I segreti e la scienza dietro i mormorii di Starling

2019-08-10
Guardare un mormorio di storni a mezz'aria significa sperimentare in prima persona il potere e il mistero del mondo naturale. georgeclerk / Getty Images

Individualmente, uno storno europeo è poco più di un merlo comune. Questo è tutto. Gli storni sono corti e spessi, con piume scure e banconote lunghe e appuntite. Li hai visti. Sono praticamente ovunque, più di 200 milioni sono solo nel Nord America , cantano le loro canzoncine allegre e diventano, per molti coltivatori e agricoltori a tempo pieno, un po 'pestilenti.

Collettivamente, però, gli storni si trasformano in qualcos'altro completamente. Insieme, in volo, in stormi ipnotizzanti che a volte si contano a centinaia di migliaia , sono una meraviglia che ruba il respiro, un tutto pulsante, in picchiata, vivente, armonizzato, che apparentemente sfida le leggi della natura mentre definisce la natura stessa.

Guardare un mormorio di storni a mezz'aria - è così che viene chiamato il comportamento di stormo, un mormorio - è sperimentare in prima persona il potere e il mistero del mondo naturale.

"Penso che la sensazione fondamentale sia un senso di soggezione", afferma Mario Pesendorfer , ricercatore post-dottorato associato presso l'Istituto di ecologia forestale dell'Università di risorse naturali e scienze della vita, Vienna. "La scala spaziale di qualcosa che si muove molto rapidamente - cosa che non siamo assolutamente in grado di fare - e il modello visivo che si verifica quando molte persone stanno facendo la stessa cosa ... ci ipnotizzano davvero".

Per scienziati come Pesendorfer, i mormorii fanno molto di più. Accendono la curiosità. E stimolano scienziati come Pesendorfer a capire come lo sciame di animali, come uccelli, api e pesci, possa migliorare le nostre vite.

I segreti dietro i mormorii

Negli anni '30, il famoso ornitologo Edmund Selous suggerì che gli uccelli che si muovevano mormorando usassero una sorta di telepatia per trasmettere le loro intenzioni di volo. "Devono pensare collettivamente, tutti allo stesso tempo ... un lampo di così tanti cervelli", ha scritto nel suo libro, " Trasferimento del pensiero (o cosa?) In Birds ".

Con il passare degli anni, abbiamo scoperto che non è proprio così. Negli anni '50, gli scienziati che studiavano insetti, pesci e altri comportamenti animali collettivi ipotizzarono che il movimento di gruppo fosse più una risposta straordinariamente rapida agli altri nel gregge (o la scuola, o lo sciame) piuttosto che qualche innata capacità di lettura della mente o un comando dal capogruppo.

È " la rapida trasmissione della risposta comportamentale locale ai vicini " che consente tale sincronicità sorprendente, come hanno scritto gli autori di un articolo del 2015 pubblicato sulla rivista Proceedings of the National Academy of Sciences.

"Ci sono due modi in cui puoi suscitare il comportamento di un gruppo numeroso. Puoi avere il controllo dall'alto verso il basso, dove hai una sorta di leadership, o una sorta di meccanismo dall'alto verso il basso. Pensa a uno spettacolo rock, hai la rock star in davanti e lui inizia a battere le mani, e l'intero stadio inizia a battere le mani ", dice Pesendorfer. "Ma questi mormorii sono in realtà auto-organizzati, il che significa che sono le piccole regole comportamentali dell'individuo che lo fanno scalare al grande gruppo. Per capire questo comportamento, dobbiamo andare dalla scala locale - cosa sta facendo l'individuo, quali sono le regole che l'individuo sta seguendo? - su scala globale; qual è il risultato? "

Nel 2013, un ingegnere meccanico e aerospaziale e il suo team di Princeton hanno collaborato con i fisici in Italia per studiare i mormorii. "In uno stormo con 1.200 uccelli, è chiaro che non tutti gli uccelli saranno in grado di tenere traccia degli altri 1.199 uccelli" , disse allora Naomi Leonard , l'ingegnere di Princeton, "quindi una domanda importante è 'Chi tiene traccia di chi?'"

I fisici italiani hanno utilizzato più di 400 foto di diversi video per scoprirlo, tracciando la posizione e la velocità degli uccelli mentre si accalcavano. Da ciò, hanno costruito un modello matematico che ha identificato il numero ottimale di compagni di stormo da monitorare per ogni uccello.

Si scopre che il numero magico è sette: ogni uccello tiene d'occhio i suoi sette vicini più vicini e ignora tutto il resto. Considerando che tutti questi piccoli gruppi di sette toccano altri individui e gruppi di sette, i colpi di scena si diffondono rapidamente. E da questo si muove un intero mormorio. I risultati degli scienziati sono stati pubblicati sulla rivista PLOS Computational Biology nel gennaio 2013.

Le tre cose sotto controllo

Sebbene sembri coordinato su larga scala, i singoli uccelli si occupano solo di tre aspetti del loro volo e del volo di coloro che li circondano. Questi fattori sono stati descritti in diversi modi, ma sono tutti molto simili. Sono, da Pesendorfer:

  • Una zona di attrazione : "Il che significa che, in questa zona, ti sposterai verso il prossimo ragazzo."
  • Una zona di repulsione : "Il che significa che non voli nella sua corsia, altrimenti cadete entrambi".
  • Allineamento angolare : "Quindi devi seguire la sua direzione [il vicino di un uccello]."

"A seconda di come si modificano questi tre parametri", dice Pesendorfer, "è possibile ottenere di tutto, da quelle palle da baseball dall'aspetto a botte che si ottengono nei pesci dell'oceano , a sciami di insetti dall'aspetto sciolto, a sciami e mormorii di pesci altamente organizzati. in quei tre piccoli parametri. "

Gli scienziati ritengono che questi uccelli si radunino in primo luogo per confondere e scoraggiare i predatori, attraverso il loro numero, con il rumore che fa un tale stormo e, naturalmente, il suo movimento. Alcune comunicazioni tra gli uccelli potrebbero avvenire anche nei mormorii - diciamo, indicando buone fonti di cibo - mentre alcuni ricercatori ritengono che il semplice tenersi al caldo possa essere un'altra ragione per i mormorii

Ciò che può essere più sbalorditivo per i comuni mortali è che questi uccelli reagiscono così rapidamente e lo fanno in tale sincronizzazione; se non immediatamente, entro un paio di battiti d'ala di un uccello. Si muovono quasi all'unisono, in un tipo di blocco (o, per così dire, blocco).

Come?

"Gli uccelli hanno una risoluzione temporale molto più elevata di noi", afferma Pesendorfer, il che significa che gli uccelli acquisiscono determinate informazioni intorno a loro e le elaborano molto più rapidamente degli esseri umani. "Vedono molto più velocemente di noi."

Un grande stormo di storni piomba al largo della costa di Brighton il 22 febbraio 2011 a Brighton, in Inghilterra.

Usando ciò che impariamo dagli storni

Nel 1986, Craig Reynolds , uno scienziato informatico formato dal MIT, costruì modelli computerizzati di floccaggio di uccelli e scolarizzazione di pesci in qualcosa che chiamava "Boids". Questi programmi hanno fornito la base per un'animazione realistica nei film, inizialmente (e in particolare) uno sciame di pipistrelli nel film di Tim Burton del 1992 "Batman Returns".

Nelle applicazioni alla vita reale, la capacità di comprendere i movimenti comportamentali di grandi gruppi di storni (o pipistrelli o api o altro) e di programmare sciami di robot in modo che eseguano movimenti simili ha possibilità sorprendenti. "Stiamo cercando di trarre ispirazione dalla biologia", ha detto George Young, che era l'autore principale dell'articolo prodotto dal gruppo di Leonard, all'Università di Princeton nel 2013 , "per capire quali misure delle prestazioni del gruppo animale possono aiutarci a decidere quali misure noi dovrebbe utilizzare quando progettiamo comportamenti reattivi per i robot ".

Un esempio: l' Osservatorio di Las Cumbres dispone di 22 telescopi robotici in sette siti in tutto il mondo che si coordinano tra loro per funzionare come un unico grande telescopio. Dal sito LCO:

Si chiama astronomia nel dominio del tempo, il che significa che possiamo osservare continuamente i fenomeni nello spazio mentre cambiano. Quando riusciamo a vedere il quadro generale mentre si svolge, siamo in grado di apprendere di più, apprenderlo più velocemente e aumentare notevolmente la nostra comprensione delle forze che guidano l'universo.

Un altro esempio: il campo emergente della robotica degli sciami utilizza le informazioni raccolte dallo studio degli storni che potrebbero, secondo il Wyss Institute di Harvard , "consentire nuovi approcci per missioni di ricerca e soccorso, sforzi di costruzione, bonifiche ambientali e applicazioni mediche".

La robotica dello sciame potrebbe anche essere utilizzata in applicazioni militari, come questi micro-droni rilasciati da aerei da combattimento . Uno sciame di auto a guida autonoma, lavorando insieme, potrebbe aiutare a ridurre o eliminare gli ingorghi . Le possibilità: combattere il cancro? - sono sbalorditivi .

Tutto dal guardare, studiare, imparare e costruire sul meraviglioso stormo di questo semplice uccello.

"Come esseri umani che hanno processi decisionali molto complicati, non siamo abituati a guardare a semplici processi decisionali che si adattano a quello che sembra un comportamento complesso", dice Pesendorfer. "Questi modelli ci aiutano a capire questi tipi di modelli".

ORA CHE È INTERESSANTE

L'intera popolazione di storni nordamericani - ancora una volta, forse fino a 200 milioni di loro - discende da un gruppo di 100 portati negli Stati Uniti all'inizio degli anni 1890 e liberati nel Central Park di New York. Le persone che li hanno portati erano fan di Shakespeare, che volevano che l'America fosse abitata da tutti gli uccelli che il bardo abbia mai menzionato. Da "Enrico IV, parte I" : "Ma lo troverò quando giace addormentato, / e nel suo orecchio urlerò" Mortimer! "/ No, / mi verrà insegnato a parlare a uno storno / Niente ma "Mortimer", e daglielo / Per mantenere la sua rabbia ancora in movimento ".

Pubblicato originariamente: 9 agosto 2019

Domande frequenti sui mormorii

Cos'è un mormorio?
Un mormorio è il comportamento di stormo degli storni in gruppi di centinaia o addirittura migliaia.
Quando posso vedere un mormorio di storni?
I mormorii degli storni si verificano principalmente nella stagione invernale, da qualche parte tra ottobre e marzo. Tuttavia, l'alta stagione si verifica tra dicembre e gennaio.
Qual è lo scopo di un mormorio?
Alcuni scienziati pensano che i mormorii siano utili per mantenere gli uccelli al sicuro dai predatori, confondendo i predatori con i numeri. Altri pensano che sia un modo per gli uccelli di stare al caldo.

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