От пчел до птиц и людей, животный мир полон организмов, которые развили сложные социальные структуры для решения конкретных проблем, с которыми они сталкиваются. По мнению группы исследователей из Института Санта-Фе, объяснение того, почему одни виды эволюционировали в более сложные общества, чем другие, было фундаментальной проблемой в области социальных исследований животных, и, по мнению группы исследователей из Института Санта-Фе, лучше всего решать ее с помощью инструментов из сложных систем.
Некоторые концепции науки о сложности уже вошли в лексикон биологии. Например, эволюция и адаптация лежат в основе обеих областей. В недавней статье в журнале «Поведение животных» четыре нынешних и бывших постдока из Института Санта-Фе предлагают три дополнительные концепции из науки о сложных системах - масштабы организации, сжатия и эмерджентности, - которые могут быть особенно полезны исследователям, изучающим сложность социальной жизни животных.
«Ни одна из этих трех концепций сама по себе не является диагностикой сложной системы, но все три часто являются частью одной», - говорит Элизабет Хобсон (Университет Цинциннати), бывший постдоктор SFI по сложности и ведущий автор исследования. бумага. «Эти концепции могут привести нас в совершенно новых направлениях и предложить новое понимание социальной сложности животных».
Четверо авторов статьи исходят из совершенно разных точек зрения, говорит математик Джошуа Гарланд (Институт Санта-Фе). Гарланд и Хобсон вместе с научным сотрудником SFI Артемием Колчинским и бывшим научным сотрудником SFI Omidyar Ванессой Фердинанд (Мельбурнский университет) работают в таких областях, как теория информации и неврология, культурная эволюция, математика и поведение животных.«Разнообразие областей усложнило согласование всего трех концепций, но разнообразие точек зрения является преимуществом этой статьи», - говорит Гарланд.
Первое понятие - социальные масштабы - важно учитывать при измерении сложности в обществах животных, потому что уровень сложности может варьироваться в зависимости от масштабов. Взаимодействие двух отдельных медоносных пчел, например, может быть довольно простым, в то время как организационная структура улья может быть очень сложной.
Вторая концепция, сжатие, описывает, как системы кодируют информацию. Исследователи животных могли бы использовать сжатие, чтобы лучше сравнивать различные системы животных друг с другом или описывать возможные когнитивные процессы, которые позволяют социальным животным запоминать отношения и групповые структуры. «Это могло бы помочь нам понять, как животные снижают общую когнитивную нагрузку, функционируя в своем обществе», - говорит Хобсон.
Последняя концепция, эмерджентность, возникает, когда новый паттерн появляется, часто на более высоком уровне социальной организации, из взаимодействий более низкого уровня. Классическим примером является волнообразное поведение большой стаи птиц, что не может существовать на индивидуальном уровне. Другие виды социального поведения, такие как иерархия доминирования, культурно усвоенное поведение или лидерство в группах, также могут проявлять эмерджентные свойства.
Хобсон и ее соавторы предлагают исследователям учитывать эти инструменты при изучении показателей социальной сложности животных. «Вместе мы надеемся, что эти три концепции сложных систем помогут нам лучше ответить на давние вопросы о социальной структуре животных и лучше сравнить социальность разных видов», - говорит Хобсон.
«Это три большие концепции, которые важны и применимы сразу же», - говорит Гарланд. «но они лишь касаются поверхности сложных системных идей, которые могут быть полезны для исследования социальности животных».