寒鸦群通过这种方式飞行?
一项新的研究发现,寒鸦会在两套群集行为间切换。
不论数量多少,飞往冬季栖息地的鸟群始终都能保持井然有序;而那些为了躲避捕食者聚在一起的寒鸦,当群体成员很少时会处于无组织状态,直到加入的成员达到一定规模,队伍就会突然变得有序。
漂浮的细菌,行进的蝗虫,鱼群和鸟群,这些都属于内聚单元。英国埃克塞特大学研究认知演化的亚历克斯·桑顿认为,当遵循相同规则的个体聚在一起时,就会出现这种现象。
他说:"我们已经习惯把动物有序的集体行为看作是一种固定的物理现象,然而,当环境和目标发生变化时,动物却表现出它们可以根据环境改变规则的现象。这种想法非常新奇,也很令人兴奋。"相关研究发表在2019年11月的《自然·通讯》上。
在英格兰康沃尔,研究人员使用4部同步高速摄像机,拍摄了成群结队的野生寒鸦,记录了它们的位置变化和运动轨迹。
在记录的16群寒鸦中,有6群是"过境鸦群"。在冬天时,这些寒鸦会在夜晚返回栖息地。无论群体中的成员数是多少,每只寒鸦都会根据相邻成员的情况调整自己的飞行轨迹,保持有序飞行。
为了改变那些混乱聚集在一起的群体,研究人员在寒鸦群的前方设置了一个机关。这个机关包含一只狐狸标本和一只能动的假鸟,被狐狸捉住的假鸟正拍着翅膀,发出警报。通常鸟儿会使用这类警报召集盟友,共同对抗捕食者。
此时,寒鸦会更换导航方式,追踪处于一定距离以内的伙伴。桑顿说:"有了这种规则,混乱中就出现了秩序。小型寒鸦群是无组织的,当寒鸦群的密度达到一定阈值,就突然出现了秩序,像气体变成液体一样。"他补充说,以前从未在鸟类身上观察到这些转变。
印度国家生物科学中心研究生命系统自组织的沙希·索图帕利表示:"这项研究非常新奇,通过一种巧妙的方法,研究人员比较了同一物种处于不同环境时的行为。"索图帕利还想知道,鸟群中主动施加影响的成员是否会引导这些调整,以及其他物种中是否也存在类似的行为转变。
斯坦福大学的物理学家尼古拉斯·奥莱特表示:"我们的研究表明,在试图模拟生物系统中的集体行为时,外部环境不容忽视"。
奥莱特是这项研究的合作者,他认为,工程师或许可以根据这项研究,设计出能基于环境依赖反应的无人机集群。这种集群可以在执行消防、测量和搜救等任务时协同工作。奥莱特说:"你可以据此设计出更加灵活的系统,因为这个集群可以通过改变规则增强鲁棒性。"
文章摘选自《环球科学》
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