L'incredibile scienza dietro mormori stellari

"È stato davvero fantastico."

"Wow! Che esperienza è stata."

"È un'esperienza di prima mano della natura impressionante e umiliante. Il modo in cui si muovono - è come essere in grado di guardare i flussi invisibili dell'energia vitale."

Questi sono solo alcuni dei commenti lasciati su un video di Neels Castillon di un mormorio stellare, diventato virale l'anno scorso. I commenti non sono una sorpresa. Se hai mai avuto il piacere di vedere uno stormo di storni volare insieme, allora sai che è come guardare una nuvola che cambia forma, un singolo essere si muove e si contorce in formazioni imprevedibili nel cielo. Ma ciò che la tua zona vede davvero sono migliaia, a volte milioni di singoli uccelli.

"È così fantastico che gli uccelli possano apportare tali cambiamenti coordinati in massa ... La comunicazione deve essere istantanea", scrive un commentatore su un altro video simile.

Bene, non istantaneo, ma straordinariamente rapido - così veloce che ci lascia a guardare meravigliati. Ed è qualcosa che ha catturato l'interesse degli scienziati per lungo tempo. Ora che abbiamo una tecnologia in grado di tenere il passo, e quindi rallentare, l'attività degli uccelli, gli scienziati stanno scoprendo come sono capaci di un tale movimento coordinato. Ecco cosa hanno scoperto.

Mentre gli storni si radunano la sera per posarsi, spesso parteciperanno a quello che viene chiamato un mormorio - un enorme stormo che si sposta nel cielo come se fosse una massa liquida vorticosa. Spesso il comportamento è innescato dalla presenza di un predatore come un falco o un falco pellegrino, e il movimento del gregge si basa su manovre evasive. C'è sicurezza nei numeri, quindi i singoli storni non si disperdono ma piuttosto sono in grado di muoversi come una nuvola intelligente, allontanandosi da un rapace subacqueo, migliaia di uccelli che cambiano direzione quasi contemporaneamente. La domanda che ha fatto sconcertare gli scienziati è come ogni uccello, la maggior parte dei quali a decine o centinaia di uccelli di distanza dal pericolo, percepisce lo spostamento e si muove all'unisono?

Il segreto sta negli stessi sistemi che si applicano a qualsiasi cosa sulla cuspide di un turno, come la neve prima di una valanga, dove la velocità di un uccello influenza la velocità del resto. Si chiama "correlazione senza scale", e ogni spostamento del mormorio è chiamato transizione critica. Giorgio Parisi, fisico teorico presso l'Università di Roma, guida un gruppo di ricerca esaminando lo straordinario movimento degli storni e ha pubblicato un documento negli Atti della National Academy of Sciences nel 2010.

"Il cambiamento nello stato comportamentale di un animale influenza ed è influenzato da quello di tutti gli altri animali del gruppo, non importa quanto sia grande il gruppo. Correlazioni senza scale forniscono ad ogni animale un intervallo di percezione efficace molto più ampio dell'interindividuale diretto intervallo di interazione, migliorando così la risposta globale alle perturbazioni ".

Poiché le dimensioni del gregge non contano, un gregge enorme è in grado di rispondere a un attacco di predatori in modo efficace e fluido come un piccolo gregge. Indipendentemente dalle dimensioni, il sistema funziona. Se un uccello cambia velocità o direzione, così fanno gli altri. La domanda rimane, tuttavia: come fa un singolo uccello a innescare un cambiamento se tutti sono impegnati a rispondere al movimento di tutti gli altri? E, soprattutto, come lo fanno in modo incredibilmente veloce?

L'arte e la scienza della sincronizzazione

"Nella fisica delle particelle, l'orientamento sincronizzato si trova nei sistemi a" basso rumore ", in cui i segnali vengono trasmessi senza degradare. Ma il basso rumore non è sufficiente per produrre velocità sincronizzate, che si trovano nei sistemi critici. I ricercatori danno l'esempio di il ferromagnetismo, in cui le particelle di un magnete mostrano una perfetta interconnessione a una temperatura precisa, "critica" ", scrive Wired. La ricerca del team suggerisce che i murmurations di storno sono proprio un sistema così critico.

Nel 2012, il team ha pubblicato ulteriori ricerche che dimostrano che ogni uccello sta effettivamente reagendo agli uccelli più vicini ad esso, che il movimento è il risultato di una serie di reazioni a corto raggio. Con lo studio del 2010, il team ha esaminato la velocità; questa volta hanno studiato l'orientamento. Misurando in che modo un cambio di direzione da parte di un uccello influisce su coloro che lo circondano, il team ha scoperto che il movimento di un uccello interessa solo i suoi sette vicini più vicini. Quindi un uccello colpisce i suoi sette vicini più vicini, e ciascuno dei movimenti di quei vicini influenza i loro sette vicini più vicini e così via attraverso il gregge. Questo è il modo in cui un gregge è in grado di apparire come una nuvola contorta e morphing con alcune parti che si muovono in una direzione a una velocità e altre parti che si muovono in un'altra direzione e ad un'altra velocità.

"La misura statistica più vicina a questo comportamento deriva dalla fisica del magnetismo e descrive come gli spin di elettroni delle particelle si allineano con i loro vicini man mano che i metalli si magnetizzano", riporta Wired. "Nella ricerca futura, il team di Giardina ha in programma di studiare il gregge in altri organismi, come le specie locali di moscerini, che dimostrano altri modelli di volo collettivo."

Perché sette? È uno di quei numeri che funziona solo in natura, e lo ha dimostrato un approccio teorico-sistemico allo studio degli stormi di storni. "L'interazione con sei o sette vicini ottimizza l'equilibrio tra coesione di gruppo e sforzo individuale", scrivono i ricercatori nello studio.

Anche se non lo capiamo completamente, un mormorio è facile da ammirare. (Foto: Adam [CC BY 2.0] / Flickr)

L'esatto funzionamento delle mormorazioni stellari è qualcosa che dobbiamo ancora comprendere appieno, sebbene il team di Giardina abbia fatto progressi significativi. Quando lo facciamo, ci sono eccitanti possibilità nella scienza per applicare quella conoscenza. Il team di ricerca afferma che i loro risultati e il loro approccio allo studio del comportamento "implicazioni per la gestione dell'incertezza nelle reti sociali e tecnologiche".

Ma per ora, possiamo stare al crepuscolo e guardare mentre uno stormo di storni si muove come una singola entità, turbinando e contorcendosi mentre gli individui si muovono come un tutto collettivo. Curioso di come vederlo con i tuoi due occhi? Grainger Hunt scrive su All About Birds:

"Cerca gli storni nei mesi più freddi vicino a caseifici, mangimi, vigneti o ovunque siano presenti avanzi agricoli. Quando li trovi nelle loro moltitudini - massa critica, per così dire - probabilmente un falco pellegrino è vicino, o forse un Merlino, Prairie Falcon, Cooper's Hawk o persino un Red-tailed Hawk. Tutti sono in grado di invocare la risposta della nuvola, anche se nessuno è così spettacolare come un pellegrino. Mettiti comodo, rilassati con il binocolo e cerca il predatore vicino alle aree più buie dove gli individui sono più stretti. Guarda da vicino, appena fuori dai margini della nuvola e lascia che la natura si sveli ".

Ecco il video che ho menzionato prima. È diventato virale l'anno scorso ed è facile capire perché: i mormori sono ipnotizzanti. Qui è possibile vedere video aggiuntivi e altrettanto sbalorditivi di mormorazioni.

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