分析:欧椋鸟究竟是如何进化出这种杂技表演的大量的鸟群以完美的同步运动
作者:A. Jamie Wood，约克大学，Colin Beale，约克大学
看着椋鸟在天空中俯冲、俯冲和盘旋时的喃喃低语，是冬日黄昏的一大乐趣。从那不勒斯到纽卡斯尔，这些灵活的鸟群都在做着同样令人难以置信的杂技表演，完美同步地移动。但是他们是怎么做到的呢?为什么它们不坠毁?有什么意义呢?
早在20世纪30年代，一位著名的科学家就提出，鸟类必须有特异功能才能在鸟群中共同行动。幸运的是，现代科学开始找到一些更好的答案。
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来自RTÉ电台1台的低语。艾拉·麦克斯威尼通过诗歌、声音和音乐来反思天空的伟大芭蕾舞
为了了解欧椋鸟在做什么，我们从1987年开始，当时计算机科学家先驱克雷格·雷诺兹(Craig Reynolds)创建了一个鸟群的模拟。雷诺兹将这些电脑生成的生物称为“boids”，它们只遵循三个简单的规则来创造不同的运动模式:附近的鸟类会飞得更远，鸟类会调整方向和速度，更远的鸟类会飞得更近。
其中一些图案后来被用来在电影中创造逼真的动物群体，首先是1992年的《蝙蝠侠归来》，里面有成群的蝙蝠和企鹅“军队”。关键的是，这种模式不需要任何远程指导，也不需要任何超自然力量——只需要局部互动。雷诺兹的模型证明，通过个体遵循基本规则，复杂的群体确实是可能的，最终形成的群体当然“看起来”像自然界中的群体。
“看起来像只鸟!”在韦斯特米斯郡的埃内尔湖上空，一群欧椋鸟变成了一只巨大的鸟，让人惊叹不已。pic.twitter.com/OcmkHIbvBa
- RTÉ News (@rtenews) 2021年3月4日
从这个起点开始，动物运动模型的整个领域出现了。2008年，意大利的一个小组将这些模型与现实进行了惊人的匹配，他们能够拍摄到罗马火车站周围的椋鸟鸣叫，用3D技术重建它们的位置，并展示它们所使用的规则。他们发现，欧椋鸟会寻求与最近的7只左右邻居的方向和速度相匹配，而不是对它们周围所有附近鸟类的运动做出反应。
当我们看到嗡嗡声在波浪中脉动，并旋转成一系列形状时，它通常看起来好像是在某些区域，鸟类会慢下来，然后密集地聚集在一起，或者它们会加速并分散开来。事实上，这在很大程度上要归功于将3D鸟群投射到我们的2D世界视图上所产生的光学错觉，科学模型表明，这些鸟以稳定的速度飞行。
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来自RTÉ Radio 1的Ray D'Arcy节目，采访摄影师James Crombie，他在Co Westmeath的Ennell湖上拍摄了令人惊叹的欧椋鸟鸣叫的照片
在计算机科学家、理论物理学家和行为生物学家的努力下，我们现在知道了这些杂音是如何产生的。下一个问题是为什么会发生这种情况——是什么导致欧椋鸟进化出这种行为?
一个简单的解释是冬天晚上需要温暖:为了生存，这些鸟需要聚集在温暖的地方，并在近距离栖息。椋鸟可以把自己挤在一个栖息地——芦苇床、浓密的树篱、像脚手架这样的人类结构——每立方米有500多只鸟，有时成群结队的有几百万只。如此密集的鸟类将成为捕食者的诱人目标。没有一只鸟想成为捕食者的猎物，所以在数量上的安全是这个游戏的名字，旋转的群体会产生混乱的效果，防止单个个体成为目标。
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来自RTÉ新闻，菲利普·布罗姆威尔报道了欧椋鸟在Co Meath上空的冬季奇观
然而，欧椋鸟经常从几十公里外的地方往返到栖息地，它们在飞行中消耗的能量比在稍微温暖的地方栖息所节省的能量要多。因此，这些巨大的栖息地的动机肯定不仅仅是温度。
数量上的安全可能会推动这种模式，但一个有趣的想法表明，鸟群的形成可能是为了让个体分享觅食信息。这就是“信息中心假说”，它表明，当食物不完整，很难找到最佳的长期解决方案时，需要在大量个体之间相互共享信息。就像蜜蜂分享花圃的位置一样，鸟类一天找到食物，一夜之间分享信息，第二天就会从类似的信息中受益。尽管在食物最缺乏的时候，大量的鸟类会加入栖息地，这似乎为这一观点提供了有限的支持，但迄今为止，要正确地验证整个假设是极其困难的。
在过去的几十年里，我们对移动动物群体的理解有了极大的扩展。下一个挑战是理解进化造成这种行为的不确定性和适应性压力，以及它对合作的意义随着压力的变化而变化。也许我们可以调整我们的理解，用它来改进汽车nomous有限公司控制机器人系统。也许未来自动驾驶汽车在高峰时段的行为将会是不受欢迎的Sed在欧椋鸟，和他们的低语。
杰米·伍德是约克大学生物学系和数学系的高级讲师。科林·比尔是约克大学生态学高级讲师。本文最初发表于The Conversation网站。
