Fyzici overili päťdesiat rokov starú hypotézu, ktorá vysvetľuje vznik stád v dôsledku sebeckého správania.
„Prekvapivo, keď jednotlivci konajú z čisto sebeckých dôvodov, môže to viesť k spravodlivej situácii v rámci skupiny,“ hovorí profesor fyziky Clemens Bechinger. Ukázalo sa to v nedávnej štúdii jeho tímu v Centre pre pokročilé štúdium kolektívneho správania (CASCB) na Univerzita v Kostnici, ktorý je súčasťou Cluster of Excellence.
Výskumníci použili počítačové simulácie, aby preskúmali, ako môžu stáda zvierat znížiť riziko predácie. Štúdia je založená na myšlienke navrhnutej WD Hamiltonom v roku 1971, že jedinci v stáde sa umiestňujú tak, aby sa znížilo ich vlastné riziko predácie na úkor ich susedov. Výsledky boli zverejnené v Journal of Theoretical Biology.
Dôvod, prečo sa mnohé zvieratá organizujú v stádach, nie je nevyhnutne výsledkom spoločenskosti alebo sociálneho správania. Jedným z príkladov sú tulene: Sami o sebe sú ľahkou korisťou pre kosatky alebo žraloky. Namiesto toho je to oveľa bezpečnejšie v rámci skupiny, pretože vtedy sa nebezpečenstvo útoku rozloží medzi mnohých jednotlivcov. Najbezpečnejšie je to uprostred skupiny, kde sa zvieratá tlačia na veľmi malom priestore a tam je pravdepodobnejšie, že útok zacieli na blízkeho suseda ako na seba. Na druhej strane na okraji skupiny len s niekoľkými susedmi je riziko predácie podstatne väčšie. Každé zviera sa preto snaží dostať na jedno z vytúžených miest v strede.
Sebectvo vedie k spravodlivému rozdeleniu rizika
Clemens Bechinger a jeho kolegovia pomocou umelej inteligencie (posilnené učenie) študovali, ako musia jednotlivci optimálne meniť svoje pozície, aby vzdialenosť medzi nimi a ostatnými bola čo najmenšia, čo následne znižuje ich vlastné riziko napadnutia.
„Pretože táto stratégia zvyšuje riziko pre susedov, jednoznačne sa považuje za sebeckú motiváciu,“ hovorí Veit-Lorenz Heute, ktorý na projekte pracuje ako doktorand. Rovnako ako Hamilton predpovedal, fyzici pozorovali, že jedinci, ktorí boli najprv rozmiestnení, potom vytvorili husté stádo, pretože to znižuje ich vzdialenosť od susedov a tým znižuje individuálne riziko napadnutia.
„Uvažovanie o posilňovaní učenia pre kolektívy otvára celý rad nových možností v chápaní správania zvierat,“ dodáva Iain Couzin, hovorca CASCB a profesor pre biodiverzitu a kolektívne správanie na Univerzite v Kostnici. "Poskytuje elegantný spôsob, ako sa opýtať, ako sa adaptívne správanie môže objaviť v komplexnom sociálnom kontexte charakteristickom pre kŕdle a roje."
Výskumníkov však prekvapilo, čo sa stalo po vytvorení stáda.
Ich simulácie ukazujú, že časovo spriemerované riziko predácie je presne rovnaké pre všetkých jedincov. Je zrejmé, že členovia v strede stáda nie sú schopní brániť také výhodné pozície, ako sa ostatné zvieratá tlačia k tomuto vytúženému miestu.
„Je to dôsledok vysokej dynamiky v rámci skupiny, ktorá jednotlivcom znemožňuje udržať si konkrétne optimálne pozície,“ hovorí Samuel Monter, ktorý sa na štúdii tiež podieľa. Ďalším zaujímavým pozorovaním je, že v dôsledku tohto neustáleho súperenia o najlepšie pozície sa skupina začne otáčať okolo svojho gravitačného centra, podobne ako to pozorujeme v mnohých stádach zvierat.
„Naša štúdia ukazuje, že vytváranie skupín nemusí nevyhnutne vyplývať z ich spoločenského správania, ale možno ho vysvetliť aj úplne sebeckými motiváciami jednotlivcov získať výhodu na úkor iných,“ uzatvára Bechinger. "Naša štúdia pomáha nielen porozumieť kolektívnemu správaniu v živých systémoch, ale výsledky môžu byť užitočné aj v kontexte hľadania optimálnych stratégií toho, ako musia byť autonómne robotické zariadenia naprogramované na zvládnutie kolektívnych úloh."
"Dlho sme pozorovali víry v skupinách zvierat a táto práca poskytuje pohľad na to, prečo to tak môže byť," dodáva Iain Couzin. "Ak každý jednotlivec koná tak, aby znížil riziko tým, že sa približuje k iným, ale je tiež penalizovaný za kolízie, prirodzene sa objavia rotujúce víry, aké vidíme v kŕdľoch rýb a dokonca aj u niektorých pasúcich sa zvierat."
Odkaz: „Dynamika a zdieľanie rizika v skupinách sebeckých jednotlivcov“ od Samuela Montera, Veit-Lorenz Heuthe, Emanuele Panizon a Clemens Bechinger, 2. februára 2023, Journal of Theoretical Biology.
DOI: 10.1016/j.jtbi.2023.111433
Štúdiu financoval Cluster of Excellence „Centrum pokročilého štúdia kolektívneho správania“.
