The Science Behind One Of The Greatest Showing's Nature

The Science Behind One Of The Greatest Showing's Nature
Menno Schaefer / shutterstock

Melihat gerombolan starling sebagai burung, menyelam dan roda melalui langit adalah salah satu kesenangan hebat malam musim sejuk yang gelap. Dari Naples ke Newcastle kawanan burung yang tangkas semuanya melakukan paparan akrobatik yang sama, bergerak dalam segmen sempurna. Tetapi bagaimana mereka melakukannya? Kenapa mereka tidak kena? Dan apa gunanya?

Kembali di 1930s seorang saintis terkemuka mencadangkan bahawa burung mesti ada kuasa psikik untuk beroperasi bersama dalam kawanan. Nasib baik, sains moden mula mencari jawapan yang lebih baik.

Untuk memahami apa yang dilakukan oleh bintang-bintang, kita mulakan semula di 1987 apabila saintis komputer perintis Craig Reynolds mencipta simulasi kawanan burung. "Boid" ini, seperti Reynolds memanggil makhluk yang dihasilkan oleh komputernya, hanya mengikuti tiga peraturan mudah untuk mewujudkan corak pergerakan yang berbeza: burung terdekat akan bergerak berasingan, burung akan menyelaraskan arah dan kelajuan mereka, dan burung yang lebih jauh akan bergerak lebih dekat.

Sesetengah corak ini kemudiannya digunakan untuk mewujudkan kumpulan haiwan yang kelihatan realistik dalam filem, bermula dengan Batman Returns dalam 1992 dan kawanan kelawar dan "tentera" penguin. Benar model ini tidak memerlukan sebarang panduan jangka panjang, atau kuasa ghaib - hanya interaksi tempatan. Model Reynolds membuktikan kambing domba yang kompleks memang mungkin melalui individu-individu yang mengikuti peraturan asas, dan kumpulan yang dihasilkan tentu "kelihatan" seperti yang di alam.

Dari titik permulaan ini, seluruh bidang pemodelan pergerakan haiwan muncul. Memadankan model-model ini untuk realiti telah dicapai dengan hebat di 2008 oleh sebuah kumpulan di Itali yang mampu mencetuskan pengumuman starling di sekitar stesen kereta api di Rom, merekonstruksi kedudukan mereka di 3D, dan tunjukkan peraturan yang sedang digunakan. Apa yang mereka dapati adalah bahawa anak-anak muda berusaha menandingi arah dan kelajuan jiran terdekat tujuh atau lebih, dan bukannya bertindak balas terhadap pergerakan semua burung terdekat di sekeliling mereka.

Apabila kita menonton denyutan murmurasi dalam gelombang dan berputar ke dalam bentuk bentuk yang sering muncul seolah-olah ada kawasan di mana burung-burung perlahan, dan menjadi tebal dalam, atau di mana mereka mempercepat dan menyebarkan lebih luas. Sebenarnya ini adalah sebahagian besarnya kerana ilusi optik yang dihasilkan oleh kawanan 3D yang diproyeksikan ke pandangan 2D kami dunia, dan saintifik model mencadangkan burung-burung terbang pada kelajuan yang mantap.

Terima kasih kepada usaha saintis komputer, ahli fizik teori dan ahli biologi tingkah laku yang kini kami tahu bagaimana pengamalan ini dihasilkan. Persoalan seterusnya adalah kenapa mereka berlaku sama sekali - apa yang menyebabkan starling untuk mengubah tingkah laku ini?

Satu penjelasan ringkas adalah keperluan untuk kehangatan pada waktu malam pada musim sejuk: burung perlu berkumpul di tempat-tempat yang lebih hangat dan berteduh di dekatnya untuk terus hidup. Starling boleh membungkus diri mereka ke tapak tambak - katil reed, lindung nilai padat, struktur manusia seperti perancah - lebih daripada Burung 500 setiap meter padu, kadang kala di kawanan beberapa juta burung. Kepekatan burung yang tinggi seperti itu akan menjadi sasaran menarik bagi pemangsa. Tiada burung yang mahu menjadi pemangsa yang terpilih, jadi angka keselamatan adalah nama permainan, dan orang ramai yang berpusing membuat kesan kekeliruan yang menghalang individu yang disasarkan.

The Science Behind One Of The Greatest Showing's Nature
Starling bukan psikik - mereka hanya pandai mematuhi peraturan.
Fotografi oleh Adri / shutterstock

Walau bagaimanapun, anak-anak makan sering berulang-alik dari banyak puluhan kilometer jauhnya, dan mereka membakar lebih banyak tenaga pada penerbangan ini daripada yang dapat diselamatkan dengan bertumpu di tempat yang lebih panas. Oleh itu motivasi untuk roosts besar ini mestilah lebih daripada suhu sahaja.

Keselamatan dalam jumlah boleh memacu corak, tetapi idea yang menarik menunjukkan bahawa kambing boleh dibentuk supaya individu dapat berkongsi maklumat tentang mencari makanan. Ini, "hipotesis pusat maklumat", Mencadangkan bahawa apabila makanan merata dan sukar untuk mencari penyelesaian jangka panjang yang terbaik memerlukan perkongsian maklumat bersama di kalangan individu yang besar. Sama seperti lebah madu berkongsi lokasi tompok bunga, burung yang mencari makanan satu hari dan berkongsi maklumat semalaman akan mendapat manfaat daripada maklumat yang sama pada hari yang lain. Walaupun bilangan burung yang lebih besar menyertai roosts apabila makanan adalah yang paling sukar, yang seolah-olah memberikan beberapa sokongan terhad untuk idea itu, telah terbukti amat sukar untuk menguji hipotesis secara keseluruhan.

Pemahaman kita mengenai kumpulan haiwan bergerak telah berkembang dengan pesat sejak beberapa dekad yang lalu. Cabaran seterusnya adalah untuk memahami tekanan evolusi dan penyesuaian yang telah mewujudkan kelakuan ini, dan apa yang dimaksudkan untuk pemuliharaan kerana tekanan tersebut berubah. Mungkin kita boleh menyesuaikan pemahaman kita dan menggunakannya untuk meningkatkan kawalan autonomi sistem robotik. Mungkin perilaku jam sibuk kereta-kereta automatik pada masa akan datang akan didasarkan kepada anak-anak muda, dan mereka merungut.Perbualan

Mengenai Pengarang

A. Jamie Wood, Pensyarah Kanan, Jabatan Biologi dan Matematik, Universiti York dan Colin Beale, Pensyarah Kanan dalam Ekologi, Universiti York

Artikel ini diterbitkan semula daripada Perbualan di bawah lesen Creative Commons. Membaca artikel asal.

Buku-buku yang berkaitan

{amazonWS: searchindex = Books; keywords = misteri alam semula jadi; maxresults = 3}

enafarzh-CNzh-TWnltlfifrdehiiditjakomsnofaptruessvtrvi

ikuti InnerSelf pada

icon-facebooktwitter-iconrss-icon

Dapatkan Yang Terbaru Dengan E-mel

{Emailcloak = mati}