de Britse evolutionair bioloog William Hamilton bedacht in 1971 de term “egoïstische kudde” om dit fenomeen te beschrijven. Elk lid van een kudde, schreef hij, handelt uit eenvoudig eigenbelang. Wanneer een roofdier een kudde nadert, bewegen alle individuen in de groep zich naar de veiligste plaats—namelijk het midden van de groep—om de kans te verkleinen om gevangen te worden. Waarnemingen van jonge Wadvogels hebben laten doorschemeren dat het een tijdje kan duren voordat ze dit onder de knie krijgen, omdat ze pas na verloop van tijd cohesieve gemeenten leren vormen., Zoals ze doen, dicteert natuurlijke selectie dat de vogels die het minst in staat zijn om met de groep om te gaan, het meest waarschijnlijk worden gevangen door roofdieren.
eigenbelang op zich kan veel van de waargenomen dynamiek van de beweging van de kudde verklaren, zoals dichtheid. Maar het kan niet verklaren hoe de vogels de informatie krijgen die ze nodig hebben om synchroon te bewegen en een roofdier te vermijden. Het is onmogelijk dat elk lid van de groep een snel vliegende Valk tegelijkertijd kan zien. Hoe kunnen ze dan weten in welke richting ze moeten gaan om het te vermijden?
Eén aanwijzing kwam uit studies met vissen., Veel scholende soorten manoeuvreren net zo ingewikkeld als de meest samenhangende vogelpopulaties—en ze zijn veel gemakkelijker te bestuderen, omdat ze van bovenaf bekeken en gefotografeerd kunnen worden in open tanks. In de jaren 1960 testte een Russische bioloog, Dmitrii Radakov, scholen en ontdekte dat ze met succes roofdieren kunnen vermijden, als geheel, als elke vis gewoon zijn bewegingen coördineert met die van zijn buren. Zelfs als slechts een handjevol individuen weten waar een roofdier vandaan komt, schreef hij, kunnen ze een enorme school leiden door een wending te maken die hun buren navolgen—en de buren van hun buren, enzovoort., In tegenstelling tot lineaire groepen ganzen, die een duidelijke leider hebben, zijn clusters democratisch. Ze functioneren vanuit de basis; elk lid kan een beweging initiëren die anderen zullen volgen.het verfijnen van Radakov ‘ s theorie moest wachten tot de jaren tachtig, toen computerprogrammeurs modellen begonnen te maken die laten zien hoe gesimuleerde diergroepen kunnen reageren op de bewegingen van individuen binnen hen. Het blijkt dat slechts drie eenvoudige regels volstaan om nauw samenhangende groepen te vormen., Elk dier moet niet botsen met zijn directe buren, zich in het algemeen aangetrokken voelen tot anderen van zijn soort, en zich in dezelfde richting bewegen als de rest van de groep. Sluit deze drie kenmerken aan op een computermodel, en je kunt “virtuele zwermen” creëren van alle soorten wezens die je wilt. Ze veranderen de dichtheid, veranderen hun vorm, en draaien op een dubbeltje—net als echte vogels doen. De makers van films, van The Lion King tot Finding Nemo, hebben soortgelijke software gebruikt om realistisch uitziende bewegingen in grote groepen weer te geven-of het nu gaat om op hol geslagen gnoes of drijvende kwallen.,
de echte wereld draait echter niet als software. Een probleem met het basismodel is dat het niet voldoende verklaart hoe vogelpopulaties zo snel kunnen reageren als ze doen. Dat realiseerde Wayne Potts zich als afgestudeerde student in de late jaren 1970. nu bioloog aan de Universiteit van Utah, studeerde Potts dunlins op Puget Sound. Door films te maken van hun kuddes en frame voor frame te analyseren hoe elke individuele vogel bewoog, kon hij aantonen dat een bocht door een kudde rimpelt net zoals een cheerleading golf door sportfans in een stadion gaat., Hij legde de vondst uit met de naam van zijn theorie: de “chorus line hypothesis.”Een individuele danser die wacht tot haar directe buurman beweegt voordat hij haar schop initieert, zal te langzaam zijn; evenzo kijkt een bonte strandloper naar een aantal vogels eromheen, niet alleen naar zijn naaste buren, voor signalen. Deze vondst heeft het oude telepathie-idee tenietgedaan.
” De Golf verspreidde zich minstens drie keer sneller door de kudde dan kon worden verklaard als ze alleen hun directe buren in de gaten hielden”, zegt Potts. “Maar er was waarschijnlijk niets buitenzintuiglijk aan de hand.,”
elk jaar overwinteren zwermen van vele duizenden spreeuwen op grote slaapplaatsen in Rome. Elke middag, vlak voor de schemering, smeren ze de dimmende hemel in en vliegen ze vanuit de landelijke olijfgaarden waar ze trouwe pendelaars in omgekeerde richting voeden, zoals Rachel Carson ooit schreef over voorspelbare gewoonten van vogels. Duizenden samensmelten en vormen dichte bollen, ellipsen, kolommen en golvende lijnen, die sequentieel de vorm van hun zwermen veranderen binnen enkele ogenblikken. Ze irriteren veel bewoners, die moe zijn van de uitwerpselen die ze achterlaten. Anderen houden van hun uitgebreide vertoningen.,
” als ze de slaapplaatsen naderen, worden de spreeuwen regelmatig aangevallen door valken en vertonen ze verbluffend massaal gedrag,” zegt Carere. “Ze compact en decompact, splitsen en fuseren, vormen ‘terror waves ‘” – pulsen die zich in een fractie van een seconde van een naderende Valk verwijderen. “Dit is iets dat door zicht fantastisch is, zoals Indiase rooksignalen.”
in de kustwateren van Zuidwest-Denemarken, waar sommige spreeuwenkudden in het voorjaar meer dan een miljoen kunnen tellen, noemen de lokale bevolking hun late middagvertoningen” zwarte zon ” omdat ze de hemel letterlijk donkerder maken., Maar de spreeuwen in Rome zijn bijzonder handig om te studeren omdat een van hun belangrijkste slaapplaatsen in een park ligt tussen het centraal station van de stad en een van de takken van het Romeinse Nationaal Museum.
onderzoekers van een gezamenlijk pan-Europees project genaamd StarFLAG legden in twee recente winters veel uren op het dak van het historische Palazzo Massimo van het museum, waarbij een paar uitgelijnde camera ‘ s gericht waren op groepen van duizenden spreeuwen die aerobatische displays uitvoerden., Sommige onderzoekers hadden eerder gebruik gemaakt van high-speed stereoscopische fotografie om de structuur van het geheel te analyseren, maar ze waren in staat om dit te doen alleen met relatief kleine groepen. Zodra een kudde 20 tot 30 vogels overtrof, werd zijn structuur onmogelijk om uit elkaar te halen. “Je moet zeggen wie wie is in de beelden van de verschillende camera’ s, die er heel anders uitzien, ” zegt Andrea Cavagna, een Italiaanse natuurkundige die werkt met StarFLAG. “Dit is heel moeilijk te doen met het oog, en totaal onmogelijk voor duizend vogels.,”
door gebruik te maken van software geleend van het gebied van de statistische mechanica, die de eigenschappen van materialen verklaart door hun moleculaire structuur te onderzoeken, zijn Cavagna en andere natuurkundigen nu in staat geweest om tot 2.600 spreeuwen in verschillende foto ‘ s met elkaar te matchen. Dat stelt hen in staat om de driedimensionale structuur van kuddes veel nauwkeuriger in kaart te brengen dan ooit mogelijk was., Op het scherm, kunnen ze nemen wat lijkt op het menselijk oog als een stevige, afgeronde massa van vogels en leren of het in feite een bal of liever een andere meer gecompliceerde vorm, zoals een pannenkoek, een kolom, of een open beker. Ze kunnen het vanuit elke hoek bekijken en kijken hoe het van vorm verandert met 10 frames per seconde.
het resultaat was een infusie van kwantificeerbare observatie in een veld dat lang wemelde van speculatie. Door in te zoomen op de driedimensionale reconstructies, kunnen de onderzoekers de ruimtelijke relaties beginnen te begrijpen die individuele spreeuwen erin met elkaar hebben., Ze hebben ontdekt dat hoe dicht een kudde ook van buitenaf verschijnt, de leden niet gelijkmatig verdeeld zijn als punten op een raster. Integendeel, elk lid heeft veel ruimte achter en voor. Net als chauffeurs op een snelweg, spreeuwen lijken het niet erg om buren in de buurt aan hun zij—of boven en onder, wat dat betreft—zolang ze open ruimte voor zich hebben.
dat is logisch, omdat de aanwezigheid van een duidelijk pad in de rijrichting de kans op botsingen minimaliseert als de vogels abrupt van koers moeten veranderen, zoals waarschijnlijk is wanneer een valk aanvalt., Maar wat echt handig is aan deze ruimtelijke asymmetrie is dat de onderzoekers het hebben kunnen gebruiken om het aantal buren te berekenen waaraan elke spreeuw veel aandacht besteedt—een gekwantificeerde uitwerking van Potts ‘ chorus line idee. Door te kijken naar correlaties tussen de bewegingen van naburige spreeuwen, kunnen ze laten zien dat elke vogel altijd aandacht besteedt aan hetzelfde aantal buren, of ze nu dichterbij of verder weg zijn.
hoeveel buren zijn dat?, Zes of zeven, zegt Cavagna, die erop wijst dat spreeuwen in koppels bijna altijd veel meer vogels in de buurt kunnen zien—maar het aantal kan nauw verbonden zijn met het cognitieve vermogen van vogels. Laboratoriumtests hebben aangetoond dat duiven gemakkelijk onderscheid kunnen maken tussen maximaal zes verschillende objecten, maar niet meer. Dat lijkt genoeg te zijn. Focussen op meer dan een of twee buren stelt een spreeuw in staat om snel te manoeuvreren wanneer dat nodig is., Maar door het aantal buren waar het aandacht aan besteedt te beperken tot zes of zeven, kan het voorkomen dat het zijn hersenen verstikt met minder betrouwbare, of simpelweg overweldigende informatie van vogels verder weg.
of het bekijken van die buren alles is wat ze doen, is echter nog niet bekend. Verschillende StarFLAG-medewerkers van de Rijksuniversiteit Groningen gebruiken deze nauwlettend in de gaten gehouden kudden om computersimulaties te kalibreren die geavanceerder zijn dan andere die voorheen werden gebruikt om het gedrag van de kudde te analyseren., Ze proberen de modellen te verfijnen die door de natuurkundigen zijn gemaakt om beter de echte omstandigheden te weerspiegelen waar spreeuwen mee te maken hebben, zoals zwaartekracht en turbulente lucht. De onderzoekers proberen ook te begrijpen hoe spreeuwen tijdens de vlucht communiceren; hoewel iedereen het erover eens is dat ze zicht gebruiken om in nauwe kwartalen te navigeren, is dat misschien niet alles wat ze gebruiken.”I think it’ s acoustic and visual, “says Carere,” but the exact way it works no one know.”Hij suggereert dat een spreeuw zelfs het tactiele gevoel van oprukkende lucht van naaste buren kan gebruiken om zijn richting te helpen sturen., Het is duidelijk dat er nog veel te leren valt van deze meest alledaagse vogels.Frank Heppner is ervan overtuigd dat onderzoekers binnenkort in staat zullen zijn om veel van deze mysteries uit te leggen, zelfs als hij enkele van de meest fundamentele veronderstellingen over massaal gedrag in twijfel blijft trekken. Hij vraagt zich bijvoorbeeld af waarom de Romeinse spreeuwen zo spectaculair manoeuvreren boven hun rustplaatsen gedurende vele minuten voordat ze zich vestigen. Als ze echt Valken willen vermijden, vraagt hij, zouden ze dan niet sneller in de bomen verdwijnen? “Wat ze doen is geen roofdier vermijden,” zegt hij. “Het nodigt roofdieren uit.,”
hij speculeert dat er mogelijk fundamenteel wiskundig gedrag aan de hand is-het soort ding dat natuurkundigen een “emergente eigenschap” noemen, waarin het geheel veel groter is dan de som van zijn delen. Spreeuwen kunnen doen wat ze doen simpelweg omdat hun individuele programmering complex gedrag, zoals kuddes, onvermijdelijk maakt., Vogelaars, van alle mensen, zouden moeten begrijpen dat, omdat ze weten hoe eenvoudige biologische regels zoals een fundamentele menselijke interesse in felgekleurde, bewegende objecten kan leiden tot onvoorspelbaar en schijnbaar irrationeel gedrag—zoals het afstralen naar Brownsville om een gouden gekroonde warbler te spotten.
” Het kan zijn dat dit soort gedrag een wiskundig bijproduct is van de regels die de vogels volgen, ” zegt Heppner. “Het is heel goed mogelijk dat je onvoorspelbaar gedrag uit voorspelbare regels haalt.”Misschien zullen de spreeuwen van Rome nog wat licht werpen op collectieve besluitvorming door mensen.,
sommige wetenschappers die verbonden zijn aan het StarFLAG-project onderzoeken hoe kiezers elkaars keuzes beïnvloeden, en of beslissingen over de locatie van nieuwe bankfilialen een mogelijk voorbeeld zijn van massaal gedrag.
dergelijke praktische toepassingen van het begrijpen van kuddegedrag kunnen voor sommige mensen net zoveel waard zijn als het kennen van de bedoelingen van de goden. Toch zijn ze waarschijnlijk minder waardevol dan een erkenning van hoe mensen al kuddes hebben beïnvloed., Spreeuwen overwinterden niet in Rome in zulke aantallen in de afgelopen jaren, maar klimaatverandering, gecombineerd met andere factoren, heeft de stad comfortabeler gemaakt voor hen. Zwermen van veel Wadvogels nemen af naarmate hun leefomgeving en voedsel veranderen. En het is natuurlijk aan ons te danken dat niemand meer kan genieten van de aanblik van één van de grootste trekduiven: de trekduif.
de meest typische menselijke gedrag kuddes onthullen, hoewel, kan blijken te zijn de zoektocht om zowel te begrijpen en te genieten van hen., Mensen willen weten hoe de wereld in het algemeen werkt, maar ze willen het ook gewoon waarderen. Die flitsende dunlins, en die spreeuwen die als snelle zwarte rook wervelen, zullen een overtuigend gezicht blijven, ongeacht wat de computermodellen postuleren. In ieder geval voor een deel zullen ze doorgaan, zoals Richard Wilbur schreef, ” weigeren om gepakt te worden . . . in de netten en kooien van mijn gedachte.”
Dit verhaal verscheen oorspronkelijk in het maart-April 2009 nummer als ” Flight Plan.”