В коллективных движениях животных важна скорость: ученые использовали «карту сил» для исследования рыбьих стай
Ученые из Science of Intelligence в Берлине и Universitat Politècnica de Catalunya в Барселоне исследовали, как взаимодействуют рыбы в стае. Они обнаружили, что эти взаимодействия регулируются относительными скоростями между соседями: особи стремятся выравниваться с более быстрыми соседями и игнорировать более медленных.
Результаты, опубликованные в PNAS, показывают: более быстрые особи определяют, куда двинется коллектив.
Для исследования использовалась «карта сил» — визуальное представление скоростей отдельных особей в виде стрелок разной длины. Ее сначала протестировали на компьютерных моделях, а затем применили к данным о реальных рыбьих стаях.
«В данных о реальных стаях мы наблюдали неожиданные паттерны, которые не соответствовали нашим существующим моделям коллективного движения, — сказал Павел Романчук, старший автор исследования. — Мы смогли показать, что эти паттерны объясняются социальными взаимодействиями, регулируемыми относительными скоростями».
Поскольку среда динамична, отношения «лидер-последователь», определяемые относительной скоростью, постоянно меняются. Это означает регулярные смены лидерства.
Биологический смысл: более быстрые рыбы могут восприниматься соседями как «несущие более важное сообщение» (например, о хищнике или пище), поэтому их стоит имитировать. Быстрое движение на фоне более медленных особей легче воспринимается.
У рыб это восприятие происходит не только через зрение, но и через боковую линию — систему органов чувств, реагирующих на вибрацию и перепады давления, которая дает информацию о скорости соседей.
Новая перспектива: результаты указывают на механизм динамической адаптации отношений лидерства, основанный на относительной скорости.
«Это дает новое представление о самоорганизованном коллективном движении и о том, как лидерство в социальных группах может сильно зависеть от относительных скоростей, — сказал Романчук. — Это также можно применить к изучению коллективных искусственных систем, таких как рои роботов».