Der erste in der Gruppe - der erste, der fällt: Bewertung der Führungsrisiken in selbstorganisierten Tiergruppen

Ein Bündel Zweige ist viel schwieriger zu brechen als ein Zweig. Diese Metapher in ihren verschiedenen Variationen sagt uns, dass es viel schwieriger sein wird, mit etwas allein fertig zu werden als in einer Gruppe. Und in vielerlei Hinsicht ist das wahr, aber nicht so einfach. In freier Wildbahn versammeln sich Tiere, Fleischfresser und Pflanzenfresser häufig in Gruppen, Herden, Schulen usw. Aber im Gegensatz zu metaphorischen Stäben sind nicht alle Mitglieder der Gruppe gleichwertig, denn es gibt Führer und Anhänger: Jemand rennt eifrig vorwärts, jemand lauert in der Mitte und jemand webt im Schwanz. Und hier stellt sich die Frage: Was ist der Preis für Führung und was sind die Vorteile, insbesondere wenn die Tierarten berücksichtigt werden, die jemandes Lieblingsfutter sind.

Heute werden wir eine Studie kennenlernen, in der Wissenschaftler eine Reihe ungewöhnlicher Experimente mit Raubfischen und einer künstlichen Fischschwarm durchführten, mit denen wir die positiven und negativen Seiten der Position in der Gruppe unter dem Prisma der Beute-Raubtier-Verbindung bestimmen konnten. Was ist tödlicher in der Warteschlange, was sind die Vor- und Nachteile von Führung, wie sieht eine Fischschwarm mit den Augen eines Raubtiers aus? Antworten auf all diese Fragen finden wir im Bericht der Wissenschaftler. Lass uns gehen.

Studienbasis

Wie ich bereits sagte, sind viele Arten lebender Organismen auf dem Planeten in Gruppen zusammengefasst. Es ist einfacher, mit all den Strapazen des Lebens in freier Wildbahn umzugehen: Pinguine können die schreckliche Kälte überleben, indem sie sich in dichten Gruppen versammeln und sich gegenseitig mit der Wärme ihres Körpers erwärmen. Der Stolz der Löwen jagt zusammen, verfolgt, umgibt und fängt Beute ab, was die Erfolgschancen erhöht. Die chaotische (aber nicht zufällige) Bewegung der Herde kleiner Vögel stört die Greifvögel, die sie jagen, usw. stark.


Kaiserpinguine, die einer schrecklichen Kälte, Wind und vielen Monaten der Nacht gegenüberstehen.

Und wieder gibt es in vielen Gruppen ein Individuum, das alle anderen führt, wenn auch nicht immer bewusst. In selbstorganisierten Gruppen (Vögel oder Fische) befindet sich eine solche Person an der Spitze der Gruppe, dh vorne. Diese Situation gibt dem Leiter die erste Möglichkeit, Informationen über die Umwelt zu erhalten (Vorhandensein von Nahrungsmitteln, Barrieren, Gefahren usw.), sodass er Entscheidungen treffen kann, die sich auf die Handlungen der gesamten Gruppe auswirken können. Der Hauptvorteil für das führende Individuum liegt gerade in der Massivität der von ihm geführten Gruppe, die die notwendigen Maßnahmen ausführt, um gleichzeitig das Leben des Leiters und der Gruppe aufrechtzuerhalten.

Wissenschaftler haben Raubtiere immer als Hauptnachteil der Führung bei sich bewegenden Tiergruppen bezeichnet, da die Vorderseite der Herde / Schule viel häufiger Gefahren ausgesetzt sein kann und es für Raubtiere einfacher ist, die führenden Individuen während der Jagd zu navigieren. Bisher wurden jedoch keine Experimente durchgeführt, um diese Theorie zu bestätigen oder zu widerlegen.


Selbstorganisierte Herde von Staren: ein Spektakel von unglaublicher Schönheit.

Die Beobachtungen, die die Führungstheorie bestätigen können, sind sehr zweideutig. Die Forscher stellen fest, dass die Bestimmung von Führern und Anhängern in selbstorganisierten Tiergruppen genau aufgrund der Selbstorganisation der gesamten Gruppe erfolgt, Führung und Gefolgschaft (nach dem Führer) jedoch mit anderen Faktoren verbunden sind. Meistens ist eine Tendenz zur Führung mit einer Entschlossenheit verbunden, die von mehr Informationen oder mehr Bedarf getrieben wird. Das heißt, die Position an der Spitze der Gruppe wird am häufigsten von größeren, hungrigeren, weniger riskanten und weniger sozialen Personen eingenommen. Ähnliche Eigenschaften können für Einzelpersonen gefährlich sein. Mit anderen Worten, es ist schwierig zu beurteilen, was gefährlicher ist - Führung in der Gruppe oder nur die Front der Gruppe.

Es stellt sich auch die Frage: Wenn es so gefährlich ist, ein Anführer zu sein, sollten Sie vielleicht die Gruppe verlassen? Vielleicht ist Einsamkeit sicherer als in einem Rudel zu leben. Sowohl die erste als auch die zweite Option haben Vor- und Nachteile, die sich auf Raubtiere beziehen. Um die Gruppe zu verlassen, muss das Individuum jedoch seine Prioritäten vollständig von sozial zu fokussiert (d. H. Überleben) ändern. Auf der anderen Seite wird soziales Verhalten zu einer Priorität, wenn es immer noch ein bisschen sicherer ist, in einer Gruppe führend zu sein, als alleine zu schwimmen.

Viele Fragen, wenige Beobachtungen, wie wir bereits verstanden haben. Daher beschlossen die Wissenschaftler, alles an seinen Platz zu setzen und zu verstehen, was und wie es im sozialen Bereich von Gruppen von Tieren funktioniert, die von Raubtieren angegriffen werden. Hierzu wurde ein spezielles System des künstlichen virtuellen Bergbaus entwickelt. Die Wissenschaftler hatten die volle Kontrolle über das Verhalten jeder Einheit in dieser Gruppe und konnten die Handlungen des Raubtiers in Bezug auf die Anführer und Anhänger sowie die von der Gruppe getrennten Einheiten verstehen.

Studienvorbereitung

Die im Carey River (England) gefangenen Raubfische des Stichlings fungierten als lebende Teilnehmer des Experiments. Im Labor wurden sie in Glasaquarien (40 x 70 x 35 cm) mit einem fließenden Rezirkulationssystem und einer Temperatur von 15 bis 16 ° C platziert. Jedes der Aquarien wurde von ungefähr 40 Individuen bewohnt, die regelmäßig zweimal täglich gefüttert wurden (mit Ausnahme der Tage, an denen die Tests durchgeführt wurden).

Die Projektion der Agentenmodellierung * an der Vorderwand des Aquariums wurde als Beute verwendet, wodurch die Tests vollständig beobachtet werden konnten. Wissenschaftler verwendeten das vorhandene, das sie durch Netlogo 5.0.5 geändert hatten, als Grundlage für ihr Verhaltensmodell.

Die Agentenmodellierung * ist eine Simulationsmethode, die das Verhalten dezentraler Agenten und die Auswirkungen dieses Verhaltens auf das Verhalten des Gesamtsystems untersucht.

Die künstliche Extraktionsgruppe bestand aus 1 Anführer, 4 Anhängern und 2 asozialen Einheiten. Der Führer und die Anhänger wurden so programmiert, dass sie nicht auf das Verhalten von asozialen Einheiten reagieren.

Jede Sklaveneinheit war an einen Anführer und andere Sklaven gebunden, so dass der Abstand zwischen ihnen 6,5 cm betrug. Die Sklaveneinheiten konnten auch als Anführer fungieren, wenn dies nicht in der Nähe war. Die Bewegung der Gruppe war also immer von Kopf bis Schwanz, das heißt, es gab immer einen Anführer und 1-2 angetriebene Einheiten.


Bild Nr. 1: A - Der Stichling greift den vorgesehenen Punkt (künstliche Produktion) an der Aquarienwand an. In - die Position und Flugbahn der Bewegung der künstlichen Extraktion (Farbe bestimmt den Typ der Einheit).

Eine kleine Erklärung zur Farbverteilung der Einheitentypen in Bild 1B :

• violett - eine einzelne (asoziale) Einheit (Abwesenheit anderer Einheiten innerhalb des Schwellenabstands);
• schwarz - falsche Richtung (es gibt benachbarte Einheiten innerhalb des Schwellenabstands, aber bewegen Sie sich auf einem Pfad, der nicht mit der schwarzen Einheit übereinstimmt);
• blau - die führende (führende) Einheit;
• grün - eine Einheit in der Mitte der Gruppe;
• Gelb ist die Einheit am Ende der Gruppe.

Es wurden Verhaltensregeln angewendet, die die Arten von Produktionseinheiten regulierten, wodurch es möglich wurde, unterschiedliche Verhaltensweisen des gesamten Systems zu erhalten. Somit hatte der Raubtier (Fisch) die Möglichkeit, zwischen einem Anführer, einer getriebenen oder einer asozialen Einheit zu wählen. Die Ausgangsposition aller Einheiten wurde randomisiert. Alle Einheiten wurden auf dem Bildschirm in Form von roten Punkten (2,5 mm) dargestellt, die nach Ansicht von Wissenschaftlern an Daphnien (planktonische Krebstiere) erinnern.

Daphnia

Als das System vollständig fertig war, wurde ein Fisch in das Testaquarium gebracht (wie wir uns erinnern, hungrig). Die Tatsache des Angriffs auf die Einheit war die Beschleunigung des Fisches in seine Richtung, die Öffnung des Mundes und der Kontakt mit dem Bildschirm, auf den die Einheit projiziert wurde.

Versuchsergebnisse

Insgesamt 133 von 201 Fischen griffen während der Testläufe mindestens einmal künstliche Beute an, die jeweils 10 Minuten dauerte. Um die Verhaltensänderungen des Raubtiers zu minimieren, die mit der Unfähigkeit verbunden sind, virtuelle Beute zu fressen, berücksichtigten die Wissenschaftler in weiteren Berechnungen nur einen Angriff pro Test.

Um festzustellen, welches virtuelle Beuteverhalten in Fragen der Beute-Raubtiere entscheidend war, verglichen die Wissenschaftler acht binomiale verallgemeinerte lineare Modelle, die vorhersagten, welche Beute die Raubfische in Abhängigkeit von verschiedenen erklärenden Variablen angegriffen hatten.



Oben ist eine Tabelle mit erklärenden Variablen aufgeführt, dh eine Tabelle mit Modellen, die die eine oder andere Variable in den Berechnungen verwenden: Position, Anzahl der nahen Nachbarn, Einheitseinsamkeit oder nicht (ob einzeln oder nicht), Gesamtgruppengröße (insgesamt Gebetsgröße), Beute mit Anziehung, Beutetyp, Beute erscheint sozial und Nullmodell / keine erklärenden Variablen.

AICc * - Akaike-Informationskriterium, modifiziert für eine kleine Stichprobengröße.

Die Analyse zeigte, dass das Vorhandensein mindestens einer Variablen natürlich besser ist als das Fehlen überhaupt. Modelle, die die Trennung von Beute in Typen (Anhänger, Anführer und asoziale) verwendeten, zeigten, dass Anführer und Einsiedler häufiger von Raubtieren angegriffen werden. Das Modell, in dem sich der Anführer und die Anhänger in derselben Kategorie befanden, wurde jedoch nicht durch reale Beobachtungen bestätigt, dh das Risiko durch Raubtiere variiert je nach Art der Einheit in der Gruppe (Anführer, in der Mitte der Gruppe oder im Schwanz).

Am aussagekräftigsten war das Modell, das das Verhalten des Opfers (Modelleinheiten) während des Angriffs zusammen mit der Trennung der Beute nach Typ berücksichtigt. Mit anderen Worten, jede Einheit wurde ursprünglich für ein bestimmtes Verhalten programmiert, dh für einen Typ (um vorne zu sein, dem Anführer zu folgen oder sich von der gesamten Gruppe fernzuhalten). Das tatsächliche Verhalten während des Tests selbst war jedoch viel größer.

Eine Erhöhung der Gruppenzahlen verringerte das Risiko von Raubtierangriffen. Darüber hinaus erwies sich ein Modell als wahrscheinlicher, das nicht nur die Anzahl, sondern auch die Position einer einzelnen Einheit im Verhältnis zu anderen berücksichtigt. Wahrscheinlich war auch ein Modell, bei dem die Größe der Gruppe weniger eine wichtige Rolle spielte als vielmehr ihre Dichte, dh der Abstand zwischen den einzelnen Einheiten.

Nach der Analyse aller möglichen Modelle kamen die Wissenschaftler zu dem Schluss, dass alle möglichen Faktoren berücksichtigt werden müssen, egal wie seltsam sie klingen. Die meiste Aufmerksamkeit muss eher Verhaltensvariablen als Zahlen und der Entfernung zwischen Raubtier und Beute gewidmet werden.


Bild Nr. 2: Das Risiko eines Angriffs in Abhängigkeit von der Position der Beute (lila - asozial; schwarz - in der Gruppe, aber nicht in die gleiche Richtung; blau - führend (Anführer); grün - in der Mitte der Gruppe und gelb - im Schwanz der Gruppe).

Das größte Risiko, angegriffen zu werden, bestand bei asozialen Einheiten (der violette Kreis in der obigen Grafik). Dieser Indikator bestätigt die Theorie, dass Führung immer noch sicherer ist als völlige Isolation von der Gruppe. Selbst eine Einheit, die sich nicht als ganze Gruppe bewegt, ist sicherer als asozial.

Wenn wir die ideale Gruppe betrachten, wenn alle Einheiten in einer Richtung ausgerichtet sind, dann haben die Wissenschaftler eine deutliche Abstufung des Risikograds (von größer nach kleiner) gesehen - am Anfang der Gruppe, im Schwanz und in der Mitte. Wissenschaftler erwarteten, dass das Risiko für Einheiten in der Mitte der Gruppe und im Schwanz signifikant unterschiedlich sein würde, aber dies war nicht der Fall.

Es ist davon auszugehen, dass es nicht weniger gefährlich ist, im Schwanz zu sein als an der Spitze einer Gruppe. Nicht umsonst greift das Monster in vielen Horrorfilmen oft eine Gruppe von Menschen vom Schwanz aus an. Diese Studien legen jedoch nahe, dass sowohl im Schwanz als auch in der Mitte der Gruppe das Risiko, gegessen zu werden, ungefähr gleich ist, wenn auch deutlich geringer als zu Beginn.

Es ist erwähnenswert, dass in der verwendeten Beutesimulation das Verhalten der Einheiten stochastisch war und sich im Laufe der Zeit änderte, als die Einheit die Gruppe verließ oder sich ihr anschloss. Während der Simulationen des Raubtierangriffs gab es daher ziemlich viele Beutevariationen. Um all diese Variationen zu berücksichtigen, haben Wissenschaftler einen speziellen Test entwickelt, bei dem ein zufälliges Raubtier simuliert wurde, wobei die Beute während jeder Simulation mit gleicher Wahrscheinlichkeit ausgewählt wurde. Interessanterweise erwies sich angesichts dieser Randomisierung das Produktionsmodell, das auf seiner Position innerhalb / außerhalb der Gruppe basiert, im Vergleich zu anderen als am akzeptabelsten.

Als nächstes mussten die Wissenschaftler den Mechanismus für die Auswahl eines Opfers aus einem Raubtier herausfinden. Dazu wurde das Angriffsrisiko in Abhängigkeit von der Entfernung zum Angriffsziel, der Differenz der Flugbahnen und der Peilung * zur nächstgelegenen benachbarten Produktionseinheit vor (von der gesamten Produktion mit Lager <90) und hinten (von der gesamten Produktion mit Peilung> 90) berechnet.

Peilung * ist der horizontale Winkel zwischen dem nördlichen Teil des Meridians des Beobachters und der Richtung vom Beobachtungspunkt zum Objekt.

Unter allen Variablen war die größte Erklärungskraft bei der Vorhersage des Angriffsrisikos genau die Entfernung zur nächsten Einheit vor der Beute (Ziel des Angriffs), gefolgt von der Bedeutung der Entfernung zur nächsten Einheit hinter der Beute und dem Unterschied in der Bewegungsrichtung mit der nächsten Einheit vor der Beute.


Video mit Beobachtungen mehrerer Varianten des Angriffs eines Raubtiers auf eine bestimmte Beute.

Das Risiko, Opfer eines Raubtierangriffs zu werden, war minimal, wenn sich die Einheit in der Mitte der Gruppe befand, der Abstand zwischen ihr und den benachbarten Einheiten vorne und hinten klein genug war und die Bewegungsrichtung aller Einheiten gleich war. Die Lagerung benachbarter Einheiten hatte keinen großen Einfluss auf das Angriffsrisiko. Mit anderen Worten, es reicht aus, zwischen zwei Produktionseinheiten zu liegen, um die Wahrscheinlichkeit zu erhöhen, nicht gegessen zu werden.

Infolgedessen greift der Raubtier den Modelldaten zufolge nicht zufällig eine bestimmte Beute an, aber das Risiko für Beute beruht auf seiner Position in der Gruppe, dem Unterschied in der Bewegungsrichtung und der Haltung der Nachbarn (ein kleiner Einflussfaktor).

Außerdem können Raubtiere auswählen, wen sie angreifen möchten, dh nicht sofort angreifen. Die Wahl des Opfers hängt nicht nur von den derzeit verfügbaren Informationen über die Gruppe ab, sondern auch davon, ob mögliche Änderungen in der Konfiguration in der Zukunft berücksichtigt werden. Das heißt, der Raubtier kann auf den richtigen Moment warten, um anzugreifen, basierend auf dem Verhaltensmuster der Gruppe oder der einzelnen Beute.

Um diese Theorie zu testen, analysierten die Wissenschaftler die Ergebnisse von Simulationen mit lebenden Raubtieren und künstlicher Beute. Es musste berechnet werden, welche Muster des Beuteverhaltens vom Raubtier am häufigsten für Angriffe verwendet wurden oder er in zufälliger Reihenfolge angriff.

Eine Analyse der Daten (mehr als 19.000 Proben) ergab, dass der Raubtier einen bestimmten Moment für den Angriff wählt, wenn sich mehr einzelne Einheiten um ihn herum befinden.


Bild Nr. 3

Die obige Grafik zeigt die Anteile der Angriffe in Abhängigkeit von der Position der Beute. Kreise sind Indikatoren für Angriffe während experimenteller Beobachtungen. Die farbigen Bereiche in der Grafik zeigen die Verteilung des erwarteten Anteils der Angriffe für jede Beuteposition: Wenn der Raubtier das Opfer zufällig in den gleichen Fällen wie bei den beobachteten Angriffen (dunklere Bereiche) oder in den ausgewählten Simulationsproben (hellere Bereiche) angegriffen hat.

Wenn sich die beobachteten Angriffe (Kreise) außerhalb des farbigen Bereichs befinden, war das Zielen eines Raubtiers auf eine bestimmte Beute selektiv und nicht zufällig.

Für eine detailliertere Kenntnis der Nuancen der Studie empfehle ich dringend, dass Sie sich den Bericht von Wissenschaftlern und zusätzliche Materialien dazu ansehen.

Nachwort

Diese Studie ist der erste echte Beweis für eine Theorie, die besagt, dass ein Individuum an der Spitze einer Gruppe einem höheren Risiko ausgesetzt ist, von Raubtieren angegriffen zu werden. Gleichzeitig kann das Risiko verringert werden, wenn sich der Leiter in einem ausreichend geringen Abstand zu den von ihm geführten Personen befindet. Wissenschaftler bestätigten auch die Tatsache, dass es viel sicherer ist, in einer Gruppe zu sein (auch in einer Führungsposition), als sich einzeln zu bewegen.

Daher sollte der Gruppenleiter nicht nur darauf achten, das Ziel zu erreichen (z. B. Nahrung zu finden), sondern auch die Integrität der Gruppe überwachen, dh ihre Konstruktion, die nicht nur für die von ihm geleiteten Personen, sondern auch für sein eigenes Überleben äußerst wichtig ist. In Zukunft wollen die Forscher genau herausfinden, welche Maßnahmen der Gruppenleiter ergreifen sollte, um die oben genannten Ziele zu erreichen.

Diese Arbeit kann natürlich nicht als Offenbarung bezeichnet werden, aber sie lieferte reale Daten, die bestätigen, was bisher nur eine Theorie war, die in der Praxis nicht getestet wurde. Führer zu sein bedeutet zu wissen, was die ganze Gruppe braucht. Ein Führer zu sein ist gleichzeitig profitabel und gefährlich - Sie können zuerst zum Essen gelangen oder der Erste werden. Trotz der Risiken, die mit der Führung in freier Wildbahn einhergehen, bilden Tiere weiterhin Gruppen, in denen es sowohl Anhänger als auch Führer gibt. Vielleicht verstehen sie auf einer bestimmten genetischen Ebene, dass die Überlebenschancen in der Gruppe größer sind als getrennt, selbst wenn Sie eine Führungskraft sind.



Danke fürs Zuschauen, bleibt neugierig und habt ein tolles Wochenende euch allen, Jungs. :) :)

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