Ryby szkolne, takie jak tetra z remika, zależą w dużej mierze od wizualnych wskazówek, aby poruszać się w środowisku, wchodzić w interakcje z rówieśnikami i unikać przeszkód. Na dostępność tych wskazówek wizualnych mogą mieć znaczący wpływ zmiany w warunkach środowiskowych, takich jak intensywność światła. Ostatnie badanie prowadzone przez dr. Guya Theraulaza z Center National de la Recherche Scienfique i współpracowników z Pekin Normal University i University of Toulouse badały wpływ różnych poziomów światła na interakcje społeczne i zbiorowe zachowanie tych ryb. Ich ustalenia, opublikowane w PLOS Computational Biology, oferują nowe spojrzenie na to, w jaki sposób czynniki środowiskowe mogą napędzać zbiorowe zachowanie zwierząt.
Zespół badawczy przeprowadził serię eksperymentów analizujących ruchy tetras z remikiem w różnych warunkach oświetleniowych. Badanie połączyło dane empiryczne z modelowaniem obliczeniowym w celu rekonstrukcji i zrozumienia interakcji między poszczególnymi rybami a ich środowiskiem.
„Nasze eksperymenty pokazują, że intensywność światła silnie moduluje interakcje społeczne między rybami, wpływając na ich zbiorowe wzorce ruchu” – powiedział dr Theraulaz. Wyjaśnił, że ta modulacja występuje bez zmiany fundamentalnej natury interakcji, ale zmienia ich siłę i zasięg, co prowadzi do wyraźnych wzorców ruchu zbiorowego w grupach rybnych.
W warunkach słabym światła ryby wykazywały krótsze, częstsze ruchy, być może jako strategia unikania zderzeń, gdy informacje wizualne są ograniczone. Wraz ze wzrostem intensywności światła ryby trwały dłużej, bardziej bezpośrednie ścieżki, silniej oddziałując zarówno z rówieśnikami, jak i granicami ich środowiska. Ta zmiana behawioralna podkreśla kluczową rolę informacji wizualnych w utrzymywaniu spójności grupy i nawigacji.
W swoich symulacjach naukowcy odkryli, że wraz ze wzrostem intensywności światła ryby miały tendencję do pływania bliżej siebie i bliżej ścian zbiornika. W mniejszych grupach efekt ten był bardziej wyraźny, co prowadzi do wysoce spolaryzowanych wzorów pływania, gdzie wszystkie ryby wyrównały się i poruszały w tym samym kierunku. Jednak w większych grupach ryby wykazywały inny wzór – wyformującą obracającą się konstrukcję „mielenia” wokół centrum zbiornika.
Dr Theraulaz i jego zespół opracowali model pływania z rozerwania i wybuchu w oparciu o analizę ilościową ruchów ryb, koncentrując się na tym, jak zmieniają się interakcje ryb z ich środowiskiem społecznym i fizycznym z intensywnością światła. Model z powodzeniem powtórzył obserwacje eksperymentalne, pokazując, w jaki sposób zmiany wywołane światłem na poziomie indywidualnym kaskady w zachowania zbiorowe na poziomie grupy.
„Zbiorowa dynamika, którą zaobserwowaliśmy w tetrach z remikiem w różnych warunkach świetlnych, sugeruje, że czynniki środowiskowe, takie jak intensywność światła, mogą znacząco wpływać na interakcje społeczne”, zauważył dr Theraulaz. „Nasza praca nie tylko rzuca światło na specyficzne zachowania ryb szkolnych, ale także oferuje szersze implikacje dla zrozumienia zbiorowego zachowania u innych gatunków zwierząt”.
Badanie to podkreśla znaczenie rozważenia zmiennych środowiskowych podczas badania interakcji społecznych i zbiorowych zachowań u zwierząt. Stanowi także podstawy przyszłych badań nad tym, w jaki sposób inne czynniki, takie jak zmętnienie wody lub temperatura, mogą podobnie wpływać na dynamikę grupy u szkolnych ryb lub innych gatunków społecznych.
Referencje dziennika
Xue, T., Li, X., Lin, G., Escobedo, R., Han, Z., Chen, X., Sire, C., Theraulaz, G. „Tuning Social Interactions” Siła napędza zbiorową reakcję na światło intensywność ryb szkolnych. ” PLOS Computational Biology (2023). Doi: https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1011636
Odniesienia do obrazów
G. Theraulaz, CRCA, CBI
David Villa Scienceimage/CBI/CNRS, Tuluzy
O autorach
Guy Theraulaz jest starszym pracownikiem naukowym National Center for Scientific Research (CNRS) i pracuje w Center de Rechherches Sur La Cognition Animale w Tuluzie we Francji. Otrzymał doktorat Stopień na Uniwersytecie Aix-Marseille i stopień naukowy na Uniwersytecie Paul Sabatier w Toulouse. Jest ekspertem w badaniu zbiorowych zachowań zwierząt i pionierskim badaczem w dziedzinie inteligencji roju. Jest autorem ponad stu publikacji i pięciu książek, w tym inteligencję Swarm: od naturalnych do sztucznych systemów (Oxford University Press, 1999), a samoorganizacja w systemach biologicznych (Princeton University Press, 2001) są uważane za podręczniki referencyjne. W 1996 roku otrzymał brązowy medal CNRS.
Ojciec Clément jest starszym pracownikiem naukowym w National Center for Scientific Research (CNRS) i pracuje w Laboratoire de Phéorique Théorique w Toulouse we Francji. Ukończył École Normale Supérieure (ENS) i otrzymał doktorat. stopień fizyki teoretycznej na Université Pierre et Marie Curie i Ens. Jest ekspertem w dziedzinie fizyki społeczeństwa i fizyki statystycznej nierównowagi. Jest wybitnym sędzią amerykańskiego społeczeństwa fizycznego od 2012 roku i otrzymał brązowy medal CNRS w 1994 roku.
Xu Li i Tingting Xue są doktorantami w School of Systems Science na Beijing Normal University, którzy od 18 miesięcy pracowali również w Center de Rechherches Sur La Cognition Animale w Tuluzie we Francji. Ich zainteresowania badawcze obejmują ruch zbiorowy, przejścia fazowe i krytyczne zjawiska, uczenie maszynowe i turbulencje. Opublikowali kilka artykułów, w tym biologię obliczeniową PLOS, uczenie maszynowe: nauka i technologia, chińska fizyka B, badania przeglądu fizycznego, listy europejskie.
