Почему птицы на краю остаются там: исследование раскрывает тайны мурмураций

Птицы, сбиваясь в плотные, вихревые стаи — мурмурации, — движутся как единое целое, десятилетиями очаровывая наблюдателей и озадачивая учёных. Новый анализ показывает, что одна из самых загадочных черт этих воздушных представлений — поведение птиц на краях стаи — может быть следствием случайности, а не намерения.

Исследование, опубликованное в Journal of The Royal Society Interface и посвящённое поведению стай галок, показало, что чёткие границы мурмураций и то, как некоторые птицы задерживаются на краю, можно объяснить математическими правилами, управляющими взаимодействием особей с соседями.

Учёные давно отмечали две особенности: птицы на внешних краях остаются там дольше, чем ожидалось, а граница стаи выглядит чётко очерченной, будто её специально поддерживают. Ранее считалось, что это адаптивные черты — например, для лучшего обнаружения хищников.

Однако новое исследование с использованием стохастических моделей движения животных показывает, что эти паттерны возникают естественным образом, когда птицы следуют топологическим правилам — координируют движение с фиксированным числом ближайших соседей, независимо от расстояния.

В отличие от этого, те же чёткие краевые поведения не возникали при метрических правилах, где координация зависит от физической близости. Выводы подтвердились данными GPS-трекинга стай галок, которые соответствовали топологической модели.

«Удивительно, что эти высокоструктурированные, казалось бы, целенаправленные построения могут быть результатом очень простых правил взаимодействия, — сказал автор исследования Энди Рейнольдс из Rothamsted. — Чёткость границы и устойчивость птиц на краю — не обязательно продуманные стратегии. Это просто то, что происходит, когда система работает на топологических взаимодействиях».

Исследование дополняет растущий объём данных о том, что сложное групповое поведение — от косяков рыб до роёв насекомых — может возникать из удивительно минималистичных правил. Оно также ставит вопрос о том, насколько поведение групп животных формируется эволюцией, а насколько является следствием физики и геометрии.

Точная функция мурмураций, часто наблюдаемых у скворцов, но также и у других видов вроде галок, всё ещё обсуждается, но считается, что они обеспечивают защиту от хищников и помогают при ночёвке.

Новое исследование не исключает, что краевое поведение может быть полезным, но предполагает, что оно, возможно, не эволюционировало специально для этой цели. Вместо этого, это может быть счастливой случайностью природного алгоритма.

Изучение роевого поведения в Rothamsted помогает понять, как могут вести себя различные виды вредителей, влияющие на урожай. Математическое моделирование того, что удерживает рой вместе, позволяет разрабатывать стратегии для прогнозирования, мониторинга и контроля перемещений насекомых-вредителей.