Рыбы выбрали подражание случайным собратьям вместо следования действиям группы — Naked Science
03.03.2020
София Жаботинская

Рыбы выбрали подражание случайным собратьям вместо следования действиям группы

4.4

Оказалось, случайные факторы, отбраковывающиеся при многих исследованиях, могут быть системообразующими — по крайней мере, в динамике движения животных.

Косяк рыб слаженно плывет благодаря случайным коммуникациям отдельных рыб /© MILOS PRELEVIC ON UNSPLASH
Косяк рыб слаженно плывет благодаря случайным коммуникациям отдельных рыб /© MILOS PRELEVIC ON UNSPLASH

Международная группа исследователей под руководством ученых из Университета Нового Южного Уэльса выяснила, что цихлиды не вычисляют направление всего косяка, а хаотично подражают действиям ближайших собратьев. Статья об этом опубликована в журнале Nature Physics.

Доктор Ричард Моррис, один из руководителей исследования, поясняет, что у цихлид — вразрез с традиционными представлениями, бытовавшими до сего дня — стайное поведение оказалось обусловленным факторами, возникающими в результате взаимодействия между отдельными рыбами в стае. Их ученые обозначили как «помехи».

Авторы впервые смогли доказать такое упорядочивание действий внутри косяка рыб, ранее существовавшее только в качестве теоретической возможности. Междисциплинарная команда экологов, физиков и математиков достигла этого, объединив «живые» эксперименты с компьютерным моделированием и анализом данных.

Предложенная модель противоречит стандартным теориям «скользящего среднего» для поведения в косяке, стае или стаде, которые предполагают, что животные способны оценить общее направление группы.

«Каждая рыба взаимодействует только с одной другой рыбой в любой момент времени. Они либо самопроизвольно меняют направление, либо копируют направление другой рыбы. Вычисление среднего направления группы, которое до сих пор было популярной теорией, вероятно, слишком сложно для рыбы», — объясняет доктор Моррис.

При изучении поведенческой динамики исследователи снимали косяки из 15, 30 и 60 рыб цихлид, отслеживая их траектории, чтобы проанализировать механизм взаимодействия. Оказалось, небольшие группы рыб «кучкуются» более последовательно, чем крупные. Это несколько контринтуитивно, поскольку случайность играет большую роль в маленьких группах.

Обычно, когда исследователи интерпретируют данные, помехи, случайные факторы, стараются отсечь, так как они искажают картину причинно-следственных связей — подобно тому, как при обработке фотографий нужно удалить блики от солнца, нарушающие четкость.

В случае рыбьего косяка все принципиально иначе: случайное копирование действий между парами приводит к тому, что новый вид «помех» начинает доминировать — и именно это определяет их высоко скоординированное поведение. Новое понимание подчеркивает важность случайных факторов, показывая, что «шум» может закодировать некоторую важную информацию о поведенческой динамике рыб и других животных. «Здесь сигнал — это «помехи». Если бы вы полностью проигнорировали эти флуктуации, вы вообще не могли бы объяснить то, как [рыбы] образуют косяк», — говорит доктор Моррис.

Ученые отмечают, что дальнейшие исследования помогут понять, следуют ли подобной модели поведения другие рыбы и совершенно иные виды животных. Данные, если их возможно экстраполировать за пределы моделирования только систем научения этого вида, могут серьезно помочь во многих областях, где нужно предугадать динамику поведения крупных популяций живых существ. Открытие способно изменить понимание коллективного движения у животных и требует пересмотра того, как «помехи» рассматриваются в самых различных исследованиях динамики поведения.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
30 июля
Мария Азарова

Генеральный конструктор «Энергии» и руководитель полета российского сегмента МКС Владимир Соловьев назвал причину незапланированного включения двигателей нового модуля «Наука», из-за которого станцию развернуло на 45 градусов.

30 июля
Сколтех

Исследователи Сколтеха и их коллеги изучили самый продолжительный на сегодня случай заболевания Covid-19 у пациентки с ослабленным иммунитетом, которая болела 318 дней. Исследование позволило выявить мутации, которые помогают коронавирусу SARS-CoV-2 избегать клеточного иммунитета.

31 июля
Василий Парфенов

Изучение загадочной короны черной дыры, образованной рентгеновским излучением, преподнесло интересное открытие. Космические телескопы XMM-Newton и NuSTAR смогли «увидеть» свет, отраженный веществом сразу позади невероятно массивного объекта. И хотя это очередной раз подтверждает общую теорию относительности, про основной объект исследований ученые почти не получили новых данных.

27 июля
Сергей Васильев

Окаменелости возрастом более 3,4 миллиарда лет могут быть остатками микробов-архей, живших и выделявших метан у гидротермальных источников на дне ископаемого моря.

25 июля
Мария Азарова

Ученые подтвердили связь между коронавирусной инфекцией и снижением когнитивных способностей на основе анализа данных более чем 81 тысячи человек.

28 июля
Мария Азарова

Член Северо-Западной организации Федерации космонавтики России Александр Хохлов рассказал о проблемах, сопровождающих модуль «Наука» на пути к МКС, и объяснил, почему на долгожданную стыковку будет всего одна попытка.

25 июля
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

13 июля
Ольга Иванова

Международная команда ученых идентифицировала ДНК из почвы в грузинской пещере. Благодаря этому исследователям удалось восстановить геном человека возрастом 25 тысяч лет, не имея никаких скелетных останков.

8 июля
Василий Парфенов

Подросток из бельгийского города Остенде стал вторым самым юным обладателем высшего образования в обозримой истории. Он с отличием окончил курс физики в Антверпенском университете и теперь собирается защитить магистерскую степень, а затем и докторскую диссертацию в этой области. Цель у него простая и понятная: увеличение продолжительности жизни человека вплоть до полного бессмертия за счет замены частей тела и органов механическими или искусственными.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: