Kijken naar het gemompel van spreeuwen in de lucht is om uit de eerste hand de kracht en het mysterie van de natuurlijke wereld te ervaren. Individueel is een spreeuw niet meer dan een gewone merel. Dat is het. Spreeuwen zijn kort en dik, met donkere veren en lange, puntige snavels. Je hebt ze gezien. Ze zijn praktisch overal, meer dan 200 miljoen zijn alleen al in Noord-Amerika, zingen hun vrolijke liedjes en worden, voor veel tuinders en fulltime boeren, een beetje aan de pesterige kant.
Gezamenlijk veranderen spreeuwen echter in iets heel anders. Samen, tijdens de vlucht, in betoverende kuddes die soms honderdduizenden tellen, zijn ze een adembenemend wonder, een pulserend, zwevend, levend, geharmoniseerd geheel, dat schijnbaar de natuurwetten tart terwijl het de natuur zelf definieert.
Kijken naar het gemompel van spreeuwen in de lucht - zo wordt het zwermgedrag genoemd, een gemompel - is om uit de eerste hand de kracht en het mysterie van de natuurlijke wereld te ervaren.
"Ik denk dat het kerngevoel een gevoel van ontzag is", zegt Mario Pesendorfer, een postdoctoraal onderzoeksmedewerker aan het Institute of Forest Ecology van de University of Natural Resources and Life Sciences, Wenen. "De ruimtelijke schaal van iets dat heel snel beweegt - wat we absoluut niet kunnen doen - en de visuele patronen die optreden wanneer veel individuen hetzelfde doen ... fascineert ons echt."
Voor wetenschappers als Pesendorfer doen murmuraties meer dan dat. Ze wekken nieuwsgierigheid op. En ze prikkelen wetenschappers als Pesendorfer om erachter te komen hoe zwermende dieren - zoals vogels, bijen en vissen - ons eigen leven kunnen verbeteren.
In de jaren dertig van de vorige eeuw suggereerde de beroemde ornitholoog Edmund Selous dat vogels die zich in gemurmel bewogen een soort telepathie gebruikten om hun vliegintenties door te geven. "Ze moeten collectief denken, allemaal tegelijk... een flits uit zoveel hersens", schreef hij in zijn boek "Thought-Transference (or What?) in Birds."
Naarmate de jaren vorderden, kwamen we erachter dat dit het niet helemaal was. In de jaren vijftig stelden wetenschappers die insecten en vissen en ander collectief diergedrag bestudeerden, dat groepsbeweging meer een verbluffend snelle reactie is op anderen in de kudde (of de school, of de zwerm) in plaats van een aangeboren vermogen om gedachten te lezen of een commando. van de groepsleider.
Het is "de snelle overdracht van lokale gedragsreacties aan buren" die zo'n verbazingwekkende synchroniciteit mogelijk maakt, zoals de auteurs van een paper uit 2015 gepubliceerd in het tijdschrift Proceedings van de National Academy of Sciences schreven.
"Er zijn twee manieren waarop je het gedrag van een grote groep kunt uitlokken. Je kunt de top-down controle hebben, waar je een soort van leiderschap hebt, of een soort top-down mechanisme. Denk aan een rockshow, je hebt de rockster in de voorkant en hij begint in zijn handen te klappen, en het hele stadion begint te klappen", zegt Pesendorfer. "Maar dit gemompel is eigenlijk zelfgeorganiseerd, wat betekent dat het de kleine gedragsregels van het individu zijn die het opschalen naar de grote groep. Om dit gedrag te begrijpen, moeten we van de lokale schaal gaan - wat doet het individu, wat zijn de regels die het individu volgt? — op wereldschaal; wat is het resultaat?"
In 2013 werkten een werktuigbouwkundige en ruimtevaartingenieur en haar team uit Princeton samen met natuurkundigen in Italië om murmuraties te bestuderen. "In een koppel met 1.200 vogels is het duidelijk dat niet elke vogel de andere 1.199 vogels zal kunnen volgen", zei Naomi Leonard, de ingenieur van Princeton, toen, "dus een belangrijke vraag is:wie houdt het bij? van wie?'"
De Italiaanse natuurkundigen gebruikten meer dan 400 foto's uit verschillende video's om erachter te komen, de positie en snelheid van vogels terwijl ze stroomden. Op basis daarvan bouwden ze een wiskundig model dat het optimale aantal koppelgenoten identificeerde voor elke vogel om te volgen.
Blijkt dat het magische getal zeven is:elke vogel houdt zijn zeven naaste buren in de gaten en negeert al het andere. Gezien al deze kleine groepen van zeven andere individuen en groepen van zeven aanraken, verspreiden wendingen zich snel. En daaruit komt een heel gemompel voort. De bevindingen van de wetenschappers werden in januari 2013 gepubliceerd in het tijdschrift PLOS Computational Biology.
Hoewel het er op grote schaal gecoördineerd uitziet, houden de individuele vogels zich slechts bezig met drie aspecten van hun vlucht en de vlucht van degenen om hen heen. Deze factoren zijn op verschillende manieren beschreven, maar ze lijken allemaal erg op elkaar. Ze zijn, van Pesendorfer:
"Afhankelijk van hoe je die drie parameters verandert," zegt Pesendorfer, "kun je alles krijgen, van die tonachtige honkballen die je in oceaanvissen krijgt, tot los uitziende insectenzwermen, tot zeer, goed georganiseerde vissenzwermen en gemompel. Allemaal in die drie kleine parameters."
Wetenschappers geloven dat deze vogels in de eerste plaats samenkomen om roofdieren te verwarren en te ontmoedigen, door hun enorme aantal, met het geluid dat zo'n kudde maakt en, natuurlijk, zijn beweging. Er kan ook enige communicatie tussen vogels plaatsvinden tijdens gefluister - laten we zeggen, wijzend op goede voedselbronnen - terwijl sommige onderzoekers denken dat gewoon warm blijven een andere reden kan zijn voor het gemompel
Wat voor gewone stervelingen misschien het meest verbluffend is, is dat deze vogels zo snel reageren en dat zo synchroon doen; zo niet onmiddellijk, binnen een paar kleppen van de vleugel van een vogel. Ze bewegen bijna als één, in een soort lock-step (of, als het ware, lock-flap).
Hoe?
"Vogels hebben een veel hogere temporele resolutie dan wij", zegt Pesendorfer, wat betekent dat vogels bepaalde informatie om hen heen opnemen en veel sneller verwerken dan mensen. "Ze zien veel sneller dan wij."
Een grote zwerm spreeuwen duikt op voor de kust van Brighton op 22 februari 2011, in Brighton, Engeland. In 1986 bouwde Craig Reynolds, een door het MIT opgeleide computerwetenschapper, computermodellen van het verzamelen van vogels en het scholen van vissen in iets dat hij 'Boids' noemde. Deze programma's vormden de basis voor levensechte animatie in films, aanvankelijk (en met name) een zwerm vleermuizen in de film "Batman Returns" van Tim Burton uit 1992.
In toepassingen in het echte leven biedt het vermogen om de gedragsbewegingen van grote groepen spreeuwen (of vleermuizen of bijen of wat dan ook) te begrijpen en zwermen robots te programmeren om soortgelijke bewegingen te maken verbazingwekkende mogelijkheden. "We proberen inspiratie te putten uit de biologie," vertelde George Young, de hoofdauteur van het papier geproduceerd door Leonard's groep, in 2013 aan Princeton University, "om te begrijpen welke metingen van de prestaties van dierengroepen ons kunnen helpen beslissen welke maatregelen we moeten nemen. moeten gebruiken wanneer we responsief gedrag voor robots ontwerpen."
Een voorbeeld:Las Cumbres Observatory heeft 22 robottelescopen op zeven locaties over de hele wereld die met elkaar samenwerken om als één grote telescoop te functioneren. Van de LCO-site:
Het wordt tijdsdomein-astronomie genoemd, wat betekent dat we voortdurend fenomenen in de ruimte kunnen observeren terwijl ze veranderen. Wanneer we het grote geheel zien terwijl het zich ontvouwt, zijn we in staat om meer te leren, het sneller te leren en ons begrip van de krachten die het universum aandrijven drastisch te vergroten.Nog een voorbeeld:het opkomende gebied van zwermrobotica maakt gebruik van informatie die is verkregen uit de studie van spreeuwen die, volgens het Wyss Institute in Harvard, "nieuwe benaderingen mogelijk zou kunnen maken voor zoek- en reddingsmissies, bouwinspanningen, milieusanering en medische toepassingen."
Zwermrobotica zouden ook kunnen worden gebruikt in militaire toepassingen, zoals deze microdrones die worden vrijgegeven uit jachtvliegtuigen. Een zwerm zelfrijdende auto's, die samenwerken, zou kunnen helpen om files te verminderen of te elimineren. De mogelijkheden — kankerbestrijding? — zijn verbijsterend.
Allemaal van kijken, studeren, leren en voortbouwen op de wonderbaarlijke stroom van deze eenvoudige vogel.
"Als mensen met zeer gecompliceerde besluitvormingsprocessen zijn we niet gewend om te kijken naar eenvoudige besluitvormingsprocessen die opschalen naar wat lijkt op complex gedrag", zegt Pesendorfer. "Deze modellen helpen ons dit soort patronen te begrijpen."
NU DAT IS INTERESSANTDe hele populatie Noord-Amerikaanse spreeuwen - alweer misschien wel 200 miljoen - stamt af van een groep van 100 die in het begin van de jaren 1890 naar de VS werd gebracht en losgelaten in Central Park in New York City. De mensen die ze brachten waren Shakespeare-fans, die wilden dat Amerika zou worden bewoond door alle vogels die de bard ooit noemde. Uit "Henry IV, Part I":"Maar ik zal hem vinden als hij slaapt,/En in zijn oor roep ik 'Mortimer!'/Nee,/Ik zal een spreeuw leren spreken/Niets maar 'Mortimer', en geef het hem/Om zijn woede stil te houden."
Oorspronkelijk gepubliceerd:9 aug. 2019
