پرواز گروهی از تنهایی بهصرفهتر است؛ راز صرفهجویی ۴۱ درصدی انرژی کرکسها
پژوهشگران با شبیهسازی رفتار کرکسهای آندی، یکی از بزرگترین پرندگان جهان، دریافتهاند که پرواز گروهی در محیطهای غیرقابل پیشبینی میتواند مصرف انرژی این پرندگان را تا ۴۱ درصد کاهش دهد. این یافتهها علاوه بر درک بهتر رفتار جانوران، میتواند به توسعه سامانههای ناوبری پهپادها و رباتهای خودران نیز کمک کند.
جانوران برای یافتن غذا، آب، زیستگاه مناسب، جفت و مکانهای امن، ناچارند بهطور مداوم جابهجا شوند. از آنجا که حرکت انرژی زیادی مصرف میکند، بسیاری از گونهها در طول تکامل، راهکارهای زیستی و رفتاری مختلفی را برای کاهش هزینه انرژی توسعه دادهاند.
حفظ انرژی بهویژه در محیطهایی که منابع بهصورت نامنظم پراکنده شدهاند یا شرایط آنها دائماً تغییر میکند، اهمیت بیشتری پیدا میکند. پرندگان بزرگ هنگام پروازهای طولانی معمولاً بین دو شیوه پرواز جابهجا میشوند؛ اوجگیری (Soaring) که در آن با استفاده از جریانهای صعودی هوا و بدون بالزدن در آسمان باقی میمانند و گلاید (Gliding) که طی آن بدون بالزدن بهآرامی ارتفاع خود را کاهش میدهند.
در همین راستا، پژوهشگران دانشگاه کنستانس آلمان در مطالعهای تلاش کردند بررسی کنند که کرکسهای آندی (Vultur gryphus) چگونه هنگام پرواز در محیطهای متغیر و غیرقابل پیشبینی، مصرف انرژی خود را کاهش میدهند. نتایج این تحقیق که در نشریه Journal of the Royal Society Interface منتشر شده، نشان میدهد حرکت گروهی میتواند مزیت قابل توجهی برای این پرندگان داشته باشد.
پژوهشگران در مقاله خود نوشتهاند: «حرکت برای جانوران هزینهبر است و فشار تکاملی آنها را به سمت حرکت کارآمد سوق داده است، اما تصمیمگیری در محیطهای پراکنده و پویا همواره با عدم قطعیت همراه است. ما میزان صرفهجویی انرژی حاصل از استفاده از اطلاعات اجتماعی را برای کاهش هزینه حرکت اندازهگیری کردیم.»
شبیهسازی رفتار کرکسها در آسمان
برای انجام این پژوهش، محققان یک مدل رایانهای مبتنی بر عامل (Agent-Based Model) توسعه دادند که رفتار پروازی و تصمیمگیری کرکسهای آندی را بر اساس قوانین واقعی آیرودینامیک شبیهسازی میکند. در این مدل، هر پرنده بهعنوان یک عامل مستقل بر اساس مجموعهای از قواعد رفتاری از پیش تعیینشده عمل میکند.
پژوهشگران در این مدل، ارتفاع پرواز را نیز در نظر گرفتند تا حرکت پرندگان بهصورت توالیای از اوجگیری و گلاید در فضای سهبعدی شبیهسازی شود.
آنها همچنین بررسی کردند که هزینه رسیدن به یک مقصد مشترک چگونه تحت تأثیر استفاده از اطلاعات اجتماعی قرار میگیرد؛ اطلاعاتی که ممکن است از مشاهده پرندگان ثابت یا پرندگانی که بهصورت گروهی در حال حرکت هستند، به دست آید. علاوه بر این، راهبردهای مختلف پرواز، از حرکت آهسته و محتاطانه تا پرواز سریع و پرریسک، نیز مورد ارزیابی قرار گرفت.
پرواز گروهی تا ۴۱ درصد انرژی کمتری مصرف میکند
نتایج شبیهسازیها نشان داد پرندگانی که از اطلاعات بهدستآمده از سایر اعضای گروه استفاده میکنند، نسبت به پرندگانی که بهتنهایی پرواز میکنند، انرژی بسیار کمتری برای رسیدن به مقصد مصرف میکنند.
این مزیت بهویژه در محیطهایی که شرایط دائماً تغییر میکند و منابع بهصورت پراکنده قرار دارند، چشمگیرتر بود.
بر اساس نتایج این پژوهش، پرندگانی که رفتاری با ریسک متوسط داشتند و بیشترین استفاده را از اطلاعات سایر اعضای گروه میکردند، توانستند هزینه حرکت خود را تا ۴۱ درصد نسبت به پرواز انفرادی کاهش دهند.
به گفته پژوهشگران، این نتایج نشان میدهد اطلاعات اجتماعی میتواند ارزش سازگاری بالایی برای حرکت کارآمد در محیطهای پراکنده و غیرقابل پیشبینی داشته باشد.
یافتهای که میتواند به پهپادها هم کمک کند
نتایج این مطالعه نشان میدهد حرکت گروهی تنها مزیتی اجتماعی برای پرندگان نیست، بلکه راهکاری برای کاهش مصرف انرژی نیز محسوب میشود. پرندگان با مشاهده مسیر حرکت سایر اعضای گروه میتوانند مسیرهایی را انتخاب کنند که از نظر مصرف انرژی بهینهتر هستند.
یکی از ویژگیهای مهم مدل توسعهیافته در این پژوهش، ترکیب نظریههای کلاسیک پرواز با رفتار اجتماعی پرندگان است؛ رویکردی که میتواند برای مطالعه گونههای جانوری دیگر نیز به کار گرفته شود.
پژوهشگران معتقدند این دستاورد در آینده میتواند الهامبخش توسعه مدلهای محاسباتی و سامانههای ناوبری جدید برای پهپادها و رباتهای خودران باشد تا این تجهیزات نیز با استفاده از اصول مشابه، مصرف انرژی خود را کاهش دهند.
منبع: خبرآنلاین
