Мурмурация: загадочное явление природы, которое может принести пользу человеку

Мурмурация (murmuratio) — это удивительное природное явление, которое можно наблюдать в небе над открытыми территориями, например, полями и лугами. Оно представляет собой синхронные движения больших стай птиц, чаще всего скворцов, двигающихся как единое целое и образующие сложные, постоянно меняющиеся, трехмерные формы. Это зрелище завораживает своей красотой и гармонией. Чем же ее изучение может быть полезным для человека?

Как происходит мурмурация?

Само слово мурмурация взято из древней латыни, где его можно перевести как «бормотание», что напоминает шелест большого количества птичьих крыльев. Обычно это явление можно наблюдать в вечернее время осенью, когда тысячи птиц одного вида собираются в небольшой области для ночевки. Они резко поднимаются и начинают летать в едином ритме, создавая впечатляющие узоры в воздухе. Движения всех особей настолько слажены, что кажется, будто птицы управляются невидимой силой. Продолжительность таких «птичьих танцев» может длиться около одного часа. Кстати, похожее явление можно наблюдать не только в воздухе, но и под водой, где стаи рыб сбиваются или даже живут едиными большими косяками, в моменты опасности также способные двигаться как один живой организм.

Можно наблюдать, как в процессе синхронного движения стая птиц разделяется на несколько секунд на части, а затем вновь сливается в единую фигуру. Самое интересное, что птицы, находясь друг от друга на расстоянии нескольких десятков сантиметров и двигаясь со скоростью до 40-50км/ч, никогда не сталкиваются.

Мурмурация наиболее часто наблюдается в Великобритании, Дании и Италии. В России это явление тоже встречается, хотя и реже. Лучшее время для наблюдения — поздняя осень и ранняя зима, когда скворцы мигрируют на юг.

Гипотезы

Ученые до сих пор не могут точно объяснить механизм этого явления, однако существует несколько гипотез.

Первая гипотеза возникла с подачи знаменитого британского орнитолога Эдмунда Селуса. В тридцатые годы XX-века он предложил теорию того, что птицы обладают некой телепатией или даже коллективным разумом, позволяющим стае воспринимать себя как одно целое. Однако, дальнейшие исследования опровергли данную теорию.

Вторая гипотеза предполагает, что каждая птица способна мгновенно реагировать на движения своих соседей. Таким образом, изменения направления полета одной или нескольких птиц мгновенно передаются всей стае. Эта теория получила название «локальная реакция». Согласно ей, каждый скворец ориентируется только на ближайшие к нему особи, а не на всю стаю целиком.

Исследования видеозаписей мурмурации и даже компьютерное трёхмерное моделирование процесса, дали понимание, что у стаи в процессе мурмурации нет единого лидера. Каждая птица способна отслеживать движение семи соседних особей и в общей стае образуются локальные группы, которые воспринимают движение соседних и адаптируют свое движение по них, за счет чего перестраивается движение всей стаи. Плотность стаи также не равномерна, как это может казаться со стороны — расстояние впереди и сзади птиц больше, чем по бокам, чтобы дает больше места для осуществления маневра. Кроме этого, птицы, особенно с периферийных зон стаи, часто меняют свое положение, перемещаясь внутрь стаи.

Отдельные птицы постоянно отслеживают свое положение относительно ориентируясь на летящих в том же направлении впереди и регулируя расстояние до тех, с которыми возможно столкновение. Добиваться этого на высокой скорости полета им позволяет высокая разрешающая способность глаз, то есть количество обрабатываемых световых сигналов в единицу времени. У птиц эта способность на порядки превышает возможности человека (поэтому мы и не можем их не то что поймать руками, но даже подойти близко :) Поэтому они и способны очень быстро замечать и реагировать на изменения движения соседних особей.

Причина мурмурации?

Основная теория связана с инстинктом самосохранения. Скворцы объединяются в большие стаи для защиты от пернатых хищников. Когда одна или несколько птиц замечают опасность и резко взмывает в воздух, это служит сигналом и для других членов стаи, чтобы отправиться в полет. Дальше, уже взлетевшие отдельные птицы меняют направление полета, а остальные следуют за ними. Такие маневры дезориентируют хищников, не давая им сосредоточиться на одной жертве, что позволяет избежать нападения и сохранить жизнь большинству членов стаи.

Почему мурмурация так привлекает внимание?

Мурмурация — это не просто красивое зрелище. Она также является примером коллективного поведения животных, который может быть полезен для изучения сложных систем. Исследователи используют математическое и компьютерное моделирование, чтобы понять принципы, лежащие в основе этих движений.

Полученные на основе этих данных модели и схемы движения уже используются при моделировании видеоэффектов в компьютерных играх и кинолентах. Кроме этого, изучение подобных природных явления востребовано и в робототехнике для автоматизации синхронного поведения машин в едином домене (так называемый «рой»). Все более востребованы механизмы коллективного взаимодействия при создании систем беспилотного автомобильного транспорта. Каждая автономная машина отслеживает соседние и все они двигаются в едином потоке, экономя как топливо, так и время старта и остановки, тем самым сокращая и устраняя извечную проблему мегаполисов — пробки.