پرندگان پر با هم جمع می شوند ، اما الگوها با ماموریت تغییر می کنند


گله بزرگی از آجیل در شکل ، در آسمان عصر بالای درختان پرواز می کند.
بزرگنمایی / گله بزرگی از آجیل در شکل ، در آسمان عصر بالای درختان پرواز می کند.

بندرت وقت داریم که در مورد هر داستان علمی جالبی که به آن برخورد می کنیم بنویسیم. بنابراین امسال ، یک بار دیگر ، ما یک سری ویژه از انتشارات “دوازده روز کریسمس” را برگزار می کنیم ، که یک داستان علمی را که در سال 2020 از طریق ترک ها شکسته شد ، از 25 دسامبر تا 5 ژانویه برجسته می کند. امروز: چرا گله های آجیل بسته به اینکه یک شبه برگردند یا برای دور کردن شکارچیان متحد شوند ، الگوی پرواز خود را تغییر خواهند داد.

بر اساس تحقیقاتی که در ابتدا قرار بود در اجلاس APS در مارس 2020 ارائه شود ، که به دلیل همه گیری لغو شد ، گله های خاکی وحشی الگوهای پرواز خود را تغییر می دهند بسته به اینکه یک شبه بازگردند یا برای دفع شکارچیان متحد شوند. از ویروس کرونا. این کار براساس یافته های قبلی منتشر شده در گزارش نوامبر 2019 در Nature Communications است. این ممکن است روزی منجر به توسعه دسته های رباتیک مستقل شود که قادر به تغییر قوانین تعامل خود برای انجام کارهای مختلف در پاسخ به سیگنال های محیطی هستند.

نیکلاس ولت ، نویسنده همکار (آفلاین) ، فیزیکدانی که مهندس محیط زیست در دانشگاه استنفورد شد ، پس از یادآوری چگونگی تشکیل گله های سار در پرواز ، الگوهای غیرمعمولی را ایجاد می کند که از نظر فیزیکدان بسیار شبیه آشفتگی است ، مدتها مجذوب گروه های بیولوژیکی شده است. وی معتقد بود که در پشت شکل گیری این مدل ها باید مکانیسم های اساسی وجود داشته باشد – احتمالاً حتی مجموعه ای از قوانین جهانی است که می تواند در رفتارهای جمعی در گونه های مختلف اعمال شود.

مسئله این است که با وجود جمع آوری و ازدحام همه جا در طبیعت ، هر گونه از نظر مکانیسم های اساسی کار ، کمی متفاوت جریان می یابد یا ازدحام می کند. خود ولت مراقب است که بین “جریان” و “ازدحام” تمایز قائل شود ، گرچه این اصطلاحات اغلب به جای یکدیگر استفاده می شوند. برای او “جریان” به یک حرکت منظم در یک شبکه اشاره دارد ، در حالی که “ازدحام” به یک حرکت جمعی اطلاق می شود که فاقد شبکه مشترک است. ویرایش شده

مطالعات انباشت و تجمع به طور گسترده ای برای دهه ها به زیست شناسان مشاهده ای منتقل شده است. اما در دهه 1980 ، کریگ رینولدز ، متخصص گرافیک رایانه ای برنامه به اصطلاح “boids” را توسعه داد ، یک مدل محاسباتی مبتنی بر عامل که تاکنون بر تحقیقات رفتاری جمعی مسلط بوده است. در چنین مدلی ، هر واحد جداگانه در یک گروه ، نقطه ای است که در یک خط مستقیم با سرعت ثابت حرکت می کند. با معرفی چند قانون ساده در مورد فعل و انفعالات بین نقاط ، هنگامی که نقاط به اندازه کافی متراکم می شوند ، الگوی تجمع ظاهر می شود. مجموعه قوانین دیگر الگوی ازدحام و غیره را ایجاد می کند.

گله تولید شده توسط
بزرگنمایی / گله ای که توسط برنامه boids ایجاد می شود ، یک مدل محاسباتی مبتنی بر عوامل رفتار جمعی.

اوئلت معتقد است که این روش برای درک واقعی آنچه در اساسی ترین سطح اتفاق می افتد کافی نیست. شبیه سازی های رایانه ای ممکن است بتواند مدل هایی شبیه به تجمع و ازدحام ایجاد کند ، اما این بدان معنا نیست که گونه های مختلف در واقع در محیط طبیعی خود رفتار می کنند. شما هنوز هم به مشاهدات کارهای میدانی به سبک قدیمی نیاز دارید. بنابراین او یک رویکرد دوگانه را انتخاب کرد و یک تصویر بزرگ ، یک م experimلفه تجربی عملی را به مدل سازی استاندارد ذرات و مکانیک آماری اضافه کرد.

من آزمایش های اولت را با انبوه مگس ها برای Physics World در سال 2018 توصیف کردم. او با انبوه مگس های خود به عنوان تکه هایی از مواد برخورد کرد ، این مواد را خاردار کرد و فشار داد تا واکنش او را بسنجد. این به معنای دستکاری شرایط محیطی در آزمایشگاه برای دیدن واکنش دسته ها است. وی و تیمش با استفاده از دوربین های پرسرعت موقعیت ، سرعت و شتاب هر پرواز را تعیین کردند و سپس با استفاده از یک برنامه رایانه ای ردیابی ذرات را برای ایجاد مجدد مسیرهای جداگانه انجام دادند. دشوارترین قسمت تجزیه و تحلیل داده ها برای استخراج ویژگی های ازدحام در مقیاس بزرگ از سر و صدا است.

اوئلتت از همان تنظیمات اساسی برای کارهای خود در مورد گله های آجیل استفاده کرد ، با این تفاوت که دوربین ها در فضای باز و مجهز به لنزهای با برد بیشتر بودند. وی با الکس تورنتون ، یک زیست شناس از دانشگاه اکستر در انگلیس که سالها برای مطالعه چغندر با پروژه کورنیش بنگز مشارکت داشت ، برای جمع آوری داده های مشاهده ای با عکاسی از آجیل های وحشی در کورن وال انگلیس ، همکاری کرد.

مدل ذرات خودران انتقال فاز را در گله های مهره های متحرک ثبت می کند.
بزرگنمایی / مدل ذرات خودران انتقال فاز را در گله های مهره های متحرک ثبت می کند.

Hangjian Ling و همکاران. / ارتباطات طبیعی

اوئلت و همکارانش 16 گله را ثبت و دو گونه مختلف را شناسایی کردند. گله های ترانزیتی هنگام پرواز پرندگان به خانه تا زمان شب مانی تشکیل می شوند ، در حالی که گله های اوباش هنگامی اتفاق می افتد که پرندگان متحد شوند تا شکارچیانی مانند شاهین یا روباه را دفع کنند. اوولت به آرس گفت: “شاهین قطعاً در یک نبرد یک به یک بین شاهین و چوب برنده پیروز می شود.” “اما صد خاکی احتمالاً یک شاهین را می زنند.” محققان با ارائه گله های گاو کوهی با یک روباه شکم پر ، پرنده تقلبی تقلبی را در دهان خود آغاز کردند ، این mobbing را آغاز کردند. آنها همچنین ضبط هایی از تماس های سرزنش کننده را پخش می کردند که معمولاً جک ها برای هشدار همسایگان خود از وجود درنده استفاده می کنند و آنها را به عمل دعوت می کنند.

جكدا مانند كلاغها از اعضای خانواده كروید هستند. اوئلت گفت: “همه جلیقه ها هوشمند هستند و همه آنها علاوه بر رفتار جمعی و جمع آوری ، دارای سیستم های اجتماعی بسیار خوبی هستند.” کاله ها همچنین برای زندگی جفت می شوند و این جفت ها نوعی زیر ساخت را در خارج از پرندگان و گله های منفرد تشکیل می دهند. آنها در اواخر بهار و تابستان لانه می کنند و بچه های خود را بزرگ می کنند. در این دوره ، نیمی از جفت جفت گیری در لانه با فرزندان باقی می ماند ، در حالی که دیگری به دنبال غذا است. در نتیجه ، گله های زیادی از یقه ها بندرت تشکیل می شوند. تا زمستان ، جوجه ها فرار کرده اند ، بنابراین هیچ دلیلی برای جدا شدن جفتها وجود ندارد و معمولاً گله های بزرگ ترانزیتی تشکیل می شوند.

سیستم ردیابی دوربین وی به وی امکان می دهد تا تعیین کند کدام پرندگان در گله زوج هستند و نسبت پرندگان زوج در مقایسه با پرندگان منفرد. با توجه به این ساختار ، اولت تعجب کرد که آیا می توان بین گله ای که حاوی جفت است و دیگری که چنین نیست را تشخیص داد؟ این گروه دریافت که در گله های عبوری ، خاکی ها با مشاهده نزدیک بودن همسایگان خود قرار می گیرند – تعداد مشخصی از پرندگان (معمولاً هفت یا هشت) ، بدون در نظر گرفتن فاصله بین آنها. با این حال ، در گله های عبوری با نسبت زیاد جفت ، تعامل فاصله کمتر است (معمولاً حدود سه پرنده همسایه).

در مقابل ، چمن زنی فقط با حفظ فاصله معینی از سایر پرندگان جهت گیری می کند. “[Mobbing] گله ها بر اساس فاصله جسمی و بدون احتساب با همسایگان تعامل می کنند. “و گله های اوباش دیگر جفت نمی شوند ، احتمالاً به این دلیل که بعید است دو زوج از لانه برای پیوستن کشیده شوند شلوغ.

https://www.youtube.com/watch؟v=689Rciz9eqw

کالک ها در ابتدا دسته های بی نظم موبیینگ را تشکیل می دهند ، اما با رسیدن به توده حیاتی پرندگان ، جمعیت به ترتیب حرکت می کنند.

در اوباش و گله ها ، اوئلت و همكارانش همچنین خاطرنشان كردند كه هنگامی كه تراکم گله یا تعداد پرندگان از آستانه ای حیاتی عبور كردند كه قبلاً هرگز در پرندگان مشاهده نشده بود ، انتقال فاز رخ داد – ظهور یك سری آشوب. (به ویدئوی تعبیه شده در بالا مراجعه کنید.) گله های کوچک تلفن همراه ناراحت بودند و پس از اینکه تعداد پرندگان از آستانه بحرانی فراتر رفت ، ناگهان به یک حالت مرتب تبدیل شدند. در مقابل ، گله های عبوری صرف نظر از اندازه و تراکم گله ، نظم را حفظ می کنند. اوولت گفت: “شما گله را به اندازه کافی نزدیک می کنید تا تعداد زیادی از آنها با یکدیگر تعامل داشته باشند و افراد به طور خود به خود دچار قطبی شوند ، همه در یک جهت حرکت می کنند.”

نویسندگان در گزارش سال 2019 خود نوشتند: “نتایج ما نشان می دهد که فعل و انفعالات محلی حتی در همان گونه ها در زمینه های مختلف زیست محیطی به میزان قابل توجهی متفاوت است.” حیوانات می توانند به جای محدود بودن به قوانین تعامل ثابت ، پاسخ خود را تنظیم کنند. به همسایگان در زمینه های مختلف برای بهینه سازی عملکرد گروه خود و به حداکثر رساندن مزایای تناسب اندام. “

اوئلت گفت: “یکی از چیزهای واقعی این است که می توانید همان حیوان را با همان ساختار اجتماعی بگیرید و آنها را در دو زمینه مختلف قرار دهید.” “آنها در هر دو مورد رفتار جمعی دارند ، اما نحوه انجام آنها یکسان نیست. به این سادگی نیست که بگویید: “گله هایی وجود دارد و این روش گله ها است.” بنابراین هنگام تلاش برای مدل سازی رفتار جمعی در سیستم های بیولوژیکی ، نمی توانید محیط خارجی را نادیده بگیرید. “

DOI: ارتباطات طبیعت ، 2019. 10.1038 / s41467-019-13281-4 (برای DOI).


منبع: khabar-tak.ir

دیدگاهتان را بنویسید

Comment
Name*
Mail*
Website*