Фізики підтвердили гіпотезу п'ятдесятирічної давності, яка пояснює формування стад в результаті егоїстичної поведінки.
«Дивно, але коли окремі люди діють із суто егоїстичних міркувань, це може призвести до справедливої ситуації в групі», — каже професор фізики Клеменс Бехінгер. Це було продемонстровано в нещодавньому дослідженні його команди в Центрі перспективних досліджень колективної поведінки (CASCB) на Університет Констанца, яка є частиною Cluster of Excellence.
Дослідники використовували комп’ютерне моделювання, щоб дослідити, як стадні тварини можуть зменшити ризик хижацтва. Дослідження базується на ідеї, запропонованій В. Д. Гамільтоном у 1971 році, згідно з якою особини в стаді розташовуються так, щоб їхній власний ризик хижацтва зменшувався за рахунок їхніх сусідів. Результати були опубліковані в Журнал теоретичної біології.
Причина, чому багато тварин організовуються в стада, не обов’язково є результатом стадності чи соціальної поведінки. Одним із прикладів є тюлені: самі по собі вони є легкою здобиччю для косаток або акул. Натомість у групі набагато безпечніше, тому що тоді небезпека нападу поширюється на багатьох людей. Найбезпечніше в середині групи, де тварини скупчуються в дуже маленькому просторі, і напад там, швидше за все, буде спрямований на близького сусіда, ніж на вас самих. З іншого боку, на краю групи з кількома сусідами ризик хижацтва значно вищий. Кожна тварина, таким чином, намагається потрапити в одне з бажаних місць в середині.
Егоїзм веде до справедливого розподілу ризику
За допомогою штучного інтелекту (навчання з підкріпленням) Клеменс Бехінгер і його колеги вивчили, як люди повинні оптимально змінювати свої позиції, щоб зберегти дистанцію між собою та іншими якомога меншою, що, у свою чергу, зменшує їхній власний ризик нападу.
«Оскільки ця стратегія підвищує ризик для сусідів, її явно вважають егоїстичною мотивацією», — каже Вейт-Лоренц Хойте, який працює над проектом як докторант. Як і передбачав Гамільтон, фізики помітили, що особини, які спочатку були розподілені, потім утворили щільне стадо, оскільки це зменшує їхню відстань до сусідів і таким чином зменшує індивідуальний ризик нападу.
«Розгляд закріпленого навчання для колективів відкриває низку нових можливостей для розуміння поведінки тварин», — додає Ієн Кузін, спікер CASCB і професор біорізноманіття та колективної поведінки в Університеті Констанца. «Це дає елегантний спосіб запитати, як може виникнути адаптивна поведінка в складному соціальному контексті, характерному для зграй і зграй».
Однак дослідники були здивовані, побачивши, що сталося після того, як стадо сформувалося.
Їхнє моделювання показує, що усереднений за часом ризик хижацтва абсолютно однаковий для всіх особин. Очевидно, що члени в центрі стада не в змозі захистити такі вигідні позиції, оскільки інші тварини просуваються до цього бажаного місця.
«Це є результатом високої динаміки в групі, яка унеможливлює для окремих людей підтримувати конкретні оптимальні позиції», — говорить Семюель Монтер, який також бере участь у дослідженні. Ще одне цікаве спостереження полягає в тому, що в результаті цього постійного змагання за кращі позиції група починає обертатися навколо свого центру тяжіння, подібно до того, що спостерігається в багатьох стадах тварин.
«Наше дослідження показує, що формування груп не обов’язково є наслідком їхньої стадної поведінки, але також може бути пояснено повністю егоїстичними мотиваціями індивідів отримати перевагу за рахунок інших», – підсумовує Бехінгер. «Наше дослідження не тільки допомагає зрозуміти колективну поведінку в живих системах, але й результати можуть бути корисними в контексті пошуку оптимальних стратегій того, як автономні роботизовані пристрої повинні бути запрограмовані для виконання колективних завдань».
«Ми вже давно спостерігаємо вихори в групах тварин, і ця робота дає зрозуміти, чому це може бути так», — додає Ієн Коузін. «Якщо кожна людина діє, щоб зменшити ризик, наближаючись до інших, але також карається за зіткнення, природним чином виникають обертові завихрення, як ми бачимо в рибних зграях і навіть у деяких пастуших тварин».
Довідка: «Динаміка та розподіл ризиків у групах егоїстичних осіб», Семюель Монтер, Файт-Лоренц Хойте, Емануеле Панізон і Клеменс Бехінгер, 2 лютого 2023 р., Журнал теоретичної біології.
DOI: 10.1016/j.jtbi.2023.111433
Дослідження було профінансовано Кластером передового досвіду «Центр перспективних досліджень колективної поведінки».