Yang pertama dalam kelompok - yang pertama jatuh: penilaian risiko kepemimpinan pada kelompok hewan yang diatur sendiri

Sekelompok ranting jauh lebih sulit untuk dihancurkan daripada satu ranting. Metafora ini dalam berbagai variasinya memberi tahu kita bahwa untuk mengatasi sesuatu sendirian akan jauh lebih sulit daripada dalam kelompok. Dan dalam banyak hal ini benar, tetapi tidak sesederhana itu. Di alam liar, hewan, karnivora dan herbivora, sering berkumpul dalam kelompok, kawanan, sekolah, dll. Tetapi tidak seperti batang metaforis, semua anggota kelompok tidak setara, karena ada pemimpin dan pengikut: seseorang dengan bersemangat maju, seseorang mengintai di tengah, dan seseorang menjalin di bagian ekor. Dan di sini muncul pertanyaan - berapa harga kepemimpinan dan apa manfaatnya, terutama jika spesies hewan yang menjadi makanan favorit seseorang dipertimbangkan.

Hari ini kita akan berkenalan dengan sebuah studi di mana para ilmuwan melakukan sejumlah percobaan yang tidak biasa dengan ikan predator dan sekolah ikan buatan, yang memungkinkan kita untuk menentukan sisi positif dan negatif dari posisi dalam kelompok di bawah prisma koneksi mangsa-predator. Apa yang lebih fatal dalam antrian, apa pro dan kontra kepemimpinan, seperti apa aliran ikan melalui mata predator? Kami akan menemukan jawaban untuk semua pertanyaan ini dalam laporan para ilmuwan. Ayo pergi.

Dasar studi

Seperti yang saya katakan sebelumnya, banyak spesies organisme hidup di planet ini berkumpul dalam kelompok. Lebih mudah untuk menghadapi semua kesulitan hidup di alam: penguin dapat bertahan dari dingin yang mengerikan dengan berkumpul dalam kelompok padat dan saling menghangatkan dengan kehangatan tubuh mereka; kebanggaan singa berburu bersama, melacak, mengelilinginya, dan mencegat mangsa, yang meningkatkan peluang keberhasilan; pergerakan kacau (tetapi tidak acak) dari kawanan burung kecil sangat mengganggu burung pemangsa memburu mereka, dll.


Penguin kaisar menghadapi hawa dingin, angin yang kencang, dan berbulan-bulan malam.

Dan, sekali lagi, dalam banyak kelompok ada satu individu yang memimpin yang lain, meskipun tidak selalu secara sadar. Dalam kelompok yang diatur sendiri (burung atau ikan), orang tersebut berada di kepala kelompok, yaitu di depan. Situasi ini memberi pemimpin kesempatan pertama untuk menerima informasi tentang lingkungan (kehadiran makanan, hambatan, bahaya, dll.), Oleh karena itu ia dapat membuat keputusan yang dapat memengaruhi tindakan seluruh kelompok. Manfaat utama bagi individu yang memimpin justru terletak pada massa kelompok yang dipimpinnya, yang melakukan tindakan yang diperlukan untuk mempertahankan kehidupan pemimpin dan kelompok pada saat yang sama.

Para ilmuwan selalu menyebut predator sebagai kelemahan utama kepemimpinan dalam menggerakkan kelompok hewan, karena bagian depan kawanan / sekolah dapat menghadapi bahaya lebih sering, dan lebih mudah bagi predator untuk menavigasi individu-individu terkemuka selama berburu. Namun, tidak ada percobaan yang telah dilakukan sebelumnya untuk mengkonfirmasi atau membantah teori ini.


Kawanan burung jalak yang terorganisir sendiri: tontonan keindahan luar biasa.

Pengamatan, yang dapat mengkonfirmasi teori kepemimpinan, sangat ambigu. Peneliti mencatat bahwa penentuan pemimpin dan pengikut dalam kelompok hewan yang diatur sendiri terjadi justru karena pengaturan diri seluruh kelompok, tetapi kepemimpinan dan mengikuti (setelah pemimpin) dikaitkan dengan faktor-faktor lain. Paling sering, kecenderungan kepemimpinan dikaitkan dengan tekad yang didorong oleh lebih banyak informasi atau lebih banyak kebutuhan. Artinya, posisi kepala kelompok paling sering diambil oleh individu yang lebih besar, lebih lapar, kurang berisiko dan kurang sosial. Ciri-ciri serupa dapat berbahaya bagi individu. Dengan kata lain, sulit untuk menilai mana yang lebih berbahaya - kepemimpinan dalam kelompok atau hanya bagian depan kelompok.

Pertanyaannya juga muncul: jika menjadi seorang pemimpin sangat berbahaya, maka mungkin Anda harus meninggalkan grup? Mungkin kesepian akan lebih aman daripada hidup dalam satu bungkus. Baik opsi pertama dan kedua memiliki kelebihan dan kekurangan yang berhubungan dengan predator. Namun, untuk meninggalkan grup, individu harus benar-benar mengubah prioritasnya dari sosial menjadi fokus (mis. Kelangsungan hidup). Di sisi lain, jika menjadi pemimpin dalam kelompok masih sedikit lebih aman daripada berenang sendiri, maka perilaku sosial menjadi prioritas.

Banyak pertanyaan, beberapa pengamatan, seperti yang sudah kita pahami. Karena itu, para ilmuwan memutuskan untuk meletakkan segala sesuatu di tempatnya dan memahami apa dan bagaimana cara kerjanya di lingkungan sosial kelompok hewan yang diserang oleh predator. Untuk ini, sistem khusus penambangan virtual buatan dikembangkan. Memiliki kontrol penuh atas perilaku masing-masing unit dalam kelompok ini, para ilmuwan dapat memahami tindakan predator dalam kaitannya dengan para pemimpin dan pengikut, serta unit yang terpisah dari kelompok.

Persiapan belajar

Ikan predator dari stickleback yang ditangkap di Sungai Carey (Inggris) bertindak sebagai peserta yang hidup dalam percobaan. Di laboratorium, mereka ditempatkan di akuarium kaca (40x70x35 cm) dengan sistem resirkulasi yang mengalir dan suhu 15-16 ° C. Masing-masing akuarium dihuni oleh sekitar 40 individu, yang secara teratur diberi makan dua kali sehari (kecuali untuk hari-hari ketika tes dilakukan).

Proyeksi pemodelan agen * di dinding depan akuarium digunakan sebagai mangsa, yang memungkinkan untuk sepenuhnya mengamati tes. Para ilmuwan menggunakan yang sudah ada, yang mereka ubah melalui Netlogo 5.0.5, sebagai dasar model perilaku mereka.

Pemodelan agen * adalah metode simulasi yang mempelajari perilaku agen terdesentralisasi dan pengaruh perilaku tersebut pada perilaku sistem secara keseluruhan.

Kelompok ekstraksi buatan terdiri dari 1 pemimpin, 4 pengikut dan 2 unit sosial. Pemimpin dan pengikut diprogram agar tidak bereaksi terhadap perilaku unit antisosial.

Setiap unit budak diikatkan pada pemimpin dan budak lain sehingga jarak di antara mereka adalah 6,5 cm. Unit budak juga bisa bertindak sebagai pemimpin, jika itu tidak ada di dekatnya. Dengan demikian, pergerakan grup selalu dari kepala ke ekor, yaitu selalu ada pemimpin dan 1-2 unit yang digerakkan.


Gambar No. 1: A - stickleback menyerang titik yang dirancang (produksi buatan) di dinding akuarium; Dalam - posisi dan lintasan pergerakan ekstraksi buatan (warna menentukan jenis unit).

Penjelasan kecil mengenai distribusi warna tipe unit pada gambar 1B :

• violet - unit soliter (asosial) (tidak adanya unit lain dalam jarak ambang batas);
• hitam - arah yang salah (ada unit yang berdekatan dalam jarak ambang, tetapi bergerak di sepanjang jalan yang tidak sesuai dengan unit hitam);
• biru - unit terkemuka (terkemuka);
• hijau - unit di tengah grup;
• kuning adalah satuan pada bagian ekor kelompok.

Aturan perilaku diterapkan yang mengatur jenis unit produksi, yang memungkinkan untuk mendapatkan perilaku yang berbeda dari keseluruhan sistem. Dengan demikian, pemangsa (ikan) memiliki kesempatan untuk memilih antara pemimpin, unit didorong atau asocial. Posisi awal semua unit diacak. Semua unit disajikan di layar dalam bentuk titik-titik merah (2,5 mm), mengingatkan, menurut para ilmuwan, dari Daphnia (planktonic crustacean).

Daphnia

Ketika sistem sudah benar-benar siap, satu ikan ditempatkan di akuarium uji (seperti yang kita ingat, lapar). Fakta serangan pada unit adalah percepatan ikan ke arahnya, pembukaan mulut dan kontak dengan layar di mana unit diproyeksikan.

Hasil Eksperimen

Sebanyak 133 dari 201 ikan menyerang mangsa buatan setidaknya sekali selama uji coba, masing-masing berlangsung 10 menit. Untuk meminimalkan perubahan perilaku pada predator yang terkait dengan ketidakmampuan untuk makan mangsa virtual, para ilmuwan memperhitungkan hanya satu serangan per tes dalam perhitungan lebih lanjut.

Untuk menentukan perilaku mangsa maya mana yang menentukan dalam masalah mangsa-predator, para ilmuwan membandingkan delapan model linear umum binomial yang memperkirakan mangsa mana yang diserang ikan predator tergantung pada berbagai variabel penjelas.



Di atas adalah tabel variabel penjelas, yaitu, tabel model yang menggunakan satu atau variabel lain dalam perhitungan: posisi, jumlah tetangga dekat, unit solitude atau tidak (apakah soliter atau bukan), total ukuran kelompok (total ukuran doa), mangsa dengan daya tarik, tipe mangsa, mangsa muncul model sosial dan nol / tidak ada variabel penjelas.

AICc * - Kriteria informasi Akaike, dimodifikasi untuk ukuran sampel yang kecil.

Analisis menunjukkan bahwa keberadaan setidaknya beberapa variabel secara alami lebih baik daripada ketidakhadiran mereka sama sekali. Model yang menggunakan pemisahan mangsa menjadi tipe (pengikut, pemimpin, dan antisosial) menunjukkan bahwa pemimpin dan pertapa lebih sering diserang oleh predator. Tetapi model di mana pemimpin dan pengikut berada dalam kategori yang sama tidak menerima konfirmasi dengan pengamatan nyata, yaitu, risiko pada bagian predator bervariasi dari jenis unit dalam kelompok (pemimpin, di tengah-tengah kelompok atau di bagian ekor).

Yang paling indikatif adalah model yang memperhitungkan perilaku korban (unit model) selama serangan, bersama dengan pemisahan mangsa berdasarkan jenis. Dengan kata lain, setiap unit awalnya diprogram untuk perilaku tertentu, yaitu, ketik (berada di depan, mengikuti pemimpin atau menjauh dari seluruh kelompok). Namun, perilaku aktual selama tes itu sendiri jauh lebih besar.

Peningkatan jumlah grup mengurangi risiko serangan predator. Selain itu, model yang memperhitungkan tidak hanya jumlah, tetapi juga posisi unit individu relatif terhadap yang lain, ternyata lebih mungkin. Kemungkinan juga adalah model di mana peran penting dimainkan tidak begitu banyak dengan ukuran kelompok sebagai kepadatannya, yaitu jarak antara unit individu.

Setelah menganalisis semua model yang mungkin, para ilmuwan sampai pada kesimpulan bahwa perlu memperhitungkan semua faktor yang mungkin, tidak peduli betapa aneh kedengarannya. Sebagian besar perhatian harus diberikan pada variabel perilaku daripada angka dan jarak antara predator dan mangsa.


Gambar No. 2: risiko serangan tergantung pada posisi mangsa (ungu - asosial; hitam - dalam kelompok, tetapi tidak dalam arah yang sama; pemimpin - biru (pemimpin); hijau - di tengah kelompok dan kuning - di ekor kelompok).

Risiko terbesar diserang adalah dengan unit asosial (lingkaran ungu pada grafik di atas). Indikator ini menegaskan teori bahwa kepemimpinan masih lebih aman daripada isolasi total dari kelompok. Bahkan sebuah unit yang tidak bergerak secara keseluruhan lebih aman daripada asosial.

Jika kita mempertimbangkan kelompok ideal, ketika semua unit disejajarkan dalam satu arah, maka para ilmuwan melihat gradasi yang jelas dari tingkat risiko (dari yang lebih besar ke yang lebih kecil) - di awal kelompok, di ekor dan di tengah. Para ilmuwan berharap bahwa tingkat risiko untuk unit di tengah kelompok dan di ekor akan berbeda secara signifikan, tetapi ini tidak begitu.

Dapat diasumsikan bahwa berada di ekor tidak kalah berbahaya daripada di kepala kelompok. Tidak sia-sia bahwa dalam banyak film horor monster sering menyerang sekelompok orang dari belakang. Namun, penelitian ini menunjukkan bahwa baik di ekor dan di tengah kelompok, risiko dimakan hampir sama, meskipun secara signifikan lebih sedikit daripada di awal.

Perlu dicatat bahwa dalam simulasi mangsa yang digunakan, perilaku unit stochastic dan berubah seiring waktu ketika unit meninggalkan atau bergabung dengan grup. Jadi, selama simulasi serangan predator, ada cukup banyak variasi mangsa. Untuk menjelaskan semua variasi ini, para ilmuwan telah mengembangkan tes khusus di mana predator acak disimulasikan, memilih mangsa selama setiap simulasi dengan probabilitas yang sama. Menariknya, mengingat pengacakan ini, model produksi berdasarkan posisi in / out dari kelompok ternyata menjadi yang paling dapat diterima dibandingkan dengan yang lain.

Selanjutnya, para ilmuwan perlu mencari tahu mekanisme untuk memilih korban dari pemangsa. Untuk melakukan ini, risiko serangan dihitung tergantung pada jarak ke target serangan, perbedaan lintasan dan bantalan * ke unit produksi terdekat terdekat di depan (dari seluruh produksi dengan bantalan <90) dan di belakang (dari seluruh produksi dengan bantalan> 90).

Bearing * adalah sudut horizontal antara bagian utara meridian pengamat dan arah dari titik pengamatan ke objek.

Di antara semua variabel, kekuatan penjelas terbesar dalam memprediksi risiko serangan adalah tepatnya jarak ke unit terdekat sebelum mangsa (target serangan), diikuti oleh faktor jarak ke unit terdekat di belakang mangsa dan perbedaan arah pergerakan dengan unit terdekat di depan.


Video pengamatan beberapa varian serangan predator pada mangsa tertentu.

Risiko menjadi korban serangan predator minimal jika unit berada di tengah-tengah kelompok, jarak antara itu dan unit tetangga di depan dan belakang cukup kecil, dan arah pergerakan semua unit adalah sama. Bantalan unit tetangga tidak memiliki banyak efek pada risiko serangan. Dengan kata lain, itu cukup antara dua unit produksi untuk meningkatkan peluang Anda untuk tidak dimakan.

Akibatnya, menurut data pemodelan, predator menyerang mangsa tertentu bukan karena kebetulan, tetapi risiko mangsa adalah karena posisinya dalam kelompok, perbedaan arah gerakan dan bantalan tetangga (faktor pengaruh kecil).

Selain itu, pemangsa dapat memilih siapa yang akan diserang, yaitu, jangan langsung menyerang. Pilihan korban akan tergantung tidak hanya pada informasi yang tersedia tentang grup saat ini, tetapi juga ketika mempertimbangkan kemungkinan perubahan dalam konfigurasinya di masa depan. Artinya, predator dapat menunggu saat yang tepat untuk menyerang, berdasarkan pola perilaku kelompok atau mangsa individu.

Untuk menguji teori ini, para ilmuwan menganalisis hasil simulasi yang melibatkan predator hidup dan mangsa buatan. Itu perlu untuk menghitung pola perilaku mangsa yang paling sering digunakan oleh predator untuk menyerang atau dia menyerang secara acak.

Analisis data (lebih dari 19.000 sampel) menunjukkan bahwa predator memilih momen tertentu untuk serangan ketika ada lebih banyak unit tunggal di sekitarnya.


Gambar No. 3

Grafik di atas menunjukkan proporsi serangan tergantung pada posisi mangsa. Lingkaran adalah indikator serangan selama pengamatan eksperimental. Area berwarna pada grafik menunjukkan distribusi dari persentase serangan yang diharapkan untuk setiap posisi mangsa: jika predator menyerang korban secara acak dalam kasus yang sama seperti dalam serangan yang diamati (area yang lebih gelap) atau dalam sampel simulasi yang dipilih (area yang lebih terang).

Jika serangan yang diamati (lingkaran) berada di luar area berwarna, maka menargetkan predator ke mangsa tertentu adalah selektif dan tidak disengaja.

Untuk seorang kenalan yang lebih mendetail dengan nuansa penelitian, saya sangat menyarankan agar Anda melihat laporan para ilmuwan dan bahan - bahan tambahan untuknya.

Epilog

Studi ini adalah bukti nyata pertama dari sebuah teori yang mengklaim bahwa seorang individu di kepala kelompok berada pada risiko lebih besar dari serangan oleh predator. Pada saat yang sama, risiko dapat dikurangi jika pemimpin berada pada jarak yang cukup kecil dari individu yang dipimpinnya. Para ilmuwan juga mengkonfirmasi fakta bahwa berada dalam kelompok (bahkan dalam posisi kepemimpinan) jauh lebih aman daripada bergerak secara individu.

Dengan demikian, pemimpin kelompok tidak hanya harus berhati-hati dalam mencapai tujuan (misalnya, mencari makanan), tetapi juga memantau integritas kelompok, yaitu konstruksinya, yang sangat penting tidak hanya untuk individu yang dipimpinnya, tetapi untuk kelangsungan hidupnya sendiri. Di masa depan, para peneliti bermaksud untuk mencari tahu tindakan apa yang harus dilakukan pemimpin kelompok untuk mencapai tujuan di atas.

Karya ini, tentu saja, tidak bisa disebut wahyu, tetapi itu memberikan data nyata yang mengonfirmasikan apa yang sebelumnya hanya teori yang belum diuji dalam praktik. Menjadi seorang pemimpin berarti mengetahui apa yang dibutuhkan seluruh kelompok. Menjadi pemimpin itu menguntungkan sekaligus berbahaya - Anda bisa mendapatkan makanan terlebih dahulu, atau Anda bisa menjadi yang pertama. Terlepas dari risiko yang menyertai kepemimpinan di alam liar, hewan terus membentuk kelompok di mana ada pengikut dan pemimpin. Mungkin, pada tingkat genetik tertentu, mereka memahami bahwa peluang bertahan hidup dalam kelompok lebih besar daripada secara terpisah, bahkan jika Anda seorang pemimpin.



Terima kasih telah menonton, tetap ingin tahu dan memiliki akhir pekan yang hebat semuanya, kawan. :)

Terima kasih telah tinggal bersama kami. Apakah Anda suka artikel kami? Ingin melihat materi yang lebih menarik? Dukung kami dengan melakukan pemesanan atau merekomendasikannya kepada teman-teman Anda, diskon 30% untuk pengguna Habr pada analog unik dari server entry-level yang kami buat untuk Anda: Seluruh kebenaran tentang VPS (KVM) E5-2650 v4 (6 Cores) 10GB DDR4 240GB SSD 1Gbps dari $ 20 atau bagaimana membagi server? (opsi tersedia dengan RAID1 dan RAID10, hingga 24 core dan hingga 40GB DDR4).

VPS (KVM) E5-2650 v4 (6 Cores) 10GB DDR4 240GB SSD 1Gbps hingga musim panas gratis ketika membayar untuk jangka waktu enam bulan, Anda dapat memesan di sini .

Dell R730xd 2 kali lebih murah? Hanya kami yang memiliki 2 x Intel Dodeca-Core Xeon E5-2650v4 128GB DDR4 6x480GB SSD 1Gbps 100 TV dari $ 249 di Belanda dan Amerika Serikat! Baca tentang Cara Membangun Infrastruktur Bldg. kelas menggunakan server Dell R730xd E5-2650 v4 seharga 9.000 euro untuk satu sen?