Испанский и португальский биологи выяснили, почему рыбы, плавая огромными стаями без вожака, не сталкиваются друг с другом и не образуют заторов.
Для некоторых животных, например рыб или птиц, характерно групповое поведение, при котором они движутся большими стаями или косяками, не сталкиваясь друг с другом. Ученых давно интересует, какие правила взаимодействия особей друг с другом делают это возможным.
Ученые предположили, что это довольно простые правила. Для этого они изучили, как вырабатывается такое поведение у рыбок данио-рерио — с момента вылупления из икринки и до взрослого состояния.
Биологи изучали группы рыбок по две, четыре и семь штук. Траекторию движения каждой рыбки отслеживали и записывали на видео с помощью специальной трекинговой системы idTracker. В итоге получилось 524 видео растущих мальков и 25 видео взрослых особей.
Изучив видео, исследователи построили математическую модель движений рыбок, в которой учитывали вероятность нахождения каждой особи в пространстве относительно друг друга, вероятность плыть в какую-либо сторону, и главное — уравнение содержало параметр интенсивности взаимодействия каждой рыбки с другими.
Первые шесть-семь дней после вылупления из икринок параметр интенсивности взаимодействия был нулевой, то есть рыбки практически не взаимодействовали друг с другом. Однако с 7-го до 24-го дня после вылупления этот параметр рос по экспоненте. Это значит, что рыбки начинали все чаще и дольше взаимодействовать друг с другом. Показатель достиг среднего значения 0,5. При таком значении рыбки старались плыть друг к другу, но не сталкивались и не образовали «комков» и заторов.
При этом, изучив видеозаписи, ученые поняли, что рыбки ведут себя довольно просто: каждая старается двигаться к одному случайно выбранному компаньону, а затем переключается на другого, тоже произвольно выбранного. Это стремление «тянуться» к другому или избегать его и назвали параметром интенсивности взаимодействия.
Это правило, чисто статистически, заставляет каждую особь двигаться в области аквариума с высокой плотностью других особей, в результате получаются движущиеся группы рыбок.
Модель, которую построили ученые, близка гипотезе эгоистичного стада, согласно которому в стаде, которое преследует хищник, каждое животное в идеале стремится к центру, а в самом простом случае — к другому животному. Так каждое животное понижает для себя вероятность быть съеденным. Если добавить к этой гипотезе параметр интенсивности взаимодействия, выведенный в данном случае, получится улучшенная модель, которая объясняет, почему животные движутся равномерно и не образуют заторов.
Взрослые особи следуют тому же правилу. Кроме того, ученые считают, что оно применимо и к другим сообществам, например птичьим стаям. Это предположение требует проверки.
Исследование опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA.
Ранее ученые выяснили, что у данио-рерио поведение коррелирует с внешностью: смелые рыбы оказывались длиннее своих скромных собратьев.
Иллюстрация к статье:
Обсуждение