一项新的研究发现,寒鸦在两组不同的群飞规则之间切换,结果也各不相同。飞往冬季栖息地的鸟群无论数量多少都井然有序;而聚集起来抵御捕食者的鸟群,在数量较少时最初是混乱无序的,但一旦加入的鸟群数量足够多,就会突然转变为有序。
游泳的细菌、行进的蝗虫、成群结队的鱼和成群飞行的鸟类都作为一个有凝聚力的整体运作。英国埃克塞特大学研究认知进化的 Alex Thornton 说,当遵循相同规则的个体聚集在一起时,这种现象就会出现。“我们过去常常将集体行为视为一种几乎是物理现象,”他说。“因此,当动物的环境和它们试图实现的目标不同时,它们实际上可能会改变它们使用的规则,这种想法是非常新颖和令人兴奋的。” Thornton 是去年 11 月在《自然通讯》上详细介绍的新研究的合著者。
研究人员在英国康沃尔郡用四台同步高速摄像机拍摄了成群飞行的野生寒鸦,记录了个体的位置和轨迹。
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在记录的 16 个鸟群中,有 6 个是“迁徙鸟群”——寒鸦在冬日傍晚返回栖息地。在这些群体中,无论大小,每只寒鸦都根据固定数量的邻居调整其轨迹,并始终保持秩序。
为了引发“攻击鸟群”,研究人员向寒鸦群展示了一只拿着假鸟标本的狐狸,并播放了鸟类通常用来招募盟友对抗捕食者的警报声。在这种情况下,寒鸦转而通过跟踪固定距离内的所有鸟类来导航。“有了这些[攻击捕食者]规则,秩序就会从混乱中涌现,”Thornton 说。“小鸟群是无序的。当鸟群的密度达到阈值水平时,突然就变得有序了——很像气体转变为液体。”他补充说,以前从未在鸟类身上观察到这些转变。
“新颖之处在于比较同一物种在不同生态环境下的行为,[研究人员]通过一种巧妙的技术实现了这一点,”印度国家生物科学中心研究生物系统自组织的 Shashi Thutupalli 说,他没有参与这项研究。他想知道鸟群中的“影响者”是否可能主导这些调整,以及其他物种是否也会做出类似的行为转换。
斯坦福大学物理学家、该研究的合著者 Nicholas Ouellette 说:“我们的工作表明,在尝试模拟生物系统中的集体行为时,你不能忽视外部环境。” 他说,从寒鸦身上获得灵感,工程师们有朝一日可以利用上下文相关的响应来构建无人机群,这些无人机群可以协同工作,用于消防、勘测和搜索救援任务:“这让你可以考虑设计更灵活的系统,这些系统可以改变规则,使行为更加稳健。”