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Come solo un uccello può sollecitare un intero stormo a cambiare direzione

Gli storni si presentano su Roma intorno al crepuscolo, dirigendosi verso i loro posatoi dopo una giornata di alimentazione in campagna. In stormi da diverse centinaia a diverse migliaia, formano flussi sinuosi, cilindri vorticosi, coni o nastri sparsi nel cielo come gigantesche bandiere. Ruotando e immergendosi insieme, hanno ricordato ad Andrea Cavagna, un fisico del Consiglio Nazionale delle Ricerche d'Italia, gli atomi che si collocano in uno stato di materia superflua chiamato condensato di Bose-Einstein. Per curiosità, Cavagna ha schierato una telecamera per registrare i voli. Come fisico delle particelle, dice, "è stato piacevole lavorare con qualcosa che si può effettivamente vedere". Ma tenere traccia di mille uccelli si è rivelato molto più complicato di un miliardo di miliardi di atomi.

Cavagna fu a malapena il primo scienziato ad essere incuriosito da queste acrobazie — conosciute, in un raro esempio di linguaggio tecnico che coincideva con la poesia, come “mormorazioni”. Altri animali che viaggiano in gruppo - istruendo il pesce, ovviamente - mostrano la stessa straordinaria capacità di spostarsi all'unisono apparente lontano da un predatore o verso una fonte di cibo. Un ornitologo del XX secolo ha proposto seriamente di coordinare i propri movimenti mediante telepatia. Questa possibilità non ha trovato molto supporto in biologia. L'altra spiegazione è che un segnale per cambiare direzione proviene da uno o pochi individui, probabilmente alla periferia (quelli che più probabilmente vedranno una minaccia), e viaggia come un fronte d'onda attraverso lo stormo, come un'ondulazione che si diffonde attraverso uno stagno da un ciottolo caduto. È solo un artefatto della visione umana che non possiamo vederlo accadere in tempo reale. Ma le telecamere ad alta velocità possono catturarlo e i computer possono modellare il comportamento.

È la natura delle onde che possono viaggiare attraverso un mezzo più velocemente del mezzo stesso: il suono di una campana da bicicletta raggiunge le tue orecchie ad una velocità molto maggiore della bicicletta stessa, o di qualsiasi vento che abbia mai soffiato sulla terra. Il biologo di Princeton Iain Couzin e l'oceanografo del MIT Nicholas Makris hanno dimostrato che in presenza di un predatore, di una potenziale fonte di cibo o di un'opportunità di spawn, un'ondata di movimento attraversa una scuola di pesci dalle cinque alle dieci volte più veloce di una qualsiasi di loro sa nuotare: "incredibilmente ben orchestrato", dice Couzin, "come un balletto". I pesci che hanno studiato mostrano una risposta soglia, cambiando rotta solo quando una frazione sufficientemente grande dei loro vicini visibili lo hanno.

Per quanto riguarda gli storni, Cavagna e i suoi collaboratori hanno recentemente dimostrato che ognuno tiene traccia dei sei o sette storni più vicini, adattando il suo volo per rimanere in sincronia. In un nuovo articolo, mostrano come un segnale che proviene da un singolo individuo può attraversare uno stormo di cento metri in una frazione di secondo, praticamente senza distorsioni o diminuzioni. Le equazioni che descrivono questo sono quelle che governano le onde, piuttosto che, per esempio, la diffusione di un gas o di un liquido. Nel senso più ampio, le stesse leggi a cui obbediscono i fotoni sono in gioco quando uno stormo di storni incontra un falco pellegrino.

Cavagna è agnostico, per ora, sull'evoluzione di un'abilità così notevole, anche se assume che il suo scopo sia difendersi dai predatori, che preferiscono attaccare individui solitari. "Voglio sapere come fanno gli uccelli", dice, "non perché."

I fenomeni ondulatori si manifestano in molti sistemi biologici. Couzin li ha trovati nei nidi di alcune specie di formiche, che mostrano uno schema ondulato di eccitazione e quiescenza. Ogni 20 minuti circa uno scoppio di attività inizia vicino al centro di un nido e si diffonde verso l'esterno attraverso il contatto fisico tra gli individui. Traccia un'analogia con le onde cerebrali, ipotizzando che entrambi si siano evoluti per risparmiare energia. L'attività, sia che si tratti di trasportare una foglia o di consolidare una memoria, è metabolicamente costosa e non può essere sostenuta indefinitamente, quindi le formiche o i neuroni riposano fino a quando non ricevono la loro indicazione. Nella sua continua ricerca della soluzione più efficiente, l'evoluzione scopre, e ancora, una struttura fondamentale trovata in tutto l'universo fisico.

Come osserva Makris, gli esseri umani a volte mostrano lo stesso comportamento. Considera "The Wave", quando una massa critica di fan in uno stadio si alza e alza le braccia; il movimento viaggia attraverso l'arena a una velocità calcolata dal fisico ungherese Tamas Vicsek a 40 piedi al secondo.

Ma non trascorriamo gran parte del nostro tempo seduti in file a più livelli e la società umana non assomiglia molto alla matrice regolare di una scuola di aringhe. Siamo bombardati da tutte le parti dalle informazioni e guidati da motivazioni molto più complesse della fuga da un tonno. Se le persone potessero essere guidate con la stessa facilità degli storni, la pubblicità sarebbe una scienza, non un'arte. Le onde si degradano e si dissipano in un mezzo rumoroso o disordinato, che, a quanto pare, siamo noi.

Come solo un uccello può sollecitare un intero stormo a cambiare direzione