Os segredos e a ciência por trás das murmurações de Starling

2019-08-10
Assistir a um murmúrio de estorninhos no ar é experimentar em primeira mão o poder e o mistério do mundo natural. georgeclerk / Getty Images

Individualmente, um estorninho europeu é pouco mais do que um melro comum. É isso. Os estorninhos são curtos e grossos, com penas escuras e bicos longos e pontiagudos. Você os viu. Eles estão praticamente em toda parte, mais de 200 milhões estão apenas na América do Norte , cantando suas canções alegres e tornando-se, para muitos cultivadores de quintal e fazendeiros em tempo integral, um pouco do lado pestilento.

Coletivamente, porém, os estorninhos se transformam em algo totalmente diferente. Juntos, em vôo, em bandos hipnotizantes que às vezes chegam a centenas de milhares , eles são uma maravilha de tirar o fôlego, um todo pulsante, agitado, vivo e harmonizado, aparentemente desafiando as leis da natureza enquanto define a própria natureza.

Assistir a uma murmuração de estorninhos no ar - é assim que se chama o comportamento do bando, uma murmuração - é experimentar em primeira mão o poder e o mistério do mundo natural.

"Acho que o sentimento central é um sentimento de admiração", disse Mario Pesendorfer , um pós-doutorando associado no Instituto de Ecologia Florestal da Universidade de Recursos Naturais e Ciências da Vida, Viena. "A escala espacial de algo que está se movendo muito rapidamente - o que somos totalmente incapazes de fazer - e o padrão visual que ocorre quando muitos indivíduos estão fazendo a mesma coisa ... realmente nos hipnotiza."

Para cientistas como Pesendorfer, as murmurações fazem mais do que isso. Eles despertam curiosidade. E eles estimulam cientistas como Pesendorfer a descobrir como os animais em aglomeração - como pássaros, abelhas e peixes - podem melhorar nossas próprias vidas.

Os segredos por trás das murmurações

Na década de 1930, o famoso ornitólogo Edmund Selous sugeriu que os pássaros que se moviam em murmúrios estavam usando algum tipo de telepatia para transmitir suas intenções de voar. "Eles devem pensar coletivamente, tudo ao mesmo tempo ... um flash de tantos cérebros", escreveu ele em seu livro, " Transferência de pensamento (ou o quê?) Em pássaros ."

Com o passar dos anos, descobrimos que não é bem isso. Na década de 1950, cientistas estudando insetos e peixes e outros comportamentos animais coletivos postularam que o movimento do grupo é mais uma resposta incrivelmente rápida para os outros no rebanho (ou a escola, ou o enxame) do que alguma habilidade inata de leitura da mente ou um comando do líder do grupo.

É " a rápida transmissão da resposta comportamental local aos vizinhos " que permite essa sincronicidade surpreendente, como escreveram os autores de um artigo de 2015 publicado na revista Proceedings of the National Academy of Sciences.

"Existem duas maneiras de obter o comportamento de um grande grupo. Você pode ter o controle de cima para baixo, onde você tem algum tipo de liderança, ou algum tipo de mecanismo de cima para baixo. Pense em um show de rock, você tem o astro do rock a frente e ele começa a bater palmas, e todo o estádio começa a bater palmas ", diz Pesendorfer. "Mas essas murmurações são na verdade auto-organizadas, o que significa que são as pequenas regras de comportamento do indivíduo que o fazem escalar para o grande grupo. Para entender esse comportamento, temos que ir da escala local - o que o indivíduo está fazendo, quais são as regras que o indivíduo está seguindo? - em escala global; qual é o resultado? "

Em 2013, uma engenheira mecânica e aeroespacial e sua equipe de Princeton colaboraram com físicos na Itália para estudar murmurações. “Em um bando com 1.200 aves, é claro que nem todas as aves serão capazes de rastrear as outras 1.199 aves”, disse Naomi Leonard , a engenheira de Princeton, “então uma questão importante é 'Quem está monitorando de quem?'"

Os físicos italianos usaram mais de 400 fotos de vários vídeos para descobrir, traçando a posição e a velocidade dos pássaros enquanto eles voavam. A partir daí, eles construíram um modelo matemático que identificou o número ideal de companheiros de rebanho para cada ave rastrear.

Acontece que o número mágico é sete: cada pássaro controla seus sete vizinhos mais próximos e ignora todo o resto. Considerando que todos esses pequenos grupos de sete tocam em outros indivíduos e grupos de sete, as voltas e mais voltas se espalham rapidamente. E a partir daí, toda uma murmuração se move. As descobertas dos cientistas foram publicadas na revista PLOS Computational Biology em janeiro de 2013.

As três coisas no controle

Embora pareça coordenado em grande escala, os pássaros individuais estão preocupados apenas com três aspectos de seu vôo e com o vôo daqueles ao seu redor. Esses fatores foram descritos de várias maneiras, mas são todos muito semelhantes. Eles são, de Pesendorfer:

  • Uma zona de atração : "O que significa, nesta área, você vai se mover em direção ao próximo cara."
  • Uma zona de repulsão : "O que significa que você não voa para a pista dele, senão vocês dois caem."
  • Alinhamento angular : "Então você meio que seguir a direção dele [um vizinho de pássaro]."

"Dependendo de como você altera esses três parâmetros", diz Pesendorfer, "você pode obter tudo, desde aquelas bolas de beisebol que parecem barris que você consegue em peixes do oceano , a enxames de insetos de aparência solta, a enxames de peixes altamente organizados e murmurações. nesses três pequenos parâmetros. "

Os cientistas acreditam que esses pássaros se aglomeram em primeiro lugar para confundir e desencorajar os predadores, por meio de seus números absolutos, com o barulho que esse bando faz e, é claro, com seu movimento. Alguma comunicação entre pássaros pode estar acontecendo também, em murmurações - digamos, apontando boas fontes de alimento - enquanto alguns pesquisadores acreditam que simplesmente se manter aquecido pode ser outra razão para as murmurações

O que pode ser mais surpreendente para meros mortais é que esses pássaros reagem tão rapidamente e o fazem em tal sincronização; se não imediatamente, dentro de algumas batidas da asa de um pássaro. Eles se movem quase como um só, em uma espécie de travamento (ou, por assim dizer, travamento).

Como?

"Os pássaros têm uma resolução temporal muito maior do que a nossa", diz Pesendorfer, o que significa que os pássaros captam certas informações ao seu redor e as processam muito mais rapidamente do que os humanos. "Eles veem muito mais rápido do que nós."

Um grande bando de estorninhos sobrevoa a costa de Brighton em 22 de fevereiro de 2011, em Brighton, Inglaterra.

Usando o que aprendemos com Starlings

Em 1986, Craig Reynolds , um cientista da computação treinado no MIT, construiu modelos de computador de bando de pássaros e cardumes de peixes em algo que chamou de "Boids". Esses programas forneceram a base para a animação realista em filmes, inicialmente (e notavelmente) um enxame de morcegos no filme de Tim Burton de 1992 "Batman Returns".

Em aplicações na vida real, a capacidade de entender os movimentos comportamentais de grandes grupos de estorninhos (ou morcegos ou abelhas ou o que quer que seja) e de programar enxames de robôs para fazer movimentos semelhantes tem possibilidades incríveis. "Estamos tentando nos inspirar na biologia", disse George Young, que foi o principal autor do artigo produzido pelo grupo de Leonard, à Universidade de Princeton em 2013 , "para entender quais medidas de desempenho de grupos animais podem nos ajudar a decidir quais medidas nós devemos usar ao projetar comportamentos responsivos para robôs. "

Um exemplo: o Observatório Las Cumbres tem 22 telescópios robóticos em sete locais ao redor do mundo que se coordenam entre si para funcionar como um grande telescópio. Do site LCO:

É chamada de astronomia no domínio do tempo, o que significa que podemos observar continuamente os fenômenos no espaço conforme eles mudam. Quando conseguimos ver o quadro geral à medida que ele se desenrola, somos capazes de aprender mais, aprender mais rápido e aumentar drasticamente nossa compreensão das forças que movem o universo.

Outro exemplo: o campo emergente da robótica de enxame usa informações colhidas do estudo de estorninhos que poderiam, de acordo com o Wyss Institute em Harvard , "permitir novas abordagens para missões de busca e resgate, esforços de construção, remediação ambiental e aplicações médicas".

A robótica de enxame também pode ser usada em aplicações militares, como esses micro-drones lançados de aviões de combate . Um enxame de carros autônomos trabalhando juntos pode ajudar a reduzir ou eliminar os congestionamentos . As possibilidades - luta contra o câncer? - são incompreensíveis .

Tudo isso observando, estudando, aprendendo e construindo sobre o maravilhoso bando desse pássaro simples.

“Como humanos que têm processos de tomada de decisão muito complicados, não estamos acostumados a olhar para processos de tomada de decisão simples que se expandem até o que parece um comportamento complexo”, diz Pesendorfer. "Esses modelos nos ajudam a entender esses tipos de padrões."

AGORA ISSO É INTERESSANTE

Toda a população de estorninhos norte-americanos - novamente, talvez até 200 milhões deles - descende de um grupo de 100 trazidos para os Estados Unidos no início de 1890 e soltos no Central Park de Nova York. As pessoas que os trouxeram eram fãs de Shakespeare, que queriam que a América fosse habitada por todos os pássaros que o bardo já mencionou. De "Henrique IV, Parte I" : "Mas vou encontrá-lo quando ele dormir, / E em seu ouvido grito 'Mortimer!' / Não, / Vou mandar um estorninho ser ensinado a falar / Nada mas 'Mortimer', e dê a ele / Para manter sua raiva ainda em movimento. "

Originalmente publicado: 9 de agosto de 2019

FAQ de Murmuração

O que é uma murmuração?
Uma murmuração é o comportamento de bando de estorninhos em grupos de centenas ou mesmo milhares.
Quando posso ver um murmúrio de estorninhos?
Murmurações de Starling ocorrem principalmente na temporada de inverno, em algum lugar entre outubro e março. No entanto, a alta temporada acontece entre dezembro e janeiro.
Qual é o propósito de uma murmuração?
Alguns cientistas acham que as murmurações são úteis para manter os pássaros protegidos dos predadores, confundindo os predadores com números absolutos. Outros acham que é uma maneira de os pássaros se aquecerem.

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