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群体研究为观察集体动物运动提供了一条新途径

耶鲁大学工程与应用科学学院的科学家的新研究可能会更好地理解生物之间的局部自发交互如何导致组织集体动物运动。 /

mid ad的成年绝对简短 - 大约三天。但是对其配种群进行的一项新研究可能会为分析鸟群,鱼群,人群和其他形式的集体动物运动产生持久的效益。

“这是一个几乎没有定量数据的领域,”耶鲁大学工程与应用科学学院的Nicholas T. Ouellette说,该研究的首席研究员1月15日在科学报道杂志上发表。 “我们能做的就是把它放在实验室里,这样我们就可以获得尽可能多的数据。”

这个实验 - 对昆虫群的第一次大规模定量描述 - 是了解更多努力的一部分,以了解生物之间的局部自发交互如何导致组织复杂,动态但一致的系统。

以前大多数关于群体的研究都集中在群体行为的描述上,比如群体的规模和持续时间。新研究中采用的方法允许定量测量单个参与昆虫,使研究人员能够提出更详细的关于群体行为的问题。

使用同步高速摄像机和为湍流研究开发的其他工具,Ouellette和现任麻省理工学院博士后研究员Douglas H. Kelley随着时间的推移测量了群体个体成员的三维位置,速度和加速度,以及那些群体。

这使得科学家们能够记录单个mid in相互之间以及整个群体中的行为。它还使研究人员能够与植绒鸟和鱼类学校的行为进行比较。

他们发现:

mid蚊的大小可以变化,但形状大致相似:有些呈卵形,相对于垂直轴对称,比宽大一点,底部稍厚于顶部;个别mid have几乎没有与其邻居对齐的倾向,与植绒鸟和教育鱼相比,个体倾向于比垂直水平飞得更快;并且平均而言,所有的mid donstrate都表现出向群中心的趋势。

研究人员还发现,大群体中似乎存在亚群。

“它暗示了一定程度的模块性 - 这个群体不仅仅是由相对于彼此随机移动的个体建立的,而是你有一些分层次组织的群体,”Ouellette说。

最后,研究人员发现,某种东西似乎吸引了无数群体中的mid to to to,

机械工程助理教授奥雷特莱特说:“有一些东西可以将它们绑定到群体上”,这不是一种外部力量。 “这必须来自互动。”

他继续说道:“集体运动在生物学中非常普遍 - 细胞做它,鱼做它,鸟做它,人做它。这表明它对于生物体面临的许多不同问题是一个非常有用的解决方案,特别是当所有这些不同的生物因为不同的原因而集体移动 - 交配,捕食避免,移动效率等等。另外,从工程角度看,自发的集体活动似乎应该是一个非常好的设计原则。如果大自然不断重新发明它,那一定是个好主意。“

研究人员使用Chironomus riparius mid鱼。他们获得了10个群集事件的数据,其中包含少至10个,多达100个苍蝇。

陆军研究办公室为该项目提供了支持。

资料来源:耶鲁大学新闻Eric Gershon

图片:Eric Gershon