مدلی که ترکیبی از حرکت‌های براونی و هدفمند بوده و توسط سیگنال‌های صوتی هدایت می‌شود، نشان می‌دهد که گله‌ی غزال‌های مغولی ممکن است به یک استراتژی کارآمد برای جستجوی غذا دست‌یافته باشند.

حیوانات به دلایل بسیاری و از راه‌های زیادی با یکدیگر ارتباط برقرار می‌کنند. گروهی از فیزیکدانان و بوم‌شناسان در مجله‌ی Physical Review Letters مدل ساده‌ای را نشان داده‌اند که شرح می‌دهد چگونه گله‌ای از حیوانات ممکن است از آوا برای کمک به یکدیگر در پیدا کردن غذا استفاده کنند. آن‌ها با بکار بردن مدل خود در مورد داده‌های مربوط به غزال‌های مغولی که در مناطق استپ آسیایی در حرکتند، دریافتند که فاصله‌‌ی متداولی که طی آن غزال‌ها با یکدیگر ارتباط برقرار می‌کنند تقریباً همان مقداری است که برای یک جستجوی کارآمد لازم است؛ به گونه‌ای که به همه‌ی اعضای گله اجازه رسیدن به مراتع و چراگاه‌ها را می‌دهد.

مطالعه‌ی جدیدی نشان می‌دهد که ارتباط بین غزال‌های مغولی در فاصله‌ی چندین کیلومتری می‌تواند این گله از حیوانات را در پیدا کردن چراگاه در زمانی معقول توانا سازد.

گروهی از فیزیکدانان و بوم‌شناسان به سرپرستی ریکاردو مارتینز (Ricardo Martínez-García) از موسسه‌ی فیزیک بین رشته‌ای و سیستم‌های پیچیده (the Institute for Cross-Disciplinary Physics and Complex Systems) در اسپانیا می‌گوید که سابق بر این پژوهش‌گران در مورد چگونگی ارتباط بین حیوانات به منظور ایجاد گروه و حفظ آن مطالعه کرده بودند. («شما کجا هستید؟» «من اینجا هستم!») اما مطالعات بسیار اندکی در مورد وجود و چگونگی ارتباط برای اهدافی خاص که ممکن است برای همه‌ی گروه مفید باشد مانند پیدا کردن غذا، انجام گرفته است.

این گروه گله‌ای از حیوانات را به صورت «ذراتی» که در فضای دوبعدی حرکت می‌کنند، مدل سازی کرده است. معادله‌ی حرکت این حیوانات سه جمله دارد. یک جمله مربوط به غنای پوشش گیاهیِ سراسر چشم‌انداز مراتع است و موجب می‌شود هر حیوانی در جهتی که برای چرا بهتر است، حرکت کند. جمله‌ی دوم مربوط به ارتباط است و باعث می‌شود هر حیوان در جهتی مشخص بسته به صداهایی که از سایر حیوانات می‌شنود، حرکت کند. و در آخر، «نویز سفیدی» وجود دارد که مربوط به حرکت براونی یا تصادفی است.

ساختن جمله‌ی مربوط به ارتباط، نیاز به فرضیات بیشتری داشت. آن‌ها پیشنهاد کردند که هر حیوان یک سیگنال پیوسته را تنها زمانی منتشر می‌کند که با مراتعی مواجه شود که میزان غنای آن بیشتر از یک حد بحرانی باشد. این سیگنال‌ها با فاصله کاهش می‌یابند؛ نه تنها از طریق کاهش عکس مربعی در شدت بلکه هم‌چنین به واسطه‌ی تاثیرات دمای هوا و رطوبت که با بسامد صدا تغییر می‌کنند. در واکنش به این صداها، حیوان در جهتی که از نظر میانگین صدا بیشترین مقدار را داراست، حرکت می‌کند. این گروه آن را در قالب بردار برایند صداهای ناشی از سایر حیوانات با در نظر گرفتن جهت و بلندی آن محاسبه کرد.

این پژوهش‌گران مدل خود را در مورد غزال‌های مغولی (Procapra gutturosa) پیاده‌سازی کردند که منطقه‌ی استپ شرقی مغولستان را به دنبال غذا طی می‌کردند. آن‌ها با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای نقشه‌ای از مراتع غنی در سرتاسر این منطقه تهیه کردند و مطالعات مربوط به ردیابی را مورد استفاده قرار دادند که نشان می‌داد غزال‌ها به طور معمول حدود 10 کیلومتر راه را در هر روز طی می‌کنند تا اندازه‌ی عنصر نویز سفید در مدل را تنطیم کنند. محدوده‌ای که طی آن غزال‌های مغولی می‌توانند با یکدیگر ارتباط برقرار کنند مستقیماً شناخته شده نیست. اما تحت شرایط معمول آب‌و‌هوایی در این مناطق، پژوهش‌گران توانسته‌اند ارتباط بین گستره و بسامد آواها را نشان دهند: صداهای با زیر‌وبمِ کمتر دورتر می‌روند.

برای اجرای شبیه‌سازی این گروه 500 غزال را در منطقه‌ای با ابعاد 100 و 200 کیلومتر قرار داد و به آن‌ها اجازه داد تا برای مدت یک ماه در سرتاسر آنجا به دنبال غذا حرکت کنند. هنگامی که بسامد ارتباطی بالا بود (15.8 kHz)، تعداد قابل‌توجهی از حیوانات در پایان شبیه‌سازی هنوز در مکان‌هایی با پوشش گیاهی ضعیف سرگردان بودند. زیرا به اندازه‌ی کافی نزدیک نبودند تا سیگنال بقیه‌ی حیوانات را در مورد وجود غذا بشنوند. اما صداهای با بسامد پایین (0.1 kHz) و سیگنال‌های بلندبردتر، اصواتی ناهنجار با اطلاعات جهت‌دهی کمتر ایجاد می‌کردند و بنابراین حیوانات در پیدا کردن غذا هنوز مشکل داشتند. بهترین نتایج یعنی دست‌یابی همه‌ی حیوانات به مکان‌هایی با پوشش گیاهی غنی طی یک زمان منطقی، با بسامد تنها 1 kHz قابل حصول بود و در گستره‌ای از صداها قرار داشت که غزال‌ها به راحتی می‌توانستند آن را تولید کنند و متناظر با یک فاصله‌ی ارتباطی قابل استماع در حدود چندین کیلومتر بود. در این حالت مطلوب، میانگین زمانی برای دست‌یافتن حیوانات به غذای جدید حدود 40 ساعت بود. این پژوهش‌گران می‌گویند با توجه به آنچه که از رفتار غزال‌ها در حیات وحش شناخته شده، این عدد قابل‌قبول است.

اندی رینولدز (Andy Reynolds) از مرکز تحقیقات روتامستد (Rothamsted Research) در انگلیس می‌گوید: «اگرچه نتایجی که فقدان اطلاعات لازم و وجود اطلاعات اضافی کارایی بررسی را کاهش داده، چندان شگفت‌انگیز نیست اما ابداع مدلی قابل کنترل و مبتنی بر واقعیت به منظور پیش‌بینی‌های کمّی که از نظر بیولوژیکی واقع‌بینانه بوده و به اندازه‌ی کافی با جزئیات همراه است، نادر و ارزشمند می‌باشد.» او می‌افزاید: «شهود همواره راهنمایی قابل اعتماد نیست، هنگامی که صحبت از رفتار حیوانات باشد.»

منبع: http://physics.aps.org/articles/v6/68

مرجع: http://prl.aps.org/abstract/PRL/v110/i24/e248106