Neuvěřitelná věda za škvrnitými šelesty

mumlání špačků v Římě

"To bylo úžasné.?"

"Páni! Jaká to byla zkušenost?."

"Je to ohromující, ale přesto ponižující zážitek přírody z první ruky. Způsob, jakým se pohybují – je to jako být schopen sledovat neviditelné toky životní energie.?"

Toto je jen několik z komentářů, které na videu zanechal Neels Castillonof a škůdce, která se vloni stala virovou. Komentáře nejsou žádným překvapením. Pokud jste někdy měli to potěšení vidět hejno špačků létat spolu, pak víte, že je to jako dívat se na oblačnost měnící tvar, jediná bytost, která se pohybuje a krouží v nepředvídatelných formacích na obloze. Ale to, co skutečně vidíte, jsou tisíce, někdy miliony jednotlivých ptáků.

"Je tak úžasné, že ptáci mohou provádět takové koordinované změnyen masse… Komunikace musí být okamžitá,"píše jeden komentátor druhého, podobné video.

No, ne okamžitý, ale mimořádně rychlý – tak rychlý, že nás nechává zírat v úžasu. A je to něco, co vzbudilo zájem vědců po dlouhou dobu. Nyní, když máme technologii, která dokáže držet krok a poté zpomalit aktivitu ptáků, vědci přicházejí na to, jak jsou schopni takového koordinovaného pohybu. Zde je to, co objevili.

Když se ve večerních hodinách shromáždí špačci, budou se často účastnit toho, čemu se říká mumlání – obrovské stádo, které se na obloze mění, jako by to byla jedna vířící kapalina. Toto chování je často vyvoláno přítomností dravce, jako je jestřáb nebo sokol stěhovavý, a hnutí hejna je založeno na vyhýbajících se manévrech. V číslech je bezpečnost, takže jednotliví špačci se nerozptylují, ale spíše se dokážou pohybovat jako inteligentní mrak, odvracející se od potápěčského dravce, přičemž tisíce ptáků mění směr téměř současně. Otázka, na kterou vědci narazili, zní, jak každý pták, většina z nich desítky nebo stovky ptáků od nebezpečí, smysly posunuje a pohybuje se v souzvuku?

špaček individuální

Tajemství spočívá ve stejných systémech, které se vztahují na cokoli na vrcholu směny, jako je sníh před lavinou, kde rychlost jednoho ptáka ovlivňuje rychlost zbytku. Jmenuje se to "korelace bez měřítka," a každý posun mumlání se nazývá kritický přechod. Giorgio Parisi, teoretický fyzik na Římské univerzitě, vede výzkumný tým, který zkoumá úžasný pohyb špačků a publikoval referát ve sborníku Národní akademie věd v roce 2010.

"Změna stavu chování jednoho zvířete ovlivňuje a je ovlivněna změnou všech ostatních zvířat ve skupině, bez ohledu na to, jak velká je skupina. Korelace bez měřítka poskytuje každému zvířeti účinný rozsah vnímání mnohem větší než rozsah přímých interindividuálních interakcí, čímž se zvyšuje globální reakce na poruchy."

Protože velikost hejna nezáleží, obrovské hejno je schopné reagovat na útok predátora stejně efektivně a plynule jako malé hejno. Bez ohledu na velikost systém funguje. Pokud jeden pták změní rychlost nebo směr, udělejte to i ostatním. Otázkou však zůstává, jak individuální pták způsobí změnu, pokud jsou všichni zaneprázdněni reakcí na pohyb všech ostatních? A co je důležitější, jak to dělají tak neuvěřitelně rychle?

Umění a věda synchronizace

"V částicové fyzice je synchronizovaná orientace nalezena v systémech s „nízkým šumem“, ve kterých jsou signály přenášeny bez degradace. Nízký šum však nestačí k vytvoření synchronizovaných rychlostí, které se nacházejí v kritických systémech. Vědci uvádějí příklad feromagnetismu, kde částice v magnetu vykazují dokonalé propojení při přesné „kritické“ teplotě," writesWired. Výzkum týmu naznačuje, že škvrny špačků jsou právě tak kritickým systémem.

V roce 2012 tým zveřejnil další výzkum, který prokázal, že každý pták skutečně reaguje na ptáky nejblíže k němu, že pohyb je výsledkem řady reakcí na krátkou vzdálenost. Ve studii z roku 2010 se tým díval na rychlost; tentokrát studovali orientaci. Měřením toho, jak změna směru u jednoho ptáka ovlivňuje lidi v okolí, tým zjistil, že pohyb jednoho ptáka ovlivňuje pouze jeho sedm nejbližších sousedů. Jeden pták tedy ovlivňuje jeho sedm nejbližších sousedů a každý pohyb těchto sousedů ovlivňuje jejich nejbližších sedm sousedů a tak dále prostřednictvím stáda. Takto může hejno vypadat jako kroucení, morfující oblak s tím, že některé části se pohybují jedním směrem při jedné rychlosti a jiné části se pohybují jiným směrem a jinou rychlostí.

"Nejbližší statistická shoda pro toto chování pochází z fyziky magnetismu a popisuje, jak se elektronová točení částic vyrovnává se svými sousedy, když se kovy magnetizují," zprávy Kabelové. "V budoucím výzkumu plánuje tým Giardiny studovat hejno v jiných organismech, jako jsou místní druhy midges, které demonstrují další vzorce kolektivního letu."

Proč sedm? Je to jedno z těch čísel, které funguje jen v přírodě, a ukázal to systémově teoretický přístup ke studiu hejn špačků. "Interakce se šesti nebo sedmi sousedy optimalizuje rovnováhu mezi soudržností skupiny a individuálním úsilím," napište vědce do studie.

Špaček mumlání fotografie

Přesné fungování špačkových šelestů je něco, čemu musíme ještě plně porozumět, ačkoli Giardina tým udělal značný pokrok. Když to uděláme, existují ve vědě vzrušující možnosti pro uplatnění těchto znalostí. Výzkumný tým uvádí, že jejich výsledky i přístup ke studiu chování "důsledky pro řízení nejistoty v sociálních a technologických sítích."

Prozatím však můžeme stát za soumraku a dívat se, jak se hejno špačků pohybuje jako jediná entita, víří a svíjí se, jak se jednotlivci pohybují jako kolektivní celek. Zajímá vás, jak to vidět na vlastní oči? Grainger Hunt píše o All Birds:

"Podívejte se na špačků v chladnějších měsících poblíž mlékáren, krmiv, vinic nebo kdekoli, kde jsou zbytky zemědělských zbytků. Když je najdete v jejich zástupech – tedy v kritické hromadě – sokol stěhovavý je pravděpodobně blízko, možná Merlin, Prairie Falcon, Cooperův jestřáb nebo dokonce jestřáb rudohnědý. Všichni jsou schopni vyvolat cloudovou odpověď, i když nikdo tak velkolepě jako peregrine. Pohodlně se opřete dalekohledem a hledejte dravce v nejtemnějších oblastech, kde jsou jednotlivci baleni nejpevnější. Podívejte se pozorně, těsně za okraje oblaku, a nechte přírodu odhalit se."

Zde je video, které jsem zmínil dříve. Minulý rok to bylo virové a je snadné pochopit proč: mumlání je okouzlující. Zde si můžete prohlédnout další a stejně tak svižná videa mumlání.

CS.AskMeProject