Hvordan kommunikerer fugle? Netværksvidenskabelige modeller åbner nye muligheder for eksperter

Naturelskere vil kende scenen godt. En byge af fuglesang, en rystelse af et træ og ud dukker en flok fugle, der flyver væk unisont sammen.

Men hvordan kan det være, at den hurtige snak af sang blandt disse fugle førte til den fælles flugt? En netværksforsker ved Northeastern University i London har hjulpet eksperter med at kaste lys over dette spørgsmål ved at kortlægge, hvordan fugle kommunikerer, når de er i grupper.

Iacopo Iacopini, en assisterende professor i Network Science Institute, har arbejdet tæt sammen med adfærdsøkologer for at give "ny indsigt" i vokal kommunikation lavet af dyr.

Forskningen er beskrevet i Iacopinis papir, "Not your private tête-à-tête:udnytte kraften i højere ordens netværk til at studere dyrekommunikation," offentliggjort 20. maj i tidsskriftet Philosophical Transactions of the Royal Society B :Biologiske videnskaber .

Adfærdsøkologer har i årtier undersøgt, hvordan en sangfugl bliver hørt af en anden, og bruger derefter denne forståelse til at udlede, hvordan en-til-en-forholdet fungerer - det, der er kendt som en dyadisk interaktion.

Men eksperter vidste, at det var alt for forenklet at se på det fra den vinkel, når det er klart, at en kvidrende fugl vil blive hørt af flere fugle i det omkringliggende område.

Iacopini arbejdede sammen med kolleger fra hele verden på at modellere, hvordan fugle interagerer med to eller flere andre i deres eller rivaliserende flokke på samme tid - det der omtales som netværk af højere orden.

Netværksforskerne anvendte hypergrafer - et matematisk diagram, der viser, hvordan objekter kan have flere forbindelser samtidigt, mens de er i et gruppescenarie - for bedre at forstå, hvordan lysbugede knortegæs koordinerer en gruppestart gennem øget skælven blandt flok.

Forskerne lavede også lignende undersøgelser af de nordamerikanske sorthættede chickadees og skabte et netværk til at simulere daggryets kor blandt hvad der er en territorial fuglefamilie i et forsøg på at illustrere, hvilke interaktioner der finder sted i det øjeblik.

Ifølge de fem forfattere af papiret har kortlægning af, hvordan disse sociale strukturer udspiller sig, potentialet til at "afsløre, hvordan vokal kommunikation bidrager til komplekse adfærdssmitte i grupper."

Iacopini sagde, at tendensen blandt netværksforskere for nylig har været at fokusere på menneskelige interaktioner.

Men han forklarede, at de casestudier, han og hans kolleger så på for papiret i form af ikke-menneskelig dyrekommunikation, gav ham en anden slags "legeplads", hvor han kunne kortlægge højere ordens netværk.

"Dyr er et andet super vigtigt domæne," sagde Iacopini. "Netværksforskere laver allerede en masse ting om dyrs adfærd, men efter min mening ikke så meget som for menneskelige interaktioner.

"Jeg tror, ​​at den ikke-menneskelige dyreverden repræsenterer en anden utrolig god legeplads for disse tilgange, fordi du kan stille en masse spørgsmål, du kan spore dem, du kan optage deres vokalisering, du kan spore deres bevægelser."

Iacopini håber, at dette papir og hans erfaring med at samarbejde med dyrelivsdata fra den virkelige verden vil tilskynde til flere partnerskaber mellem økologer og netværksforskere.

"Jeg ville personligt tage dette som et potentielt udgangspunkt for en masse mere forskning og projekter om denne udnyttelse," sagde han.

"Det er også en opfordring til opmærksomhed fra min side til netværksvidenskabssamfundet. Jeg føler, at det kan være det samme for dyreadfærds- og økologiverdenen - at bringe de to verdener sammen for at gøre bedre videnskab ved at kombinere alle styrkerne ved to forskellige hold nu, hvor vi kan have rigtig gode dataindsamlingseksperimenter."

Medforfatter Elizabeth Derryberry, en adfærdsøkolog ved University of Tennessee, som studerer fuglesang, var enig i, at det tværfaglige projekt havde givet resultater og åbnet op for "spændende" nye muligheder.

Hun forklarede, at værktøjerne produceret af holdet af netværkskortlæggere, som også omfattede Nina Fefferman fra University of Tennessee og Matthew Silk fra University of Edinburgh i Skotland, gør det muligt for dem, der arbejder i marken, at identificere mønstre og komme med forudsigelser om dyrs adfærd. .

Iacopini sagde, at han og holdet af modelbyggere nød at få deres ligninger bragt til live af økologer.

"Fra vores perspektiv synes jeg, det er rart at se, at nogle af de ting, vi gør, faktisk kan gå ud i marken i stedet for at forblive på papirer og publikationer online, og det er det," sagde han.

Flere oplysninger: Iacopo Iacopini et al, Ikke din private tête-à-tête:udnyttelse af kraften i højere ordens netværk til at studere dyrekommunikation, Philosophical Transactions of the Royal Society B:Biological Sciences (2024). DOI:10.1098/rstb.2023.0190

Journaloplysninger: Filosofiske transaktioner fra Royal Society B

Leveret af Northeastern University

Denne historie er genudgivet med tilladelse fra Northeastern Global News news.northeastern.edu.