Les secrets et la science derrière les murmures de Starling

2019-08-10
Regarder un murmure d'étourneaux dans les airs, c'est découvrir de première main la puissance et le mystère du monde naturel. georgeclerk / Getty Images

Individuellement, un étourneau européen n'est guère plus qu'un merle noir. C'est ça. Les étourneaux sont courts et épais, avec des plumes sombres et de longs becs pointus. Vous les avez vus. Ils sont pratiquement partout, plus de 200 millions sont en Amérique du Nord seulement , chantant leurs petites chansons joyeuses et devenant, pour de nombreux cultivateurs de basse-cour et agriculteurs à temps plein, un peu du côté de la peste.

Collectivement, cependant, les étourneaux se transforment complètement en autre chose. Ensemble, en vol, en troupeaux fascinants qui se comptent parfois par centaines de milliers , ils sont une merveille à couper le souffle, un tout palpitant, piqué, vivant, harmonisé, défiant apparemment les lois de la nature tout en définissant la nature elle-même.

Regarder un murmure d'étourneaux dans les airs - c'est ce que l'on appelle le comportement de flocage, un murmuration - c'est expérimenter de première main la puissance et le mystère du monde naturel.

«Je pense que le sentiment fondamental est un sentiment de crainte», déclare Mario Pesendorfer , chercheur postdoctoral associé à l'Institut d'écologie forestière de l'Université des ressources naturelles et des sciences de la vie de Vienne. "L'échelle spatiale de quelque chose qui se déplace très rapidement - ce que nous sommes absolument incapables de faire - et la structure visuelle qui se produit lorsque beaucoup d'individus font la même chose ... nous fascine vraiment."

Pour des scientifiques comme Pesendorfer, les murmures font plus que cela. Ils suscitent la curiosité. Et ils incitent des scientifiques comme Pesendorfer à comprendre comment l'essaim d'animaux - comme les oiseaux, les abeilles et les poissons - peut améliorer nos propres vies.

Les secrets derrière les murmures

Dans les années 1930, le célèbre ornithologue Edmund Selous a suggéré que les oiseaux se déplaçant dans des murmures utilisaient une sorte de télépathie pour transmettre leurs intentions de vol. "Ils doivent penser collectivement, tous en même temps ... un éclair de tant de cerveaux", écrit-il dans son livre, " Thought-Transference (or What?) In Birds ".

Au fil des années, nous avons découvert que ce n'était pas tout à fait cela. Dans les années 1950, les scientifiques qui étudient les insectes et les poissons et d'autres comportements animaux collectifs ont émis l'hypothèse que le mouvement de groupe était plus une réponse incroyablement rapide aux autres dans le troupeau (ou l'école, ou l'essaim) plutôt qu'une capacité innée de lecture mentale ou une commande. du chef de groupe.

C'est « la transmission rapide de la réponse comportementale locale aux voisins » qui permet une synchronicité aussi surprenante, comme l'ont écrit les auteurs d'un article de 2015 publié dans la revue Proceedings of the National Academy of Sciences.

«Il y a deux façons de susciter le comportement d'un grand groupe. Vous pouvez avoir le contrôle du haut vers le bas, où vous avez une sorte de leadership, ou une sorte de mécanisme du haut vers le bas. Pensez à un spectacle de rock, vous avez la rock star dans devant et il commence à applaudir, et tout le stade commence à applaudir », dit Pesendorfer. "Mais ces murmures sont en fait auto-organisées, ce qui signifie que ce sont les petites règles de comportement de l'individu qui le font évoluer vers le grand groupe. Afin de comprendre ce comportement, nous devons passer de l'échelle locale - que fait l'individu, quelles sont les règles que l'individu suit? - à l'échelle mondiale; quel en est le résultat? "

En 2013, une ingénieure mécanique et aérospatiale et son équipe de Princeton ont collaboré avec des physiciens italiens pour étudier les murmurations. «Dans un troupeau de 1 200 oiseaux, il est clair que tous les oiseaux ne seront pas en mesure de suivre les 1199 autres oiseaux» , a déclaré à l'époque Naomi Leonard , l'ingénieur de Princeton. dont?'"

Les physiciens italiens ont utilisé plus de 400 photos de plusieurs vidéos pour le découvrir, en traçant la position et la vitesse des oiseaux lors de leur afflux. À partir de là, ils ont construit un modèle mathématique qui a identifié le nombre optimal de compagnons de troupeau pour chaque oiseau à suivre.

Il s'avère que le nombre magique est de sept: chaque oiseau garde un œil sur ses sept voisins les plus proches et ignore tout le reste. Considérant que tous ces petits groupes de sept touchent d'autres individus et groupes de sept, les rebondissements se répandent rapidement. Et à partir de là, tout un murmure se déplace. Les résultats des scientifiques ont été publiés dans la revue PLOS Computational Biology en janvier 2013.

Les trois choses en contrôle

Bien que cela semble coordonné à grande échelle, les oiseaux ne sont concernés que par trois aspects de leur vol et du vol de ceux qui les entourent. Ces facteurs ont été décrits de plusieurs manières, mais ils sont tous très similaires. Ils sont, de Pesendorfer:

  • Une zone d'attraction : "Ce qui veut dire que dans cette zone, vous allez vous diriger vers le prochain."
  • Une zone de répulsion : "Ce qui veut dire que vous ne volez pas dans sa voie, sinon vous tombez tous les deux."
  • Alignement angulaire : "Vous devez donc suivre en quelque sorte sa direction [celle du voisin d'un oiseau]."

«En fonction de la façon dont vous modifiez ces trois paramètres», dit Pesendorfer, «vous pouvez tout obtenir, des balles de baseball en forme de tonneau que vous obtenez dans les poissons de mer , aux essaims d'insectes d'apparence lâche, aux essaims de poissons hautement organisés et aux murmures. Tout dans ces trois petits paramètres. "

Les scientifiques pensent que ces oiseaux affluent en premier lieu pour confondre et décourager les prédateurs, par leur simple nombre, avec le bruit qu'un tel troupeau fait et, bien sûr, son mouvement. Une certaine communication entre les oiseaux peut également se produire dans les murmures - par exemple, en indiquant de bonnes sources de nourriture - alors que certains chercheurs pensent que le simple fait de rester au chaud peut être une autre raison des murmures.

Ce qui peut être le plus étonnant pour les simples mortels, c'est que ces oiseaux réagissent si rapidement et le font dans une telle synchronisation; sinon immédiatement, à quelques battements de l'aile d'un oiseau. Ils se déplacent presque comme un seul, dans une sorte de lock-step (ou, pour ainsi dire, de lock-flap).

Comment?

«Les oiseaux ont une résolution temporelle beaucoup plus élevée que nous», explique Pesendorfer, ce qui signifie que les oiseaux absorbent certaines informations autour d'eux et les traitent beaucoup plus rapidement que les humains. "Ils voient beaucoup plus vite que nous."

Un grand troupeau d'étourneaux se précipite au large de Brighton le 22 février 2011 à Brighton, en Angleterre.

Utiliser ce que nous apprenons des étourneaux

En 1986, Craig Reynolds , un informaticien formé au MIT, a construit des modèles informatiques de troupeaux d'oiseaux et de bancs de poissons dans quelque chose qu'il a appelé «Boids». Ces programmes ont fourni la base d'une animation réaliste dans les films, initialement (et notamment) un essaim de chauves-souris dans le film de 1992 de Tim Burton "Batman Returns".

Dans les applications à la vie réelle, la capacité de comprendre les mouvements comportementaux de grands groupes d'étourneaux (ou de chauves - souris ou d'abeilles ou autre) et de programmer des essaims de robots pour faire des mouvements similaires offre des possibilités étonnantes. «Nous essayons de nous inspirer de la biologie», a déclaré George Young, auteur principal de l'article produit par le groupe de Leonard, à l'Université de Princeton en 2013 , «pour comprendre quelles mesures de la performance des groupes d'animaux peuvent nous aider à décider quelles mesures nous devrait être utilisé lorsque nous concevons des comportements réactifs pour les robots. "

Un exemple: l' Observatoire Las Cumbres possède 22 télescopes robotiques répartis sur sept sites à travers le monde qui se coordonnent les uns avec les autres pour fonctionner comme un seul grand télescope. Depuis le site LCO:

C'est ce qu'on appelle l'astronomie du domaine temporel, ce qui signifie que nous pouvons continuellement observer les phénomènes dans l'espace à mesure qu'ils changent. Lorsque nous arrivons à voir la situation dans son ensemble au fur et à mesure qu'elle se déroule, nous pouvons en apprendre davantage, l'apprendre plus rapidement et augmenter considérablement notre compréhension des forces qui animent l'univers.

Autre exemple: le domaine émergent de la robotique en essaim utilise des informations tirées de l'étude des étourneaux qui pourraient, selon le Wyss Institute de Harvard , «permettre de nouvelles approches pour les missions de recherche et de sauvetage, les efforts de construction, l'assainissement de l'environnement et les applications médicales».

La robotique Swarm pourrait également avoir une utilisation dans des applications militaires, comme ces micro-drones lancés par des avions de combat . Un essaim de voitures autonomes, travaillant ensemble, pourrait aider à réduire ou éliminer les embouteillages . Les possibilités - lutter contre le cancer? - sont ahurissants .

Tout cela en regardant, en étudiant, en apprenant et en construisant sur le merveilleux troupeau de cet oiseau simple.

«En tant qu'êtres humains qui ont des processus de prise de décision très compliqués, nous ne sommes pas habitués à examiner des processus de prise de décision simples qui s'adaptent à ce qui ressemble à un comportement complexe», déclare Pesendorfer. "Ces modèles nous aident à comprendre ces types de modèles."

MAINTENANT C'EST INTÉRESSANT

La population entière d'étourneaux nord-américains - encore une fois, peut-être jusqu'à 200 millions d'entre eux - descend d'un groupe de 100 personnes amenées aux États-Unis au début des années 1890 et décrochées dans Central Park à New York. Les gens qui les ont amenés étaient des fans de Shakespeare, qui voulaient que l'Amérique soit habitée par tous les oiseaux que le barde ait jamais mentionnés. De "Henry IV, Part I" : "Mais je le trouverai quand il dormira, / Et dans son oreille je vais holla 'Mortimer!' / Non, / J'aurai un étourneau qui apprendra à parler / Rien mais 'Mortimer', et donnez-le-lui / Pour garder sa colère toujours en mouvement. "

Publié à l'origine: 9 août 2019

FAQ sur les murmures

Qu'est-ce qu'un murmuration?
Un murmuration est le comportement de flocage des étourneaux en groupes de centaines, voire de milliers.
Quand puis-je voir un murmure d'étourneaux?
Les murmures d'étourneaux se produisent principalement pendant la saison hivernale, quelque part entre octobre et mars. Cependant, la haute saison a lieu entre décembre et janvier.
Quel est le but d'un murmuration?
Certains scientifiques pensent que les murmures sont utiles pour protéger les oiseaux des prédateurs, confondant les prédateurs avec un nombre absolu. D'autres pensent que c'est un moyen pour les oiseaux de se réchauffer.

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