Os segredos e a ciência por trás das murmurações de Starling

Assistir a um murmúrio de estorninhos no ar é experimentar em primeira mão o poder e o mistério do mundo natural.
Individualmente, um estorninho europeu é pouco mais que um melro comum. É isso. Os estorninhos são curtos e grossos, com penas escuras e bicos longos e pontudos. Você os viu. Eles estão praticamente em todos os lugares, mais de 200 milhões estão apenas na América do Norte, cantando suas pequenas canções alegres e tornando-se, para muitos produtores de quintal e agricultores em tempo integral, um pouco no lado pestilento.

Coletivamente, porém, os estorninhos se transformam em algo completamente diferente. Juntos, em voo, em bandos hipnotizantes que às vezes chegam a centenas de milhares, eles são uma maravilha de tirar o fôlego, um todo pulsante, mergulhando, vivo e harmonizado, aparentemente desafiando as leis da natureza enquanto define a própria natureza.

Assistir a um murmúrio de estorninhos no ar – é assim que se chama o comportamento de bando, um murmúrio – é experimentar em primeira mão o poder e o mistério do mundo natural.

"Acho que o sentimento central é uma sensação de admiração", diz Mario Pesendorfer, pesquisador associado de pós-doutorado no Instituto de Ecologia Florestal da Universidade de Recursos Naturais e Ciências da Vida, em Viena. "A escala espacial de algo que está se movendo muito rapidamente - o que somos totalmente incapazes de fazer - e o padrão visual que ocorre quando muitos indivíduos estão fazendo a mesma coisa ... realmente nos hipnotizam."

Para cientistas como Pesendorfer, as murmurações fazem mais do que isso. Eles despertam a curiosidade. E eles estimulam cientistas como Pesendorfer a descobrir como os enxames de animais – como pássaros, abelhas e peixes – podem melhorar nossas próprias vidas.

Os segredos por trás das murmurações

Na década de 1930, o famoso ornitólogo Edmund Selous sugeriu que os pássaros que se moviam em murmúrios estavam usando algum tipo de telepatia para transmitir suas intenções de vôo. "Eles devem pensar coletivamente, tudo ao mesmo tempo... um lampejo de tantos cérebros", escreveu ele em seu livro, "Transferência de pensamento (ou o quê?) em pássaros".

Com o passar dos anos, descobrimos que não é bem isso. Na década de 1950, cientistas que estudavam insetos e peixes e outros comportamentos coletivos de animais postularam que o movimento do grupo é mais uma resposta incrivelmente rápida a outros no rebanho (ou na escola, ou no enxame) do que uma habilidade inata de leitura da mente ou um comando. do líder do grupo.

É “a rápida transmissão da resposta comportamental local aos vizinhos” que permite essa sincronicidade surpreendente, como escreveram os autores de um artigo de 2015 publicado na revista Proceedings of the National Academy of Sciences.

"Existem duas maneiras de provocar o comportamento de um grande grupo. Você pode ter o controle de cima para baixo, onde você tem algum tipo de liderança, ou algum tipo de mecanismo de cima para baixo. Pense em um show de rock, você tem a estrela do rock em na frente e ele começa a bater palmas, e todo o estádio começa a bater palmas", diz Pesendorfer. "Mas essas murmurações são realmente auto-organizadas, o que significa que são as pequenas regras comportamentais do indivíduo que o fazem escalar para o grande grupo. Para entender esse comportamento, temos que ir da escala local - o que o indivíduo está fazendo, quais são as regras que o indivíduo está seguindo? — na escala global; qual é o resultado?"

Em 2013, uma engenheira mecânica e aeroespacial e sua equipe de Princeton colaboraram com físicos na Itália para estudar as murmurações. "Em um bando com 1.200 pássaros, é claro que nem todos os pássaros serão capazes de acompanhar os outros 1.199 pássaros", disse Naomi Leonard, a engenheira de Princeton, na época, "então uma questão importante é 'Quem está acompanhando? de quem?'"

Os físicos italianos usaram mais de 400 fotos de vários vídeos para descobrir, traçando a posição e a velocidade dos pássaros enquanto voavam. A partir disso, eles construíram um modelo matemático que identificou o número ideal de companheiros de bando para cada ave rastrear.

Acontece que o número mágico é sete:cada pássaro mantém o controle sobre seus sete vizinhos mais próximos e ignora todo o resto. Considerando que todos esses pequenos grupos de sete tocam em outros indivíduos e grupos de sete, voltas e reviravoltas se espalham rapidamente. E a partir disso, toda uma murmuração se move. As descobertas dos cientistas foram publicadas na revista PLOS Computational Biology em janeiro de 2013.

As três coisas no controle

Embora pareça coordenado em grande escala, os pássaros individuais estão preocupados com apenas três aspectos de seu vôo e o vôo daqueles ao seu redor. Esses fatores foram descritos de várias maneiras, mas são todos muito semelhantes. São eles, de Pesendorfer:

"Dependendo de como você altera esses três parâmetros", diz Pesendorfer, "você pode obter de tudo, desde bolas de beisebol com aparência de barril que você encontra em peixes oceânicos, até enxames de insetos soltos, enxames de peixes altamente organizados e murmurações. nesses três pequenos parâmetros."

Os cientistas acreditam que esses pássaros se reúnem em primeiro lugar para confundir e desencorajar os predadores, através de seu grande número, com o barulho que esse bando faz e, é claro, seu movimento. Alguma comunicação entre os pássaros também pode estar acontecendo em murmurações – digamos, apontando boas fontes de alimento – enquanto alguns pesquisadores acreditam que simplesmente se manter aquecido pode ser outro motivo para as murmurações.

O que pode ser mais impressionante para meros mortais é que essas aves reagem tão rapidamente e o fazem em tal sincronização; se não imediatamente, a algumas batidas da asa de um pássaro. Eles se movem quase como um, em uma espécie de trava (ou, por assim dizer, trava-aba).

Como?

“Os pássaros têm uma resolução temporal muito maior do que nós”, diz Pesendorfer, o que significa que os pássaros absorvem certas informações ao seu redor e as processam muito mais rapidamente do que os humanos. "Eles veem muito mais rápido do que nós."
Um grande bando de estorninhos salta da costa de Brighton em 22 de fevereiro de 2011, em Brighton, Inglaterra.

Usando o que aprendemos com os estorninhos

Em 1986, Craig Reynolds, um cientista da computação treinado no MIT, construiu modelos de computador de bandos de pássaros e cardumes de peixes em algo que ele chamou de "Boids". Esses programas forneceram a base para a animação realista em filmes, inicialmente (e notavelmente) um enxame de morcegos no filme de 1992 de Tim Burton "Batman Returns".

Em aplicações para a vida real, a capacidade de entender os movimentos comportamentais de grandes grupos de estorninhos (ou morcegos ou abelhas ou qualquer outra coisa) e programar enxames de robôs para fazer movimentos semelhantes tem possibilidades surpreendentes. "Estamos tentando nos inspirar na biologia", disse George Young, autor principal do artigo produzido pelo grupo de Leonard, à Universidade de Princeton em 2013, "para entender quais medidas de desempenho do grupo animal podem nos ajudar a decidir quais medidas devemos devemos usar quando projetamos comportamentos responsivos para robôs."

Um exemplo:o Observatório Las Cumbres tem 22 telescópios robóticos em sete locais ao redor do mundo que se coordenam entre si para funcionar como um grande telescópio. Do site LCO:
É chamado de astronomia no domínio do tempo, o que significa que podemos observar continuamente os fenômenos no espaço à medida que eles mudam. Quando conseguimos ver o quadro geral à medida que ele se desenrola, somos capazes de aprender mais, aprendê-lo mais rapidamente e aumentar drasticamente nossa compreensão das forças que impulsionam o universo.
Outro exemplo:o campo emergente da robótica de enxames usa informações coletadas do estudo de estorninhos que poderiam, de acordo com o Wyss Institute em Harvard, “permitir novas abordagens para missões de busca e resgate, esforços de construção, remediação ambiental e aplicações médicas”.

A robótica de enxames também poderia ter uso em aplicações militares, como esses micro-drones lançados de aviões de combate. Um enxame de carros autônomos, trabalhando juntos, pode ajudar a reduzir ou eliminar engarrafamentos. As possibilidades – combate ao câncer? – são alucinantes.

Tudo assistindo, estudando, aprendendo e construindo sobre o maravilhoso bando deste simples pássaro.

“Como seres humanos que têm processos de tomada de decisão muito complicados, não estamos acostumados a olhar para processos de tomada de decisão simples que se adaptam ao que parece ser um comportamento complexo”, diz Pesendorfer. "Esses modelos nos ajudam a entender esses tipos de padrões."
AGORA É INTERESSANTE
Toda a população de estorninhos norte-americanos – novamente, talvez até 200 milhões deles – descende de um grupo de 100 trazidos para os EUA no início da década de 1890 e soltos no Central Park de Nova York. As pessoas que os trouxeram eram fãs de Shakespeare, que queriam que a América fosse habitada por todos os pássaros que o bardo já mencionou. De "Henry IV, Parte I":"Mas eu vou encontrá-lo quando ele estiver dormindo,/E em seu ouvido eu vou gritar 'Mortimer!'/Não,/Eu terei um estorninho será ensinado a falar/Nada mas 'Mortimer', e dê a ele/Para manter sua raiva ainda em movimento."

Publicado originalmente:9 de agosto de 2019

Perguntas frequentes sobre murmuração

O que é uma murmuração?

Uma murmuração é o comportamento de bando de estorninhos em grupos de centenas ou mesmo milhares.

Quando posso ver um murmúrio de estorninhos?

As murmurações de Starling ocorrem principalmente no inverno, em algum lugar entre outubro e março. No entanto, a alta temporada acontece entre dezembro e janeiro.

Qual ​​é o propósito de uma murmuração?

Alguns cientistas pensam que as murmurações são úteis para manter as aves protegidas dos predadores, confundindo os predadores com números absolutos. Outros pensam que é uma maneira de os pássaros se aquecerem.