Хаотические толпы галок внезапно становятся организованными, как только к ним присоединяется достаточное количество птиц, показывают новые исследования.
Птицы образуют стаи, чтобы отогнать хищников возле своих гнезд, и изначально беспорядочны.
Но новое исследование, проведенное биологами из Университета Эксетера, физиками из Стэнфордского университета и учеными-компьютерщиками из Университета Саймона Фрейзера в Канаде, показывает резкий переход к «упорядоченному движению», как только группа достигает определенной плотности.
Исследование также показывает, что галки следуют другим правилам, когда нападают на хищников, чем когда летят на зимние насесты.
«Традиционно считается, что стайное поведение - и другое коллективное поведение, такое как стаи, косяки рыб и человеческие скопления - происходит, когда каждый человек следует тому же набору правил, что и все остальные в группе», - сказал доктор Алекс Торнтон. Центра экологии и охраны природы в кампусе Пенрин Эксетера в Корнуолле.
Это исследование показывает, что эти правила на самом деле гибкие.
"Перелетая на свои зимние насесты, галки следуют тому, что мы называем "топологическими правилами" - это означает, что они реагируют на движения фиксированного числа соседей, и группы остаются упорядоченными независимо от того, сколько птиц летит вместе.
"Однако при нападении на хищника галки вместо этого используют "метрические правила", когда они реагируют на всех соседей, находящихся на заданном расстоянии. Здесь мы видим, как из хаоса возникает порядок.
Галки издают сигнал тревоги, чтобы привлечь к стае других птиц, и поначалу эти группы совершенно беспорядочны.
Затем, когда плотность птиц достигает определенного порога, она внезапно переходит в упорядоченное, сплоченное состояние, когда птицы выровнены со своими соседями и организованно перемещаются вместе.
"Этот внезапный переход от беспорядка к порядку похож на фазовые переходы, которые мы наблюдаем в физике, например, когда вода превращается в лед."
Вывод о том, что правила коллективного поведения могут меняться в различных контекстах, может иметь значение для проектирования автономных транспортных средств, сказал доктор Торнтон.
«Рои беспилотных летательных аппаратов или дронов потенциально могут использоваться во многих приложениях, включая экологические исследования, пожаротушение и поисково-спасательные операции в отдаленных регионах», - сказал он..
"Изучая поведение галок, мы можем приступить к разработке дронов, которые изменяют свое роевое поведение, чтобы максимизировать их эффективность в различных условиях."
В исследовании использовались высокоскоростные камеры для съемки стаи диких галок в Корнуолле, Великобритания, для создания 3D-реконструкций движений каждой птицы в стае.
В число авторов входил Джо Уэстли, студент из Эксетера, участвовавший в университетской схеме доступа к стажировкам, а проект финансировался программой Human Frontier Science Program.