Kollektiv bevegelse multipliserer design krav
Evolution news ; 29. juni 2017
Oversatt herfra

Bilde 1: Stær-trekk, kreditt Illustra Media

En minneverdig sekvens fra Illustra Medias dokumentar 'Flight: Birds Genius' undersøker fenomenet stærens 'flokk-vandring (se det her). Når du vurderer treningen som kreves for seks fighterpiloter å fly i formasjon, blir det enda mer bemerkelsesverdig å se en halv million fugler utfører sekund-nøyaktige manøvrer i tett nærhet av hverandre.

I filmen forsøkte europeiske forskere å forstå fuglens kollektive bevegelse ved å plotte posisjoner over tid av individer og små grupper av fugler i flokken. Nå i en ny artikkel i PLOS ONE -her , prøver fire britiske forskere en annen tilnærming. De overvåket en flokk av "borger-forskere" som meldte seg frivillig for å registrere observasjoner av stær-trekk i en periode på to år. Omtrent 3000 frivillige fra 23 land deltok. Det store datasettet, som for det meste ble samlet i Storbritannia, tillot forskerne å ta opp lite forståtte spørsmål om dette spektakulære eksempelet på kollektiv bevegelse, som sesongmessig aktivitet, temperaturavhengighet og om rovdyr påvirker størrelsen eller lengden av et stærtrekk eller ikke. .

Her er et raskt sammendrag av funnene:
Flokkstørrelsene økte fra oktober til februar, og avtok deretter.
Gjennomsnittlig varighet var 26 minutter; De lengste var i begynnelsen av sesongen.
Kjølige temperaturer økte svakt trekkenes varighet, men dagens lengde var mer signifikant.
Byttedyr ble observert i bare ca. 30 prosent av stær-trekkene.

Når rovdyr var til stede, hadde fuglene en tendens til å senke seg som flokk til sine oppholdssteder i stedet for å spre seg.
Basert på data, tror forfatterne at rovdyr unngåelse ("sikrere sammen" hypotesen) sannsynligvis er mer gjeldende, enn temperaturen ("varmere sammen" hypotesen):
"Våre funn tyder på at den kollektive oppførelsen som observeres i flokkunngåelser, primært er en anti-rovdyrtilpasning, snarere enn en måte å tiltrekke seg større antall individer som en kilde for varme.

Bilde 2. Stætrekk - i ny formasjon 

Egnede hvilesteder tiltrekker seg mange fugler som ville være sårbare om de fløy til hvilestedet hver for seg. Flokk-trekk over raste-stedet gir flere fordeler med hensyn til fortynningseffekten, økt årvåkenhet som fører til detekteringseffekt og rovdyrforvirring. Denne modellen av flokk-trekk er avhengig av å ha en kritisk masse av fugler som kommer mer eller mindre på samme tid, for å starte flokk-bevegelsen og videre studier av stærens oppførsel ved begynnelsen av trekket (og faktisk like før starten av flokk-trekket) ville være verdifullt i å avsløre hvordan denne oppførselen utvikler seg fra et relativt lite antall individer til en spektakulær kollektiv oppførsel som omfatter potensielt titusenvis av individer.

Å oppdage en grunn til en oppførsel, umuliggjør imidlertid ikke andre muligheter. Kanskje fuglene sover bedre etter et energisk treningsprogram. Eller kanskje det gir dem glede på en eller annen måte. Rovfugl-unngåelse kan bare være en bi-effekt, siden rovdyr ikke ble observert under de fleste hendelsene. Det virker i overkant slitsomt å utvikle denne typen forseggjort flyge-ferdighet for å unngå rovdyr, når enklere alternativer kan holde, for eksempel kamuflasje eller spredning. Og hvorfor har ikke rovdyrene utviklet mot-tiltak, som å engasjere seg i egne angrepsflokker, å stup-bombe stormen i deres tilholdssteder? Har hauker blitt lurt av stærenes tricks i millioner av år? Av disse og andre årsaker kommer evolusjonære forklaringer til kort. Forfatterne nevner ikke engang evolusjon eller spekulerer i hvordan oppførselen oppsto.
En ting kan vi være sikre på: Å utføre sekundbeslutninger i tett formasjon i 3-D uten å kollidere skjer bare ikke {uten videre -oversetters anmerkning}. For å gjøre hva disse fuglene gjør, tar det nøyaktig flyve-maskinvare og programvare. Vi setter pris på forskernes og statsforskernes innsats for å samle alle disse dataene. Det gir nytt innblikk i et fantastisk naturlig mirakel. De viktigste spørsmålene forblir imidlertid ubesvarte av dem som begrenser sine forklaringer til metodologisk naturalisme.

Bilde 3. Vandremaur (afrikansk hærmaur)

Kollektiv oppførsel er observert gjennom hele dyreriket: i svermende insekter, sandbanke- fisk, flyktende pattedyr og fugler i flokk. Fenomenet er så interessant for Human Frontier Science Program (støttet av 15 land ..) at det nylig har tildelt $ 1 million til et team ledet av Dr. Alex Thornton for å studere det. Nyheter fra University of Exeter -her, sier: " Gåten om hvordan disse ofte store antall individer synkroniserer bevegelsene sine så feilfritt som å oppføre seg nesten som et enkelt vesen, har bare nylig begynt å bli avdekket."

Thornton er spesielt interessert i hvordan individuelle egenskaper påvirker gruppen, siden ikke to personer er eksakt like. Selv menneskelige "flokker" krysser delet mellom individuell og gruppeadferd, sett i trafikkflyt og mengdedynamikk (for eksempel å ta "bølgen" under en fotballkamp -lokasjons-tilpasning). I de neste tre årene vil Thorntons team studere intelligente medlemmer av kråkefamilien, kaier og kornkråker, som ofte flokker seg sammen.
Dr Thornton la til: "Selv om folk kanskje ikke skjønner det, er det kjente synet av flokker av kaier og kornkråker som får vår vinterhimmel til å mørke, er blant de mest komplekse ansamlingene av dyr på Jorden. Ved å studere bevegelser av individuelle fugler i flokker, og deres samhandlinger med hverandre, vil vi bidra til å avdekke hvordan komplekse samfunn forblir sammenhengende og tar kollektive beslutninger."

Store akvarier gleder besøkende med sine skjermer som ofte inkluderer ansjoser som svømmer som en gigantisk organisme, alle setter på automat (cue). En ny artikkel i Science Advances (her) søker å forstå "virkningen av eksterne signaler på individuell og kollektiv oppførsel av fiske på grunna." Hva skjer når du skremmer en fiskestim eller tiltrekker dem med mat?

Bilde 4. Fiskestim -samme sak

"Hittil har eksperimentell arbeid fokusert på kollektiv oppførsel i en enkelt, stabil sammenheng. Vi undersøker den individuelle og kollektive oppførselen til stimfisken tetrafisk (Pristella maxillaris ), og identifiserer deres respons på endringer i kontekst produsert av matvarer eller spesifikke alarmer. Fisk utsatt for alarmer viser utprøvde, omfattende endringer i atferd , inkludert reduksjonshastighet og forutsigbarhet i deres bevegelser. Alarmert fisk endrer også deres svar til andre gruppemedlemmer, blant annet vedtakelse av en mindre avstøtingssone og økning av deres observasjonsfrekvens og respons til nære naboer. Fisk som er utsatt for mat, øker hastigheten som en funksjon av nabostillinger og redusert møtefrekvens med nær naboer. Samlet sett er endringer i individuell oppførsel og samspillet mellom individer som svar på eksterne signaler sammenfallende med endringer i gruppemønster, noe som gir innsikt i atferdens tilpasningsevne for endringer i omgivelsene og forbindelsen mellom lokalt samspill og globale mønstre i kollektiv oppførsel.

Disse reaksjonene høres ikke overraskende ut, siden vi mennesker sannsynligvis kan forholde oss til å se nærmere på våre naboer når de er urolige eller rushe forbi dem for å få gratis tilbud. Så igjen, mens man setter pris på grafer og diagrammer av fiskens relative hastigheter når de blir utsatt for eksterne signaler, går artikkelen utenom et av de mest interessante spørsmålene: hvordan kunne evolusjon utstyre fisk med maskinvare og programvare for å reagere raskt på en koordinert måte, mens de svømmer millimeter fra hverandre?

Bilde 5. Mye trening trengs for dette

Forfatterne nevner "samspillregler", men hvem har laget reglene, og hvem håndhever dem? Hvordan lærte fisken unntakene når reglene blir 'kontekstavhengige'? Hvis ikke hver enkelt fisk kjente reglene, kunne skremt fisk gjøre som midianittene i historien fra Dommernes bok, og drepe hverandre i øyeblikkets forvirring. Stær ser ut til å følge enkle regler, men uten pålitelig programmering i hver enkelt individ, kan vandringen bli til et ødeleggende veddeløp.

For at jagerpiloter skal mestre formasjonsflyvning, kreves mange timer av sofistikert trening i intelligent designede fly. Fra dette faktum kan vi utlede at intelligens var involvert i opprinnelsen til kollektiv oppførsel hos dyr. Talende nok, kommer ikke denne artikkelen, liksom den andre, inn på evolusjon. Det gjør at du lurer på den påstanden som hevder at ingenting i biologi gir mening uten det.

Tager: Trekkfuglers flukt;Illustra Media; PLOS ONE