La scienza dietro uno dei più grandi schermi della natura

La scienza dietro uno dei più grandi schermi della natura
Menno Schaefer / shutterstock

Osservare mormorii stellari mentre gli uccelli piombano, si tuffano e volano nel cielo è uno dei grandi piaceri di una sera d'inverno oscuro. Da Napoli a Newcastle questi stormi di uccelli agili fanno tutti la stessa incredibile esibizione acrobatica, muovendosi in perfetta sincronia. Ma come lo fanno? Perché non si schiantano? E qual è il punto?

Di nuovo negli 1930 uno scienziato di primo piano suggerì che gli uccelli dovevano avere poteri psichici operare insieme in un gregge. Fortunatamente, la scienza moderna sta iniziando a trovare alcune risposte migliori.

Per capire cosa stiano facendo gli storni, iniziamo a tornare in 1987 quando il pioniere dell'informatico scienziato Craig Reynolds ha creato un simulazione di uno stormo di uccelli. Questi “boidi”, come Reynolds ha chiamato le sue creature generate al computer, seguiti solo tre semplici regole per creare i loro diversi modelli di movimento: uccelli vicine si muoverebbe più distanti, gli uccelli sarebbero allineare la loro direzione e velocità, e gli uccelli più distanti sarebbero avvicinarsi.

Alcuni di questi modelli sono stati poi utilizzati per creare gruppi di animali dall'aspetto realistico nei film, a cominciare da Batman Returns in 1992 e dai suoi sciami di pipistrelli e "esercito" di pinguini. Fondamentalmente questo modello non richiedeva alcuna guida a lungo raggio, né poteri sovrannaturali - solo interazioni locali. Il modello di Reynolds dimostrò che un gregge complesso era effettivamente possibile attraverso individui che seguivano regole basilari, ei gruppi risultanti certamente "sembravano" come quelli di natura.

Da questo punto di partenza è emerso un intero campo di modellizzazione del movimento degli animali. Accoppiare questi modelli alla realtà è stato raggiunto in modo spettacolare in 2008 da un gruppo in Italia che è stato in grado di filmare mormorii stellati intorno alla stazione ferroviaria di Roma, ricostruire le loro posizioni in 3D e mostrare le regole che venivano usati Quello che scoprirono fu che gli storni cercavano di eguagliare la direzione e la velocità dei sette vicini più vicini, piuttosto che rispondere ai movimenti di tutti gli uccelli vicini che li circondavano.

Quando osserviamo un mormorio pulsare in onde e turbinare in matrici di forme, spesso appare come se ci fossero aree in cui gli uccelli rallentano, e si insinuano spesso, o dove accelerano e si allargano. In realtà ciò è dovuto in gran parte a un'illusione ottica creata dal gregge 3D proiettato sulla nostra visione 2D del mondo e scientifica modelli suggerire che gli uccelli volano ad una velocità costante.

Grazie agli sforzi di scienziati informatici, fisici teorici e biologi comportamentali ora sappiamo come vengono generate queste mormorazioni. La prossima domanda è perché si verificano del tutto - cosa ha causato gli storni ad evolvere questo comportamento?


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Una semplice spiegazione è la necessità di calore durante la notte durante l'inverno: gli uccelli devono radunarsi in siti più caldi e posarsi vicino nelle vicinanze solo per rimanere in vita. Gli storni possono impacchettarsi in un sito appollaiato - canneti, siepi fitte, strutture umane come scaffold - a più di Uccelli 500 per metro cubo, a volte in stormi di diversi milioni di uccelli. Tali alte concentrazioni di uccelli sarebbero un bersaglio allettante per i predatori. Nessun uccello vuole essere quello che preleva un predatore, quindi la sicurezza dei numeri è il nome del gioco e le masse roteanti creano un effetto di confusione che impedisce a un singolo individuo di essere bersagliato.

La scienza dietro uno dei più grandi schermi della natura
Gli storni non sono sensitivi: sono solo bravi a seguire le regole.
Fotografia di Adri / shutterstock

Tuttavia, gli storni spesso si spostano verso i posatoi da molte decine di chilometri di distanza, e bruciano più energia su questi voli di quanti potrebbero essere salvati facendo appollaia in luoghi marginalmente più caldi. Pertanto, la motivazione per questi colossali posatoi deve essere più che solo la temperatura.

La sicurezza in numeri potrebbe guidare il modello, ma un'idea interessante suggerisce che si possano formare greggi in modo che le persone possano condividere informazioni sul foraggiamento. Questo il "ipotesi del centro informazioni", Suggerisce che quando il cibo è irregolare e difficile da trovare la migliore soluzione a lungo termine richiede la condivisione reciproca delle informazioni tra un gran numero di individui. Proprio come le api domestiche condividono la posizione delle macchie di fiori, gli uccelli che un giorno trovano cibo e condividono le informazioni durante la notte potranno beneficiare di informazioni simili un altro giorno. Sebbene un numero maggiore di uccelli si unisca ai posatoi quando il cibo è più scarso, che sembra fornire un supporto limitato all'idea, finora si è rivelato estremamente difficile testare correttamente l'ipotesi generale.

La nostra comprensione dei gruppi di animali in movimento si è espansa enormemente negli ultimi decenni. La prossima sfida è capire le pressioni evolutive e adattative che hanno creato questo comportamento e cosa potrebbe significare per la conservazione man mano che tali pressioni cambiano. Forse possiamo adattare la nostra comprensione e usarla per migliorare il controllo autonomo dei sistemi robotici. Forse il comportamento dell'ora di punta delle auto automatizzate del futuro si baserà su storni e sui loro mormorii.The Conversation

Riguardo agli Autori

A. Jamie Wood, Senior Lecturer, Dipartimenti di Biologia e Matematica, Università di York e Colin Beale, Senior Lecturer in Ecology, Università di York

Questo articolo è ripubblicato da The Conversation sotto una licenza Creative Commons. Leggi il articolo originale.

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