A ciência por trás de um dos maiores monitores da natureza

A ciência por trás de um dos maiores monitores da natureza
Menno Schaefer / shutterstock

Assistir a murmúrios estelares enquanto os pássaros mergulham, mergulham e voam pelo céu é um dos grandes prazeres da noite de inverno escuro. De Nápoles a Newcastle, esses bandos de aves ágeis estão todos fazendo a mesma incrível exibição acrobática, movendo-se em sincronia perfeita. Mas como eles fazem isso? Por que eles não batem? E qual é o ponto?

De volta aos 1930s, um dos principais cientistas sugeriu que os pássaros devem ter poderes psíquicos para operar juntos em um bando. Felizmente, a ciência moderna está começando a encontrar algumas respostas melhores.

Para entender o que os estorninhos estão fazendo, começamos no 1987 quando o pioneiro cientista da computação Craig Reynolds criou um simulação de um bando de pássaros. Esses "boids", como Reynolds chamava de criaturas geradas por computador, seguiam apenas três regras simples para criar seus diferentes padrões de movimento: pássaros próximos se distanciavam, pássaros alinhavam sua direção e velocidade, e pássaros mais distantes se aproximavam.

Alguns desses padrões foram então usados ​​para criar grupos de animais de aparência realista em filmes, começando com Batman Returns em 1992 e seus enxames de morcegos e "exército" de pinguins. Crucialmente, este modelo não requer qualquer orientação de longo alcance, ou poderes sobrenaturais - apenas interações locais. O modelo de Reynolds provou que um rebanho complexo era de fato possível através de indivíduos seguindo regras básicas, e os grupos resultantes certamente “pareciam” com aqueles na natureza.


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A partir deste ponto inicial, surgiu um campo inteiro de modelagem de movimento animal. Combinando esses modelos com a realidade foi espetacularmente alcançado em 2008 por um grupo na Itália que foram capazes de filmar murmurações de estorninhos ao redor da estação de trem em Roma, reconstruir suas posições em 3D, e mostrar as regras que estavam sendo usados. O que eles descobriram foi que os estorninhos procuravam combinar a direção e a velocidade dos cerca de sete vizinhos próximos, em vez de responder aos movimentos de todos os pássaros próximos ao redor deles.

Quando assistimos a um murmúrio pulsar em ondas e girar em fileiras de formas, muitas vezes parece que há áreas onde os pássaros diminuem a velocidade e se tornam densamente compactados, ou onde se aceleram e se afastam mais. Na verdade, isso é em grande parte graças a uma ilusão de ótica criada pelo floco 3D sendo projetada em nossa visão 2D do mundo, e científica modelos sugiro que os pássaros voem a uma velocidade constante.

Graças aos esforços de cientistas da computação, físicos teóricos e biólogos comportamentais, sabemos agora como essas murmurações são geradas. A próxima pergunta é por que eles acontecem - o que fez com que os estorninhos evoluíssem esse comportamento?

Uma explicação simples é a necessidade de calor durante a noite durante o inverno: os pássaros precisam se reunir em locais mais quentes e ficar próximos apenas para se manterem vivos. Os estorninhos podem se empanturrar em um local de repouso - caniçal, sebes densas, estruturas humanas como andaimes - a mais de Aves 500 por metro cúbico, às vezes em bandos de vários milhões de aves. Essas altas concentrações de aves seriam um alvo tentador para os predadores. Nenhum pássaro quer ser aquele que um predador escolhe, então a segurança em números é o nome do jogo, e as massas rodopiantes criam um efeito de confusão que impede que um único indivíduo seja alvejado.

A ciência por trás de um dos maiores monitores da natureza
Os estorninhos não são paranormais - são bons em seguir as regras.
Fotografia por Adri / shutterstock

No entanto, os estorninhos geralmente se deslocam para os poleiros a dezenas de quilômetros de distância, e eles queimam mais energia nesses vôos do que poderiam ser salvos em locais ligeiramente mais quentes. Portanto, a motivação para esses poleiros colossais deve ser mais do que apenas a temperatura.

A segurança nos números pode impulsionar o padrão, mas uma ideia intrigante sugere que os bandos podem se formar para que os indivíduos possam compartilhar informações sobre forrageamento. Este o "hipótese do centro de informação”, Sugere que quando o alimento é irregular e difícil de encontrar, a melhor solução a longo prazo requer compartilhamento mútuo de informações entre um grande número de indivíduos. Assim como as abelhas compartilham a localização das manchas de flores, as aves que encontram comida um dia e compartilham informações durante a noite se beneficiarão de informações semelhantes em outro dia. Embora um número maior de aves se junte aos poleiros quando a comida está mais escassa, que parece fornecer algum suporte limitado para a idéia, até agora tem se mostrado extremamente difícil testar adequadamente a hipótese geral.

Nossa compreensão de grupos de animais em movimento expandiu-se enormemente ao longo das últimas décadas. O próximo desafio é entender as pressões evolutivas e adaptativas que criaram esse comportamento, e o que isso pode significar para a conservação, à medida que essas pressões mudam. Possivelmente podemos adaptar nossa compreensão e usá-la para melhorar o controle autônomo de sistemas robóticos. Talvez o comportamento da hora do rush dos carros automatizados do futuro seja baseado em estorninhos e suas murmurações.A Conversação

Sobre os Autores

A. Jamie Wood, Docente Sênior, Departamentos de Biologia e Matemática, University of York e Colin Beale, professor sênior de ecologia, University of York

Este artigo foi republicado a partir de A Conversação sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.

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