По каким правилам плавает рыбий косяк?
Одно из самых красивых зрелищ в природе - синхронное движение косяка рыб. Сотни тысяч рыб движутся в унисон, гипнотизируя наблюдателя. Маленькие стайки аквариумных рыбёшек, хотя и не идут ни в какое сравнение с огромными океаническими косяками, демонстрируют то же умение работать в группе. Практическая польза подобного группового поведения биологам более или менее известна: у косяка гидродинамические характеристики лучше, чем у одиночной особи, и от хищников уходить проще. Но по каким правилам косяк складывается и движется, не ориентируясь на лидера, учёные долго не могли понять.
Математики из Университета Уппсалы (Швеция) вместе с биологами из Сиднейского университета (Австралия) сумели узнать, какими правилами руководствуются рыбы в косяке. Исследователи построили математическую модель на основании наблюдений за четырьмя гамбузиями в аквариуме. На видео, которое сделали учёные, одна из рыб подсвечена красным кружком - она была принята за некую константу. Остальные подсвечивались зелёным, синим или жёлтым, в зависимости от того, насколько близко они находились в текущий момент к "красной" рыбке.
В статье, опубликованной в журнале PNAS, авторы делают следующее заключение: при всей сложности движений косяка отдельные особи в нём руководствуются несколькими простыми правилами. Во-первых, каждая рыба старается держаться на какой-то минимальной дистанции от той, что плывёт впереди. Во-вторых, каждый слушается движений ближайшего соседа, поворачивая туда же, куда и он.
В принципе, правилом минимальной дистанции руководствуются и водители на дороге, а подражанием соседу любой из нас занимался хотя бы в школе. Оба правила позволяют рыбам совершать согласованные и скоординированные движения. Хотя модель была построена для стайки из четырёх рыбок, авторы полагают, что в сверхогромных океанических рыбьих коллективах действуют те же закономерности. Во всяком случае легко представить, как с помощью этих "законов" косяк уходит от внезапно появившейся акулы.
Модель группового поведения, построенная учёными, - лишь часть масштабного проекта, который посвящён групповому поведению самых разных животных, от муравьёв до птиц и млекопитающих. Можно сказать, что подход исследователей зарекомендовал себя с наилучшей стороны, и такое сочетание эксперимента и математического моделирования может многое рассказать нам не только о птичьих стаях, но и о поведении митингующей человеческой толпы.