The Science Behind One Of Nature's Greatest Displays

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

Kijkend naar spreeuwende gefluister terwijl de vogels duiken, duiken en door de lucht rijden, is een van de grootste genoegens van een donkere winteravond. Van Napels tot Newcastle voeren deze zwermen behendige vogels allemaal hetzelfde ongelooflijke acrobatische scherm, bewegend in perfecte synchronie. Maar hoe doen ze het? Waarom vallen ze niet neer? En wat heeft het voor zin?

Terug in de 1930s stelde een vooraanstaande wetenschapper voor dat vogels moeten hebben psychische krachten om samen te werken in een koppel. Gelukkig begint de moderne wetenschap betere antwoorden te vinden.

Om te begrijpen wat de spreeuwen doen, beginnen we terug in 1987 wanneer de baanbrekende computerwetenschapper Craig Reynolds een simulatie van een zwerm vogels. Deze 'boids', zoals Reynolds zijn door de computer gegenereerde wezens noemde, volgden slechts drie eenvoudige regels om hun verschillende bewegingspatronen te creëren: nabijgelegen vogels zouden verder uit elkaar bewegen, vogels zouden hun richting en snelheid op een lijn brengen en meer verre vogels zouden dichterbij komen.

Sommige van deze patronen werden vervolgens gebruikt om realistisch uitziende diergroepen in films te maken, te beginnen met Batman Returns in 1992 en de bijbehorende zwermen vleermuizen en "leger" pinguïns. Cruciaal was dat dit model geen langetermijnbegeleiding of bovennatuurlijke krachten vereiste - alleen lokale interacties. Het model van Reynolds bewees dat een complexe kudde inderdaad mogelijk was door individuen die basisregels volgden, en de resulterende groepen "zagen" er zeker uit als die in de natuur.


Haal het laatste uit InnerSelf


Vanuit dit uitgangspunt ontstond een heel gebied van modellering van dierenbewegingen. Het afstemmen van deze modellen op de werkelijkheid werd op spectaculaire wijze bereikt in 2008 door een groep in Italië die starling murmurations rond het treinstation in Rome konden filmen, hun posities in 3D reconstrueerden en tonen de regels die werden gebruikt. Wat ze ontdekten was dat spreeuwen probeerden de richting en snelheid van de dichtstbijzijnde zeven of zo buren te evenaren, in plaats van te reageren op de bewegingen van alle nabijgelegen vogels om hen heen.

Wanneer we een murmuratie pulseren in golven en wervelen in reeksen vormen, lijkt het vaak alsof er gebieden zijn waar vogels vertragen en dicht opeengepakt raken, of waar ze versnellen en zich verder uit elkaar verspreiden. In feite is dit grotendeels te danken aan een optische illusie die is gecreëerd door de 3D-zwerm die wordt geprojecteerd op onze 2D-wereldbeschouwing, en wetenschappelijk modellen suggereren dat de vogels met een constante snelheid vliegen.

Dankzij de inspanningen van computerwetenschappers, theoretische fysici en gedragsbiologen weten we nu hoe deze ruis wordt gegenereerd. De volgende vraag is waarom ze überhaupt gebeuren - waardoor spreeuwen dit gedrag hebben geëvolueerd?

Een eenvoudige verklaring is de behoefte aan warmte 's nachts in de winter: de vogels moeten zich verzamelen op warmere plekken en in de buurt zitten om gewoon in leven te blijven. Spreeuwen kunnen zich in een rustplaats nestelen - rietvelden, dichte hagen, menselijke structuren zoals steigers - op meer dan 500 vogels per kubieke metersoms in koppels van enkele miljoenen vogels. Zulke hoge concentraties van vogels zouden een aantrekkelijk doelwit zijn voor roofdieren. Geen enkele vogel wil degene zijn die een roofdier oppikt, dus veiligheid in cijfers is de naam van het spel, en kolkende massa's creëren een verwarringseffect waardoor een enkel individu wordt gemanaged.

The Science Behind One Of Nature's Greatest Displays
Spreeuwen zijn geen helderzienden - ze zijn gewoon goed in het volgen van de regels.
Fotografie door Adri / shutterstock

Spreeuwen pendelen vaak vaak naar roostes op vele tientallen kilometers afstand en ze verbranden meer energie op deze vluchten dan zou kunnen worden bespaard door te slapen op marginaal warmere plaatsen. Daarom moet de motivatie voor deze kolossale rustplaatsen meer zijn dan alleen temperatuur.

Veiligheid in cijfers zou het patroon kunnen beïnvloeden, maar een intrigerend idee suggereert dat zich flocks kunnen vormen zodat individuen informatie over foerageren kunnen delen. Dit de "informatiecentrumhypothese", Suggereert dat wanneer voedsel fragmentarisch is en het moeilijk om de beste lange termijn oplossing te vinden, het delen van informatie tussen grote aantallen individuen nodig is. Net zoals honingbijen de locatie van bloempatches delen, zullen vogels die op een dag voedsel vinden en informatie 's nachts delen, op een andere dag dezelfde informatie gebruiken. Hoewel grotere aantallen vogels zich aansluiten bij rustplaatsen wanneer voedsel op zijn minst is, dat enige beperkte ondersteuning lijkt te bieden voor het idee, is het tot nu toe buitengewoon moeilijk gebleken om de algemene hypothese correct te testen.

Ons begrip van bewegende diergroepen is de afgelopen decennia enorm uitgebreid. De volgende uitdaging is om de evolutionaire en adaptieve druk te begrijpen die dit gedrag heeft gecreëerd, en wat het zou kunnen betekenen voor behoud als die druk verandert. Mogelijk kunnen we ons begrip aanpassen en gebruiken om de autonome besturing van robotsystemen te verbeteren. Misschien is het spitsuurgedrag van de geautomatiseerde auto's van de toekomst gebaseerd op spreeuwen en hun gemurmel.The Conversation

Over de Auteurs

A. Jamie Wood, hoofddocent, afdelingen biologie en wiskunde, Universiteit van York en Colin Beale, Senior Lecturer in Ecology, Universiteit van York

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanaf The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees de originele artikel.

Verwante Boeken

{amazonWS: searchindex = Books; keywords = nature's mysteries; maxresults = 3}

enafarzh-CNzh-TWnltlfifrdehiiditjakomsnofaptruessvtrvi

volg InnerSelf op

facebook-icontwitter-iconrss-icoon

Ontvang de nieuwste via e-mail

{Emailcloak = off}