鳥群是怎樣自覺保持隊形的？

2015年6月17日    來源：環球科學

　　鳥群中的鳥似乎是通過「集體波」（collective wave）來相互交流的，但集體波在某些特定大小的鳥群中似乎不能傳播。

　　

　　鳥群中的鳥為了總能保持飛在一起，需要彼此交換飛行軌跡信息。科學家嘗試用隨鳥群高速飛行的波來為這種通信建模，一項新的分析顯示，小的鳥群和大的鳥群中用於傳遞信息的波或許不一樣，而在中等大小的鳥群中甚至沒有哪一種波能起到作用。正是因為這種鳥群無法通過集體波來傳遞信息，它們才容易散開，這也解釋了為何鳥群的大小總會受到特定的限制。

　　此前關於鳥群集體行為的研究表明，鳥類在成群飛行時，喜歡在彼此之間保持固定的距離。當一隻鳥轉向時，它的鄰居也會調整自身的位置，從而造成鳥群中密度的波動，產生一陣向外的密度波，正是這種密度波在整個鳥群中起到了通訊的作用。然而，近期一項分析發現，鳥群中的信息可能還是通過飛行方向變化的波，或者說「自旋」來傳播更為有效。當一隻鳥改變飛行方向時，它周圍的所有鳥都隨即改變方向，這一信息就向外傳播開來——就跟磁性材料中的自旋波一樣。

　　來自義大利國家研究委員會的Andrea Cavagna和同事們近期在連續極限上使用了這一自旋波模型，把鳥當作一個大的水動力系統中的液體成分，自旋波和密度波都存在，但有時候它們還沒傳播多遠就減弱消失了。研究者發現，在小型鳥群中，只有自旋波能傳播，在大型鳥群中密度波則佔主導地位，而在中等大小的鳥群中，兩種波都無法傳播，就使得這一大小的鳥群無法穩定存在。研究結果對其他動物群體也有啟發作用，如魚群和哺乳動物群。

　　撰文：Michael Schirber    翻譯：丁家琦