L'incroyable science derrière les murmures étourneaux

"C'était génial."

"Wow! Quelle expérience c'était."

"C'est une expérience de première main impressionnante mais humiliante de la nature. La façon dont ils se déplacent - c'est comme être capable de regarder les flux invisibles d'énergie vitale."

Ce ne sont là que quelques-uns des commentaires laissés sur une vidéo de Neels Castillon d'une murmure d'étourneaux, devenue virale l'année dernière. Les commentaires ne sont pas une surprise. Si vous avez déjà eu le plaisir de voir un troupeau d'étourneaux voler ensemble, alors vous savez que c'est comme regarder un nuage qui change de forme, un seul se déplaçant et se tordant dans des formations imprévisibles dans le ciel. Mais ce que vous voyez vraiment, ce sont des milliers, parfois des millions d'oiseaux individuels.

"C'est tellement génial que les oiseaux puissent effectuer de tels changements coordonnés en masse ... La communication doit être instantanée", écrit un commentateur sur une autre vidéo similaire.

Eh bien, pas instantané, mais extraordinairement rapide - si vite qu'il nous laisse émerveillés. Et c'est quelque chose qui a longtemps captivé l'intérêt des scientifiques. Maintenant que nous avons une technologie qui peut suivre, puis ralentir, l'activité des oiseaux, les scientifiques découvrent comment ils sont capables d'un tel mouvement coordonné. Voici ce qu'ils ont découvert.

Alors que les étourneaux se rassemblent le soir pour se percher, ils participent souvent à ce qu'on appelle un murmure - un énorme troupeau qui change de forme dans le ciel comme s'il s'agissait d'une seule masse liquide tourbillonnante. Souvent, le comportement est déclenché par la présence d'un prédateur comme un faucon ou un faucon pèlerin, et le mouvement du troupeau est basé sur des manœuvres d'évitement. Il y a de la sécurité en nombre, de sorte que les étourneaux individuels ne se dispersent pas mais sont plutôt capables de se déplacer comme un nuage intelligent, feignant loin d'un rapace plongeur, des milliers d'oiseaux changeant de direction presque simultanément. La question sur laquelle les scientifiques ont été perplexes est de savoir comment chaque oiseau, la plupart d'entre eux des dizaines ou des centaines d'oiseaux éloignés du danger, détecte le changement et se déplace à l'unisson?

Le secret réside dans les mêmes systèmes qui s'appliquent à tout ce qui se trouve à l'aube d'un changement, comme la neige avant une avalanche, où la vitesse d'un oiseau affecte la vitesse du reste. C'est ce qu'on appelle la «corrélation sans échelle», et chaque changement de murmuration est appelé une transition critique. Giorgio Parisi, physicien théoricien à l'Université de Rome, a dirigé une équipe de recherche sur le mouvement étonnant des étourneaux et a publié un article dans les Actes de l'Académie nationale des sciences en 2010.

"Le changement dans l'état de comportement d'un animal affecte et est affecté par celui de tous les autres animaux du groupe, quelle que soit la taille du groupe. Les corrélations sans échelle fournissent à chaque animal une plage de perception efficace beaucoup plus grande que l'interindividu direct d'interaction, améliorant ainsi la réponse globale aux perturbations. "

Parce que la taille du troupeau n'a pas d'importance, un énorme troupeau est capable de répondre à une attaque de prédateur aussi efficacement et avec fluidité qu'un petit troupeau. Peu importe la taille, le système fonctionne. Si un oiseau change de vitesse ou de direction, les autres aussi. La question demeure cependant: comment un oiseau individuel déclenche-t-il un changement si tous sont occupés à répondre aux mouvements de tous les autres? Et plus important encore, comment font-ils cela si incroyablement rapidement?

L'art et la science de la synchronisation

«En physique des particules, l'orientation synchronisée se trouve dans les systèmes à« faible bruit », dans lesquels les signaux sont transmis sans se dégrader. Mais le faible bruit n'est pas suffisant pour produire des vitesses synchronisées, que l'on trouve dans les systèmes critiques. Les chercheurs donnent l'exemple de ferromagnétisme, où les particules dans un aimant présentent une interconnexion parfaite à une température précise et "critique" ", écrit Wired. Les recherches de l'équipe suggèrent que les murmures d'étourneaux ne sont qu'un tel système critique.

En 2012, l'équipe a publié de nouvelles recherches montrant que chaque oiseau réagit réellement aux oiseaux les plus proches de lui, que le mouvement est le résultat d'une série de réactions à courte portée. Avec l'étude de 2010, l'équipe a examiné la vitesse; cette fois, ils ont étudié l'orientation. Mesurant comment un changement de direction d'un oiseau affecte ceux qui l'entourent, l'équipe a découvert que le mouvement d'un oiseau n'affecte que ses sept voisins les plus proches. Donc, un oiseau affecte ses sept voisins les plus proches, et chacun des mouvements de ces voisins affecte leurs sept voisins les plus proches et ainsi de suite à travers le troupeau. C'est ainsi qu'un troupeau peut ressembler à un nuage qui se tord et se transforme, certaines parties se déplaçant dans une direction à une vitesse et d'autres se déplaçant dans une autre direction et à une autre vitesse.

"L'ajustement statistique le plus proche de ce comportement vient de la physique du magnétisme et décrit comment les spins électroniques des particules s'alignent avec leurs voisins lorsque les métaux deviennent magnétisés", rapporte Wired. "Dans de futures recherches, l'équipe de Giardina prévoit d'étudier le flocage dans d'autres organismes, tels que les espèces locales de moucherons, qui démontrent d'autres modèles de vol collectif."

Pourquoi sept? C'est l'un de ces nombres qui fonctionne simplement dans la nature, et une approche théorique des systèmes pour étudier les troupeaux d'étourneaux l'a montré. "Interagir avec six ou sept voisins optimise l'équilibre entre la cohésion de groupe et l'effort individuel", écrivent les chercheurs de l'étude.

Même si nous ne le comprenons pas complètement, un murmure est facile à admirer. (Photo: Adam [CC BY 2.0] / Flickr)

Le fonctionnement exact des murmures d'étourneaux est quelque chose que nous n'avons pas encore pleinement compris, bien que l'équipe de Giardina ait fait des progrès importants. Lorsque nous le faisons, il existe des possibilités passionnantes en science pour appliquer ces connaissances. L'équipe de recherche affirme que leurs résultats ainsi que leur approche de l'étude des comportements «implications pour la gestion de l'incertitude dans les réseaux sociaux et technologiques».

Mais pour l'instant, nous pouvons nous tenir au crépuscule et regarder un troupeau d'étourneaux se déplacer comme une seule entité, tourbillonnant et se tordant alors que les individus se déplacent comme un tout collectif. Vous voulez savoir comment voir cela de vos propres yeux? Grainger Hunt écrit sur All About Birds:

"Recherchez les étourneaux dans les mois les plus frais près des laiteries, des parcs d'engraissement, des vignobles ou partout où des restes agricoles sont présents. Lorsque vous les trouvez dans leur multitude - masse critique, pour ainsi dire -, un faucon pèlerin est probablement à proximité, ou peut-être un Merlin, Le faucon des prairies, le faucon de Cooper ou même un faucon à queue rousse. Tous sont capables d'invoquer la réponse des nuages, mais aucun n'est aussi spectaculaire qu'un pèlerin. Installez-vous confortablement, penchez-vous en arrière avec vos jumelles et recherchez le prédateur près des zones les plus sombres où les individus sont les plus serrés. Regardez attentivement, juste à l'extérieur des marges du nuage, et laissez la nature se révéler. "

Voici la vidéo que j'ai mentionnée plus tôt. Il est devenu viral l'année dernière et il est facile de comprendre pourquoi: les murmures sont hypnotisants. Des vidéos supplémentaires et tout aussi époustouflantes de murmures peuvent être visionnées ici.

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