Ptasia przemiana fazowa

W Sekcji Archeo w Pulsarze prezentujemy archiwalne teksty ze „Świata Nauki” i „Wiedzy i Życia”. Wciąż aktualne, intrygujące i inspirujące.

Znajdujące się w powietrzu stada kawek mogą funkcjonować w dwóch różnych trybach – wskazują najnowsze badania. Stada zmierzające zimą do nocnych siedzib są zawsze uporządkowane, niezależnie od tego, ile liczą osobników; z kolei ptaki, które dopiero się zbierają, aby odstraszyć drapieżniki, zachowują się początkowo chaotycznie, lecz gdy stado dostatecznie się powiększy, wtedy nagle zaczyna w nim panować porządek.

„Pływające bakterie, wędrujące szarańcze, młode ryby oraz lecące stada ptaków – wszystkie funkcjonują jak zwarte, zdyscyplinowane oddziały. Zjawisko to ujawnia się wtedy, gdy jednostki wierne wspólnym zasadom zaczynają się łączyć w grupę – mówi Alex Thornton prowadzący badania nad ewolucją procesów poznawczych na University of Exeter w Wielkiej Brytanii. – Przywykliśmy traktować takie grupowe zachowania zwierząt niemal jak zjawisko fizyczne. Dlatego idea, że zwierzęta mogą jednak w pewnym momencie zmieniać zasady, gdy zmienia się środowisko wokół nich lub też cele, które chcą osiągnąć, jest dla nas świeża i ekscytująca”. Thornton jest autorem nowych badań opublikowanych w listopadzie 2019 roku w Nature Communications.

Naukowcy filmowali lecące stada kawek w Kornwalii za pomocą czterech zsynchronizowanych szybkich kamer, dzięki którym mogli potem analizować zmiany pozycji i tor lotu poszczególnych ptaków. Sześć spośród 16 sfilmowanych stad miało charakter „tranzytowy” – w zimowe wieczory kawki powracały do swoich nocnych schronień. W tych grupach, niezależnie od ich rozmiarów, każdy ptak miał stałą pozycję w stadzie względem sąsiadów i zawsze utrzymywał porządek.

Aby zainicjować powstanie „stada tworzącego się w wyniku presji zewnętrznej”, naukowcy pokazali małej grupie kawek wypchanego lisa trzymającego w pysku atrapę ptaka trzepoczącego skrzydłami oraz emitowali przez głośniki odgłos kawki wzywającej inne osobniki do pomocy w odstraszaniu drapieżnika. Kawki fruwały wtedy inaczej – ruszały w ślad za towarzyszami znajdującymi się w pewnej stałej od nich odległości. „W pewnym momencie z tego chaosu wyłaniał się porządek – opowiada Thornton. – Małe stada zachowują się chaotyczne. Jednak po przekroczeniu pewnego progu nagle się organizują – przypominało to przemianę gazu w ciecz”. Wcześniej nikt nie obserwował takich nagłych przejść od jednego stanu do drugiego, podkreśla badacz.

„Nowością jest porównywanie, dzięki zastosowaniu sprytnej metody, różnych reakcji osobników tego samego gatunku ptaków w zależności od warunków ekologicznych” – komentuje Shashi Thutupalli, który w National Center for Biological Sciences w Indiach prowadzi badania nad samoorganizacją żywych systemów. Zastanawia się on, czy w stadach kawek prym wiodą „wpływowe jednostki”, czyli liderzy zachowań modyfikacyjnych, i czy podobne zjawisko występuje u innych gatunków ptaków.

„Nasze badania sugerują, że modelując grupowe zachowania w systemach biologicznych, należy również uwzględniać wpływ zewnętrznego otoczenia” – podkreśla Nicholas Ouellette, fizyk ze Stanford University, współautor badań. Czerpiąc inspirację z kawek, inżynierowie mogą pewnego dnia opracować schematy reagowania dronów na nagłą zmianę. Takie drony mogą się przydać podczas gaszenia wielkich pożarów, operacji szpiegowskich czy też w akcjach poszukiwawczo-ratowniczych. „Podpatrywanie przyrody może ułatwić nam projektowanie systemów cechujących się dużą elastycznością, takich, które będą porzucały jedne zasady na rzecz innych, gdy zmienią się okoliczności” – mówi Ouellette.

Dziękujemy, że jesteś z nami. Pulsar dostarcza najciekawsze informacje naukowe i przybliża najnowsze badania naukowe. Jeśli korzystasz z publikowanych przez Pulsar materiałów, prosimy o powołanie się na nasz portal. Źródło: www.projektpulsar.pl.