Nedavna studija objavljena u časopisu Science otkrila je da klasični modeli kolektivnog ponašanja ne mogu objasniti mehanizme koji pokreću rojeve pustinjskih skakavaca, što predstavlja ekološki fenomen koji utiče na živote miliona ljudi širom sveta. Ovo istraživanje pruža novu perspektivu o kognitivnim i senzornim mehanizmima koji leže u osnovi kolektivnog kretanja, izazivajući dugogodišnja uverenja u oblasti ponašanja životinja.
Pustinjski skakavci, poznati kao biblijski štetočine, formiraju jedne od najvećih grupa insekata u prirodi i procenjuje se da ugrožavaju sredstva za život jedne od deset osoba zbog njihovog uticaja na sigurnost hrane. Rojevi počinju kada neletački juvenilni skakavci agregiraju i počnu da marširaju ujednačeno. Razumevanje kako ovi insekti koordiniraju svoje kretanje ključno je za razvoj kontrolnih mera zasnovanih na dokazima, kao što su predviđanje kretanja rojeva. Pored toga, otkrivanje prirode međupojedinačnih interakcija od suštinskog je značaja za razumevanje kako se kolektivno kretanje pojavljuje među društvenim životinjskim vrstama uopšte.
Decenijama je princip pozajmljen iz teorijske fizike—tretiranje pojedinaca kao „samopokretanih čestica“—korišćen za modeliranje kolektivnog kretanja kod životinja. Slično česticama u fizičkim sistemima poput magneta, ova hipoteza pretpostavlja da se životinje aktivno usklađuju jedna s drugom. Međutim, za razliku od magneta, ove „čestice“ su stalno u pokretu. Takvi modeli su pokazali da čak i kada se pojedinci usklađuju samo sa svojim lokalnim susedima, može se pojaviti veliko koherentno kretanje, pri čemu se ogroman broj pojedinaca kreće u istom pravcu.
Dugogodišnja hipoteza takođe navodi da je gustina među životinjama presudan faktor za prelazak sa nekoherentnog kretanja—gde se pojedinci kreću u slučajnim pravcima—na koherentno veliko kolektivno kretanje. Kada se dovoljno životinja okupi u prostoru, predviđa se da će spontano preći iz neuređenog u uređeno kretanje rojeva. Ova predviđanja su kasnije naizgled potvrđena laboratorijskim eksperimentima sa velikim grupama skakavaca, čime su ojačane tvrdnje ovih klasičnih modela.
Kombinacijom terenskih radova tokom izbijanja skakavaca u istočnoj Africi 2020. godine, laboratorijskih studija, eksperimenata sa virtuelnom realnošću i ponovne analize prethodnih podataka, istraživači sa Klastera izvrsnosti „Kolektivno ponašanje“ na Univerzitetu u Konstancu zaključili su da se mehanizmi ponašanja koji regulišu kolektivno kretanje u rojevima skakavaca ne mogu objasniti ovim klasičnim modelima. Njihovi nalazi izazivaju tradicionalni pogled prema kojem se smatra da kolektivno kretanje nastaje u životinjskim grupama.
„Utvrđivanje mehanizama interakcije u pokretnim životinjskim grupama je notorno teško“, kaže profesor Iain Couzin, stariji autor studije, napominjući da „pojedinci i utiču na, i su pod uticajem ponašanja drugih u složenoj međusobnoj igri.“
Da bi prevazišli ovaj izazov, tim iz Konstanca je iskoristio imerzivnu 3D virtuelnu realnost, što im je omogućilo da proučavaju kako slobodno pokretni skakavci komuniciraju sa kompjuterski generisanim „holografskim“ virtuelnim rojem. „Ovaj pristup nam je omogućio da rigorozno testiramo hipoteze o tome šta pokreće njihovo ponašanje na načine koji bi bili nemogući u prirodnim rojevima,“ dodaje prvi autor dr Sercan Sayin.
Precizna kontrola vizuelnih informacija koju pruža virtuelna realnost značila je da istraživači mogu utvrditi kako se senzorski unos prevodi u odluke o kretanju kod skakavaca. Suprotno prethodnim pretpostavkama, tim je primetio da „optomotorni odgovor“—urođeni refleks u kojem skakavci (i mnoge druge vrste) prate pokretne znakove—nije odgovoran za koordinaciju kolektivnog kretanja. Zaista, nisu otkrili dokaze da se skakavci izričito usklađuju sa pravcem kretanja drugih.
U jednom eksperimentu sa virtuelnom realnošću, na primer, fokusni skakavci su postavljeni između dva virtuelna roja, jednog s njihove leve strane i jednog s desne strane, koji su se kretali u istom pravcu. Klasični modeli predviđaju da bi u takvim okolnostima skakavci trebali „ići sa tokom“. Međutim, tim iz Konstanca je video da će se skakavci okrenuti da se suoče sa jednim rojem ili drugim i kretati se prema njemu.
Pored toga, istraživači su otkrili da uređenost grupe nije jednostavno proizvod povećane gustine, kao što se prethodno mislilo. Poravnanje se dogodilo kao odgovor na koherentne vizuelne znakove, gotovo potpuno nezavisno od gustine. „Zaista se radi o kvalitetu informacija, a ne o količini,“ kaže Sercan Sayin.
