De ongelooflijke wetenschap achter spreeuwgeruis

'Dat was geweldig.'

'Wauw! Wat een ervaring was dat.'

'Het is een ontzagwekkende maar tegelijkertijd vernederende ervaring uit de eerste hand van de natuur. De manier waarop ze bewegen - het is alsof je naar de onzichtbare stromen van levensenergie kunt kijken.'

Dit zijn slechts enkele van de opmerkingen die zijn achtergelaten op een video van Neels Castillon van een spetterende murmuratie, die vorig jaar viraal ging. De opmerkingen zijn geen verrassing. Als je ooit het genoegen hebt gehad om een ​​zwerm spreeuwen samen te zien vliegen, dan weet je dat het is alsof je naar een vormveranderende wolk kijkt, waarbij een enkel wezen beweegt en draait in onvoorspelbare formaties in de lucht. Maar wat je echt ziet, zijn duizenden, soms miljoenen individuele vogels.

"Het is zo geweldig dat vogels zulke gecoördineerde veranderingen massaal kunnen maken ... De communicatie moet onmiddellijk zijn", schrijft de ene commentator op een andere, vergelijkbare video.

Nou, niet ogenblikkelijk, maar buitengewoon snel - zo snel laat het ons verwonderd staren. En het is iets dat wetenschappers al lang interesseert. Nu we technologie hebben die de activiteit van de vogels bij kan houden en vervolgens kan vertragen, zoeken wetenschappers uit hoe ze in staat zijn tot een dergelijke gecoördineerde beweging. Dit is wat ze hebben ontdekt.

Terwijl spreeuwen zich 's avonds verzamelen om te slapen, zullen ze vaak deelnemen aan wat een geruis wordt genoemd - een enorme kudde die van vorm verandert in de lucht alsof het een kolkende vloeibare massa is. Vaak wordt het gedrag aangewakkerd door de aanwezigheid van een roofdier zoals een havik of slechtvalk, en de beweging van de kudde is gebaseerd op ontwijkende manoeuvres. Er is veiligheid in cijfers, dus de individuele spreeuwen verspreiden zich niet, maar kunnen zich eerder verplaatsen als een intelligente wolk, schijnend weg van een duikende roofvogel, waarbij duizenden vogels bijna tegelijkertijd van richting veranderen. De vraag die wetenschappers heeft doen stagneren, is hoe elke vogel, de meesten tientallen of honderden vogels weg van het gevaar, de verschuiving voelt en samen beweegt?

Het geheim ligt in dezelfde systemen die van toepassing zijn op alles op het punt van een shift, zoals sneeuw voor een lawine, waar de snelheid van één vogel de snelheid van de rest beïnvloedt. Het wordt "schaalvrije correlatie" genoemd en elke verschuiving van het geruis wordt een kritische overgang genoemd. Giorgio Parisi, een theoretisch natuurkundige aan de Universiteit van Rome, leidde een onderzoeksteam dat de verbazingwekkende beweging van spreeuwen onderzocht en publiceerde in 2010 een paper in de Proceedings of the National Academy of Sciences.

"De verandering in de gedragstoestand van één dier beïnvloedt en wordt beïnvloed door die van alle andere dieren in de groep, ongeacht hoe groot de groep is. Schaalvrije correlaties geven elk dier een effectief waarnemingsbereik dat veel groter is dan het directe interindividuele interactiebereik, waardoor de wereldwijde respons op verstoringen wordt verbeterd. "

Omdat de grootte van de kudde er niet toe doet, kan een enorme kudde net zo effectief en vloeiend reageren op een roofdieraanval als een kleine kudde. Ongeacht de grootte, het systeem werkt. Als een vogel van snelheid of richting verandert, doen de andere dat ook. De vraag blijft echter: hoe veroorzaakt een individuele vogel een verandering als iedereen bezig is te reageren op de beweging van alle anderen? En nog belangrijker, hoe doen ze het zo ongelooflijk snel?

De kunst en wetenschap van synchronisatie

"In de deeltjesfysica wordt gesynchroniseerde oriëntatie gevonden in systemen met 'lage ruis', waarin signalen worden overgedragen zonder te verslechteren. Maar lage ruis is niet genoeg om gesynchroniseerde snelheden te produceren, die worden aangetroffen in kritieke systemen. De onderzoekers geven het voorbeeld van ferromagnetisme, waarbij deeltjes in een magneet een perfecte onderlinge verbinding vertonen bij een precieze, 'kritische' temperatuur ', schrijft Wired. Het onderzoek van het team suggereert dat spreeuwgeluiden zo'n cruciaal systeem zijn.

In 2012 publiceerde het team verder onderzoek waaruit bleek dat elke vogel daadwerkelijk reageert op de dichtstbijzijnde vogels, dat de beweging het resultaat is van een reeks kortetermijnreacties. Bij de studie van 2010 keek het team naar snelheid; deze keer bestudeerden ze oriëntatie. Door te meten hoe een richtingsverandering door één vogel de omgeving beïnvloedt, ontdekte het team dat de beweging van één vogel alleen de zeven naaste buren treft. Dus één vogel beïnvloedt zijn zeven naaste buren, en de bewegingen van al die buren beïnvloeden hun zeven naaste buren enzovoort door de kudde. Dit is hoe een kudde eruit kan zien als een draaiende, veranderende wolk waarbij sommige delen met één snelheid in de ene richting bewegen en andere delen in een andere richting en met een andere snelheid.

"De statistische fit die het best bij dit gedrag past, komt uit de fysica van het magnetisme en beschrijft hoe de elektronspins van deeltjes op één lijn liggen met hun buren als metalen worden gemagnetiseerd", meldt Wired. "In toekomstig onderzoek is het team van Giardina van plan om het koppel in andere organismen te bestuderen, zoals lokale muggensoorten, die andere patronen van collectieve vlucht demonstreren."

Waarom zeven? Het is een van die cijfers die gewoon in de natuur werkt, en een systeemtheoretische benadering voor het bestuderen van spreeuwkoppels toonde het. 'Interactie met zes of zeven buren optimaliseert de balans tussen groepscohesie en individuele inspanning', schrijven de onderzoekers in het onderzoek.

Zelfs als we het niet helemaal begrijpen, is een murmuratie gemakkelijk te bewonderen. (Foto: Adam [CC BY 2.0] / Flickr)

De exacte werking van starling-murmuraties is iets dat we nog niet volledig hebben begrepen, hoewel het team van Giardina aanzienlijke vooruitgang heeft geboekt. Als we dat doen, zijn er spannende mogelijkheden in de wetenschap om die kennis toe te passen. Het onderzoeksteam stelt dat zowel hun resultaten als hun benadering van het bestuderen van het gedrag 'implicaties voor onzekerheidsbeheer in sociale en technologische netwerken'.

Maar voor nu kunnen we in de schemering staan ​​en kijken hoe een spreeuwkudde beweegt als een enkele entiteit, wervelend en kronkelend als individuen bewegen als een collectief geheel. Benieuwd hoe je dit met je eigen twee ogen kunt zien? Grainger Hunt schrijft over All About Birds:

'Zoek naar spreeuwen in de koelere maanden in de buurt van zuivelfabrieken, weilanden, wijngaarden of overal waar landbouwresten aanwezig zijn. Als je ze in hun massa vindt - kritische massa, om zo te zeggen - is een Slechtvalk waarschijnlijk dichtbij, of misschien een Merlijn, Prairie Falcon, Cooper's Hawk of zelfs een Red-tailed Hawk. Ze zijn allemaal in staat om de cloudreactie op te roepen, hoewel niet zo spectaculair als een slechtvalken. Ga lekker zitten, leun achterover met je verrekijker en zoek het roofdier in de buurt van de donkerste gebieden waar individuen zitten het dichtst bij elkaar. Kijk goed, net buiten de marges van de wolk, en laat de natuur zich openbaren. "

Hier is de video die ik eerder noemde. Het ging vorig jaar viraal en het is gemakkelijk te begrijpen waarom: murmuraties zijn fascinerend. Extra en even verbluffende video's van murmuraties kunnen hier worden bekeken.

Verwante Artikelen