在19世紀(jì)90年代后期,有一群莎士比亞的狂熱迷戀者在紐約的中央公園放飛了100只歐洲椋鳥,他們要讓莎翁作品里出現(xiàn)過的每一種鳥都能在紐約安家落戶。椋鳥的入侵可能會(huì)對本地的鳥類造成滋擾和威脅,盡管如此,椋鳥的群體飛行表演卻是令人嘆為觀止的奇景,常常吸引人群駐足觀看。
多么攝人心魄的景象——成千上萬的鳥兒在傍晚的天空一齊翩飛,旋轉(zhuǎn)又俯沖,似一場高度協(xié)同的芭蕾舞表演。當(dāng)它們終于決定飛回樹頂?shù)臈⒌?,斑斕的翅膀一齊振動(dòng)發(fā)出巨大的聲響,這種現(xiàn)象也由此得到了一個(gè)特殊的名字:椋鳥群的齊鳴。
當(dāng)然,鳥類成群飛行并不是什么新奇的行為現(xiàn)象,鳥類學(xué)家對此已經(jīng)進(jìn)行了長足的研究。但是,沒有其他鳥類能夠像歐洲椋鳥這樣以高度的協(xié)調(diào)性和復(fù)雜的動(dòng)作性成群飛行。據(jù)測算,歐洲椋鳥成群飛行時(shí)最多可以多達(dá)750000只。
更重要的是,盡管椋鳥非常常見,但人們對于它們?yōu)槭裁磿?huì)一齊發(fā)出巨大的聲響并在空中集體飛舞卻知之甚少。美國羅德島大學(xué)名譽(yù)教授,鳥類學(xué)家弗蘭克·赫普納從上世紀(jì)60年代起就開始研究椋鳥的行為。他說:“我已經(jīng)研究了50年,現(xiàn)在依然不太理解?!?h3>步調(diào)一致的鳥群
過去16年里,羅馬大學(xué)物理學(xué)家安德里亞·卡瓦尼亞一直在研究椋鳥群是如何以如此精確和優(yōu)雅的方式統(tǒng)一動(dòng)作,保持同步。為此,他為盤旋在羅馬五漁村廣場上的椋鳥群創(chuàng)建了一個(gè)復(fù)雜的3D模型。在過去的十年中,這里的椋鳥數(shù)量已經(jīng)翻了一番,達(dá)到了大約一百萬只。
集群以抵抗捕食的理由。并不能完全解釋為什么歐洲椋鳥會(huì)在天空中組成如此美麗的圖案。當(dāng)獵鷹劃破加州的夜空。一群椋鳥緊緊地結(jié)團(tuán)飛行。這種形狀叫做警戒線。
為了觀測冬季遷徙中的椋鳥,卡瓦尼亞和他的研究伙伴艾琳·賈爾迪納在馬西莫宮的屋頂上設(shè)置了三臺(tái)同步高速相機(jī)?!懊磕甓?,我們都會(huì)冒著嚴(yán)寒和陰雨上到屋頂,夜復(fù)一夜?!笨ㄍ吣醽喺f,“只剩下我們和雕像?!笨ㄍ吣醽喓退耐掠孟鄼C(jī)拍下鏡頭,在計(jì)算機(jī)模型中模擬了鳥群中每只椋鳥的位置和速度。
可視化的數(shù)據(jù)進(jìn)一步表明,椋鳥通過一種叫做“無標(biāo)度行為相關(guān)”的機(jī)制維持其飛行形狀,鳥群里每一只鳥通過旁邊的大概七只鳥的飛行位置調(diào)整自己的位置,從而使鳥群整體協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng),產(chǎn)生一種重疊的同步性。
卡瓦尼亞提出可以將這種現(xiàn)象想象成在高速公路上開車:“我們只能和一定數(shù)量的車輛有所互動(dòng),也許是前車,后車,也許是左右兩側(cè)的車。但我們不會(huì)和50米以外的車有什么交集,所以我們也就不會(huì)被它們影響?!?/p>
盡管每只鳥僅受到身旁鳥兒的影響,但每只鳥的運(yùn)動(dòng)又都會(huì)最終影響到整個(gè)鳥群,且同時(shí)受到鳥群的影響,這樣,信息便以恒定的速度在鳥群中傳播。結(jié)果就是群體決策的速度極快,以至于通常由一只外圍的椋鳥發(fā)出的轉(zhuǎn)向信號可以在半秒的時(shí)間內(nèi)傳遍400只鳥組成的鳥群。
鳥群在天空中齊鳴時(shí)組成的各種形狀和圖案都有著極具畫面感的名字,比如:液泡、警戒線、閃光膨脹。
荷蘭格羅寧根大學(xué)進(jìn)化生命科學(xué)教授夏洛特·赫默里克說,最迷人的景象或許是一大群椋鳥像流動(dòng)的云朵一樣快速變換著形狀,鳥群疏密間形成了一條條黑色的綢帶。
一群椋鳥在其夜間棲息地附近飛向天空
在加利福尼亞,一群椋鳥受到游隼的驚嚇,迅速飛入空中,縮成一團(tuán),擺出不好惹的架勢。
飛行中的椋鳥能夠與附近的七只椋鳥保持看齊,從而使整個(gè)椋鳥群的動(dòng)作協(xié)調(diào)一致。
從地面上看,這些“攪動(dòng)波”似乎表明椋鳥們在聚集得更緊密。但實(shí)際上,我們之所以能看到這種波紋是因?yàn)轼B兒正在斜向上飛行,傾斜的翅膀劃出更大的區(qū)域給下方的鳥兒觀測。換句話說,除了錨定周圍的七只鳥以外,椋鳥們也在追隨頭鳥的方向。赫默里克說:“我們的最新模型表明,椋鳥模仿鄰鳥的行為,使運(yùn)動(dòng)的信號在整個(gè)鳥群得以傳播?!?p>
一只游隼襲擊了一只離群的椋鳥。這種非常罕見的情況最終導(dǎo)致了捕食者的成功。
赫默里克還發(fā)現(xiàn)有證據(jù)表明,椋鳥群組成的圖案可以用來迷惑鷹和其他猛禽類掠食者,從而更加難以瞄準(zhǔn)那些掉隊(duì)的椋鳥。赫默里克用復(fù)雜的計(jì)算機(jī)模型分析出了椋鳥集體逃脫的模型,再專門與掠食者鷹或隼的活動(dòng)進(jìn)行關(guān)聯(lián)。
為什么歐洲椋鳥要聚集起如此龐大的群體一起在空中盤旋呢?這是一個(gè)更加令人困惑的問題。
最常見的解釋常常也被稱為“在一起更安全”假設(shè),意思是說集群是應(yīng)對天敵的一種保護(hù)性反應(yīng)。但是,赫普納和卡瓦尼亞說這種假設(shè)有違邏輯。他們指出,遭遇危險(xiǎn)時(shí)鳥類明明可以直接飛回棲息地,而不必聚集成巨大的編隊(duì)在空中盤旋。
赫普納說:“人們最初的印象可能會(huì)認(rèn)為椋鳥更傾向于縮短飛行時(shí)間,可實(shí)際上這樣的壯觀景象常常要持續(xù)半個(gè)小時(shí)到45分鐘,這一過程中椋鳥的體能會(huì)以驚人的速度消耗?!?/p>
“與此同時(shí),它們的行為實(shí)際上吸引了捕食者的目光。它們仿佛在說,我們在這里,我們在這里。因此,我們不得不追問,這樣的機(jī)制究竟是如何發(fā)展的?”
另一種可能的解釋有時(shí)被稱為“抱團(tuán)取暖”理論。它表明,齊鳴的聲響可能扮演著棲息地宣傳廣告的作用,以此吸引更多的椋鳥到鳥群中抱團(tuán)取暖。
為了解開謎團(tuán),格洛斯特大學(xué)和皇家生物學(xué)學(xué)會(huì)的研究人員整理了來自3000多個(gè)椋鳥群的數(shù)據(jù),這些數(shù)據(jù)是2014年和2015年來自23個(gè)國家的志愿者幫助收集的。2017年發(fā)表的論文顯示,溫度和椋鳥群的大小之間沒有相關(guān)性,抱團(tuán)取暖的假設(shè)失去了支撐。
研究還發(fā)現(xiàn),椋鳥群中出現(xiàn)了鷹、隼或其他猛禽的數(shù)據(jù)不到三分之一,這為捕食理論提供了一些支持,但至今仍無法解釋為什么這些鳥兒要聚在一起組織一場如此漫長的表演。
不過,在對于椋鳥的研究上,研究人員在一點(diǎn)上達(dá)成了一致,那就是這些鳥非常聰明。赫普納為了研究需要籠養(yǎng)了一些椋鳥,他說:“他們非常擅長啄開籠子上的鎖,我們不得不在籠子用上掛鎖。”
考慮到鳥類的大腦智慧,難道集群僅僅是它們對純粹運(yùn)動(dòng)樂趣的有意識的表達(dá)嗎?
格羅寧根大學(xué)的赫默里克說:“在沒有捕食者的情況下,我的確認(rèn)為可以將這種景象視作一種舞蹈。我們不想過多地把這種猜想歸因?yàn)榧旱囊鈭D,但它們這樣做時(shí)一定非常興奮。畢竟它們明明可以直接去睡覺的?!?/p>