生命科學

鳥群的相變

寒鴉群會根據不同狀況,於混亂和秩序之間轉換。

撰文/巴拉斯(Harini Barath)
翻譯/姚若潔
2020-03

生命科學

鳥群的相變

寒鴉群會根據不同狀況,於混亂和秩序之間轉換。

撰文/巴拉斯(Harini Barath)
翻譯/姚若潔
2020-03


最近一項新的研究發現,寒鴉(jackdaw)群飛時會在兩組飛行規則之間轉換,以對抗掠食者。鳥群裡無論有多少隻個體,群飛到冬季棲地時皆有秩序;而為了躲避掠食者而群集的鳥,一開始數量很少時會缺乏組織,一旦加入的個體數量多到某種程度,就會突然轉換為有秩序。


游動的細菌、肆虐的蝗蟲,還有魚群和鳥群,都會表現得有如具內聚力。英國艾克斯特大學(University of Exeter)研究認知演化的桑頓(Alex Thornton)說:「個體遵從同樣規則而聚在一起時,這種現象便會浮現。我們已經習慣把這種集體行為看成物理現象般單純,因而對動物在環境和目標不同時改變規則,感到新奇且興奮。」桑頓是新研究的共同作者,這項研究結果發表於2019年11月的《自然.通訊》(Nature Communications)。


研究人員透過四具同步高速攝影機錄下英國康瓦耳(Cornwall)的野生寒鴉群飛,並繪製出每隻個體的位置和軌跡。


在他們記錄的16個鳥群中,有六群是「通行群」,也就是在冬季傍晚時飛回棲地。不論這些群體個體數量多寡,每隻寒鴉都會根據固定數量的鄰近寒鴉來調整自己的軌跡並總是維持秩序。


為了引發「亂衝群」,研究人員在寒鴉群旁展示一隻叼著扇翅假鳥的狐剝製標本,並播放寒鴉召集同伴、對抗掠食者所發出的警戒聲。在這種情境下,寒鴉群改為追蹤一定範圍內的所有個體,依此飛行。桑頓說:「在掠食者出現造成亂衝的情境下,秩序會從混亂中浮現。小的鳥群缺乏組織,當鳥群密度達到閾值時,秩序就忽然出現了,就像氣體變為液體一樣。」他補充,過去從未在鳥類身上觀察到這些轉變。


印度國家生物科學中心研究生命系統自組織(self-organization)的圖圖帕利(Shashi Thutupalli)並未參與這項研究,他評論:「這項研究的創新之處在於,比較同一物種處於不同生態情境下的反應,而這是研究人員透過聰明的技巧來達成的。」他猜想:鳥群中是否有「影響者」引領群體調整飛行規則?而其他物種是否也有類似的行為轉變?


美國史丹佛大學的物理學家歐雷特(Nicholas Ouellette)是該研究的共同作者,他說:「我們的研究顯示,試圖建構生命系統集體行為的模式時,不能忽視外在環境的因素。」他也指出工程師或許能從寒鴉的飛行規則獲得靈感,打造能因應不同情境的無人機隊伍,共同從事救火、調查和搜救任務,「這項研究讓我們思考,如何設計較有彈性、可改變規則且表現不受干擾的系統。」