11.02.2011 | Наука

Идеальный коллектив

Солдатами управляет командир, а как организуют свои маневры скворцы?

Наверное, все жители больших городов видели в конце лета и первой половине осени, как над городом мечутся стаи скворцов. Летом эти птицы живут семьями, но когда подросшие птенцы уверенно встают на крыло, семьи объединяются в большие стаи – по нескольку сотен, а то и тысяч птиц. В последующие несколько недель стаи много времени проводят в полете, причем весьма своеобразном: они носятся в воздухе, то и дело без видимых причин резко меняя направление полета. Хотя птицы летят довольно быстро и близко друг от друга, столкновений никогда не происходит: все члены стаи поворачивают практически одновременно, как хорошо вымуштрованные солдаты.

Но солдатами управляет командир, отдавая команды голосом или при помощи сигнальных музыкальных инструментов – горна, барабана. А как организуют свои маневры скворцы?

Это попытались выяснить физики из римского университета La Sapienza. Ученые сделали множество фотографий мечущихся птиц с частотой 10 кадров в секунду, на основании которых затем построили компьютерную модель движения стаи.

Анализ этой модели показал, что никакого единого управляющего центра у стаи нет.

Любая птица в любой момент может изменить направление полета – и все остальные тут же сделают то же самое.

При этом маневр не распространяется волной от птицы-инициатора, а охватывает практически всю стаю одновременно. И что самое удивительное – этот эффект практически не зависит от размера стаи: численность изученных римскими физиками стай колебалась от 122 до 4268 птиц, и все они одинаково успешно маневрировали в небе.

Как ни странно, именно для физиков такое поведение птиц оказалось не очень удивительным. Им давно известны так называемые «критические системы», элементы которых способны согласованно менять свое состояние, причем это изменение может начаться с любого из них.

Такие эффекты можно наблюдать при кристаллизации или в поведении частиц ферромагнитных веществ при температуре, близкой к критической. Ученые с удовлетворением отмечают, что поведение птичьей стаи может быть с успехом описано теорией критических систем, давно разработанной в физике.

Однако согласованное поведение атомов или частиц ферромагнетика обеспечивается хорошо известными взаимодействиями, опосредованными физическими полями. А как синхронизируют свое поведение скворцы? Авторы исследования честно признают, что не могут ответить на этот вопрос и даже не выдвигают никаких гипотез.

Попробуем сделать это за них. Если не рассматривать телепатию, биополе и прочие необнаруженные явления, остаются два принципиально возможных механизма.

Либо инициатор маневра подает стае какой-то специфический сигнал о своих намерениях (вероятнее всего, голосом) – либо таким сигналом служит сам совершаемый им поворот.

Однако в первом случае придется допустить, что скворцы располагают огромным репертуаром хорошо различимых сигналов такого рода: нужно же не просто скомандовать «Поворачиваем!», а с достаточной точностью указать новый курс! Второе объяснение немногим убедительнее: оно предполагает, что каждая птица постоянно отслеживает движения всех своих товарищей по стае (а их, как мы знаем, могут быть и тысячи) – в том числе и тех, что летят сзади, снизу и т. д. Ведь никто же не знает, кому из них в какую секунду придет в голову повернуть.

Зато преимущества такой координации очевидны: стая, каждый член которой может взять на себя инициативу, гораздо быстрей и адекватнее реагирует на нападение хищника или внезапно обнаруженное препятствие, чем та, где право решения принадлежит только вожаку.

Источник: «Знание – сила» № 10, 2010,