Как птицы собираются в стаи в форме фигур: секрет мурмурации раскрыт

Причудливая форма стай оказалась следствием законов физики, а не стратегией выживания.

Они кружат в небе плотными, вихревыми формациями — мурмурации птиц, которые движутся как единое целое, завораживая наблюдателей и десятилетиями ставя ученых в тупик. Новый анализ предполагает, что одна из самых загадочных особенностей этих воздушных представлений — поведение птиц на краю стаи — может быть случайным, а не преднамеренным.

Предметом исследования в Journal of The Royal Society Interface стали модели стайного поведения галок. Результаты показали, что резкие границы мурмураций можно объяснить математическими правилами, регулирующими взаимодействие особей с соседями.

Ученые давно отмечали две особенности поведения птиц в стае: те, что находятся на внешних краях, как правило, остаются там дольше ожидаемого, а граница стаи выглядит удивительно четкой, словно ее поддерживают специально. Ранее предполагался адаптивный характер этих механизмов — возможно, они позволяют некоторым птицам легче замечать хищников или быстрее реагировать на угрозы.

Новый анализ с использованием стохастических (случайных) моделей движения животных показал, что эти паттерны возникают естественным образом, когда птицы следуют так называемым топологическим правилам — координируя свое положение с фиксированным числом ближайших соседей, независимо от реального расстояния.

При взаимодействии же по метрическим правилам, когда координация зависит от физической близости, эти поразительные особенности поведения на краях не проявляются. Эти выводы подтвердились данными GPS-трекинга стай галок, которые показали паттерны, соответствующие топологической модели.

«Самое удивительное, что эти высокоструктурированные, кажущиеся осмысленными формации на самом деле могут быть результатом очень простых правил взаимодействия. Резкость границы и устойчивость птиц на краю — не обязательно продуманные стратегии. Это просто то, что происходит, когда система работает на топологических взаимодействиях», — пояснил физик Энди Рейнольдс из научно-исследовательского института Ротамстед.

Это исследование стало еще одним доказательством, что сложное групповое поведение — от косяков рыб до роев насекомых — регулируется удивительно простыми правилами. Оно также ставит вопрос, насколько поведение животных групп обусловлено эволюцией, а насколько просто вытекает из законов физики и геометрии.

Выводы не опровергают пользы мурмураций для защиты пернатых от хищников в перелетах или ночевках, но указывают на случайный характер их возникновения. Результаты исследования могут быть полезны в изучении роевого поведения насекомых-вредителей сельского хозяйства.