Ученый использовал теорию катастроф для анализа феномена утреннего пения птиц. Модель продемонстрировала, что резкий рост активности птичьего хора возникает естественным образом из элементарных правил поведения каждой особи и их социальных взаимодействий.
Почему птицы начинают петь одновременно с первыми лучами солнца? Ученый из Уорикского университета создал математическую модель, которая разъясняет этот феномен. Исследование показывает, что знаменитый «утренний хор» птиц появляется не по чьей-то команде, а в результате простых социальных взаимодействий и индивидуальных порогов чувствительности каждой особи.
Александр Р. Кей вдохновился этим явлением после переезда в сельскую местность. Применив теорию катастроф — раздел математики, который описывает резкие изменения в системах при плавном изменении условий, — он построил модель популяции виртуальных птиц. В модели каждая птица имела свой индивидуальный «порог пения». Птица начинала петь только тогда, когда сочетание уровня освещенности и шума от соседей превышало ее личный порог.
«Поскольку у каждой птицы немного разный порог, две особи никогда не реагируют совершенно одинаково», — пояснил исследователь.
Несмотря на то что каждая птица следовала очень простому правилу, компьютерное моделирование тысяч особей показало удивительный результат. Модель естественным образом воспроизвела внезапный всплеск активности всего хора. Это происходит благодаря эффекту усиления: как только несколько птиц начинают петь, они стимулируют своих соседей, чей порог чуть выше, которые, в свою очередь, активируют следующих, создавая волну звука по всей округе.
«Один из наиболее приятных аспектов работы заключается в том, что она демонстрирует, как сложное явление может быть выведено из простых биологических механизмов», — отметил эксперт.
Понимание этих простых правил коллективного поведения имеет практическое значение. Математическая модель Кея потенциально может быть использована для изучения группового поведения насекомых, стадных животных и даже людей (например, при эвакуации или аплодисментах). Следующим шагом исследователи планируют сопоставить предсказания модели с реальными аудиозаписями утреннего пения птиц, чтобы учесть такие факторы, как температура, ветер и наличие хищников.
Тем временем российские ученые выяснили, как радиоволны воздействуют на природный навигатор птиц. В ходе экспериментов исследователи воздействовали на перелетных птиц импульсными радиочастотными магнитными полями и обнаружили, что после такого воздействия животные хуже определяли направление миграции.
Фото: hi-tech.mail.ru