Птицы запели разом — математики нашли объяснение

Каждое утро птицы начинают петь почти одновременно с рассветом. Зоологи десятилетиями изучают этот коллективный феномен под названием dawn chorus, но его причины оставались плохо понятны. Эту информацию сообщает сайт Phys.org.

Александр Р. Кей, исследователь из Уорикского университета, создал математическую модель утреннего хора. Работа опубликована в Journal of the Royal Society Interface. Модель показывает, что социальные взаимодействия птиц и индивидуальные реакции на свет формируют этот эффект.

Кей обратился к теории катастроф — разделу математики, описывающему внезапные изменения поведения системы при плавном изменении внешних условий. Классический пример — дерево, которое резко ломается, когда ветер постепенно усиливается. Учёный предположил, что та же логика объясняет, почему птицы начинают петь почти одновременно при постепенном рассвете.

В модели каждая птица имеет свой «порог пения». Она начинает петь, когда комбинация уровня освещённости и интенсивности пения соседей превышает этот порог. Поскольку пороги различаются, не бывает двух одинаково реагирующих птиц. Кей задал распределение порогов и проанализировал модель математически, а затем сравнил с компьютерными симуляциями, включающими тысячи «виртуальных» птиц.

Результат: простая поведенческая модель естественно воспроизводит быстрое начало хора, потому что социальное взаимное усиление умножает эффект растущего света. «Каждая птица следует очень простому правилу, но коллективный хор возникает сам», — пояснил Кей. По его словам, явление, которое описывали качественно, выводится теперь из базовых биологических механизмов.

Различия между особями влияют на коллективное поведение: отдельные птицы стартуют при достижении своего светового порога и когда достаточно соседей уже поют. Эти правила запускают волну пения через всю популяцию. В будущем подход могут применить к другим коллективным действиям — от хора насекомых до аплодисментов в зале или эвакуации.

Следующий шаг — сравнить модель с реальными записями хора и проверить, насколько точно она предсказывает начало пения при разных условиях. Кей планирует добавить температуру, дождь, ветер и наличие хищников, которые тоже влияют на голосовое поведение птиц.