Sverm oppførsel

Et stim av atlantisk sild ( Clupea harengus ) som vandrer til gyteplassene i Østersjøen . Den høye hastigheten kan opprettholdes over tusenvis av kilometer. Noen forskere mener at det å flytte rundt i lukkede grupper er energieffektivt.

Skolegangsatferd beskriver oppførselen til skolering av fisk , fugler , insekter og andre dyr for å gå sammen for å danne aggregasjoner . Individene i en sverm tilhører vanligvis samme art , men blandede svermer av dyr av forskjellige arter og størrelser kan også dannes. Typiske svermende dyr er sild , stær og gresshoppe .

Fordelene med svermedannelse oppstår i jakten på mat og i beskyttelse mot mulige rovdyr, f.eks. B. gjennom kollektiv årvåkenhet. Individene til svermen beveger seg alltid sammen i en retning. Det fysiologiske grunnlaget for evnen til å bevege seg synkront antas å være i speilneuronene .

Når det gjelder jordpattedyr, hvis de oppfører seg likt, snakker man om en flokk , og i tilfelle raskere bevegelse, av en stormkamp .

Fenomenet studeres ikke bare i forskjellige biologiske fagområder, men også z. B. i informatikk (se optimalisering av partikkelsverm ). Det er applikasjoner i datagrafikk (se partikkelsystem ) og i militæret.

Regler for dannelse av svermer

Flaggermus forlater en hule i Thailand like før solnedgang
Mygg på tretopp
Sverm av bier

Datasimuleringer av svermer som først ble modellert i 1986 av Craig Reynolds ga interessante resultater . Prinsippet er basert på tre regler som de enkelte agenter (individer / bud ) overholder:

  1. Gå mot sentrum av de du ser rundt deg ( kohesjon ).
  2. Gå bort så snart noen kommer for nær deg ( separasjon ).
  3. Gå i omtrent samme retning som naboene ( justering ).

Som et resultat av disse reglene på individnivå, resulterer en overordnet struktur, nemlig svermen. Man snakker om fremveksten .

En gruppe forskere fra University of Leeds ledet av Jens Krause undersøkte at et strukturelt minne i skoler med fisk og fugler sørger for at en bestemt skoledannelse alltid blir fulgt av en veldig spesifikk. Så de ordner seg først i en ordnet, kaotisk sverm som myggsvermer og danner deretter en torus .

Fysikeren og ornitologen Andrea Cavagna fra Roma fant i et EU- forskningsprosjekt at fugler tilpasser seg de syv nabofuglene , som er det høyeste antallet fugler kan skille. Vanligvis holder de minst ett vingespenn fra hverandre. Når svermen skifter retning, reagerer ikke svermspissen nødvendigvis, hver enkelt kan forårsake en retningsendring, og hele svermen omorganiserer seg som et resultat. Når rovfugler nærmer seg, kondenserer flokkene seg for å gjøre det vanskeligere å målrette mot en person. Noen ganger er til og med rovfuglen så lukket av flokken at den må falle bort og ikke kunne fly. Hvis en rovfugl forstyrrer svermeoppløsende tilnærming til soveplassen, stiger svermen igjen, ofte til det blir mørkt.

Gjess ved Müritz

Imidlertid flyr mange arter av trekkfugler ikke i flokk, men i V-formede tog eller, som kranene , også i lange kjeder diagonalt bak hverandre. Datamodeller for svermadferd hadde lenge ikke klart å beregne slike V-formasjoner fra en sverm av tilfeldig ordnede dyr som fløy opp fra bakken. Valmir Barbosa og Andre Nathan ( Universidade Federal do Rio de Janeiro ) rapporterte våren 2007 at de hadde løst problemet: Ved å kombinere bare to krav til hvert dyr:

  1. Bruk heisen forårsaket av å klappe vingene til en fugl som flyr foran deg.
  2. Ta en stilling der du kan se fremover uforstyrret.

Disse modellberegningene var basert på flokker på opptil 35 dyr, og uavhengig av den opprinnelige ordningen for disse dyrene, oppsto det alltid en skikkelig formasjon.

Algoritmisk kompleksitet

I et program som simulerer svermatferd, er det ingen sentral kontroll for de enkelte individene. Neste posisjon må beregnes separat for hver enkelt. Som et resultat etter O-notasjonen en O (n²) - algoritme med en beregningstid på n individer. Det er forskjellige tilnærminger for å holde beregningstiden konstant med et varierende antall individer eller i det minste for å redusere beregningstiden til en O (n²) algoritme.

Selv Reynolds prøvde å distribuere et 3D-nettverk der hans bud ble distribuert, basert på deres posisjon i containeren. Ved hjelp av dette gitterverket kan budene raskt sjekke containerne i nærheten for naboer, noe som reduserer algoritmens kjøretid.

Bruk i militæret

The US Air Force begynte forskning på en autonom drone system kalt LOCAAS ( Low Cost Autonomous angrep System ) i 1998 . Dette dronesystemet bruker en algoritme basert på modellen av Craig Reynolds for å fly som en sverm. Så snart opptil 192 droner blir kastet av en skjult bomber , begynner de å kommunisere elektronisk og angripe fiendtlige tropper i svermer.

Se også

litteratur

  • Gabriele Brandstetter , Bettina Brandl-Risi og Kai van Eikels (red.): Schwarm (E) Motion. Bevegelse mellom påvirkning og masse . Rombach, Freiburg 2008 ISBN 3793095002
  • Eva Horn , Lucas Marco Gisi (red.): Svermer - kollektiver uten senter. En historie om kunnskap mellom liv og informasjon . Bielefeld: transkripsjon 2009. ISBN 978-3-8376-1133-5

weblenker

støttende dokumenter

  1. ↑ På engelsk er det det spesielle begrepet murmur for svermen av stær
  2. ↑ www.red3d.com Craig Reynolds 'side på Boids-Links, Applets og andre. (Engelsk)
  3. ^ Sandro Mattioli : De ukjente flygende objektene . Hvordan svermer organiserer seg. Bild der Wissenschaft, utgave 3/2009, s. 16
  4. ^ A. Nathan, VC Barbosa: V-lignende formasjoner i flokker av kunstige fugler. I: Kunstig liv. Volum 14, nummer 2, 2008, s. 179-188, doi: 10.1162 / artl.2008.14.2.179 , PMID 18331189 . arxiv : cs / 0611032v2 .
  5. ↑ En modell for simulering av svermbevegelse av Craig Reynolds
  6. ^ Lavpris autonomt angrepssystem - global sikkerhet
  7. ↑ Forklaring om bruken av naturlig svermeatferd i militæret (PDF; 1.0 MB)