鱼群移动依靠随机的互相模仿

一群鲹。 （图片来源：Milos Prelevic/Unsplash）

由新南威尔士大学（UNSW）联合领导的一组科学家发现，鱼群的移动是通过互相模仿以及随机改变方向，而不是计算与适应群体的平均方向。

在《自然物理》（Nature Physics）杂志上发表的一项研究中，来自澳大利亚、印度和英国的一个国际研究小组阐明了鲷鱼群集体运动队列的行为学，这为研究鱼群的动力学和其他动物潜在的协调行为提供了新的视角。

新南威尔士大学科学系的Richard Morris博士说：“在我们研究的鱼中，鱼群的形成是由噪音引起的，”他是这项研究的共同负责人，也是新南威尔士大学的单一分子科学、欧洲分子生物学实验室（EMBL）澳大利亚小组的负责人。他说，“在这种情况下，噪音指的是个体鱼之间相互作用产生的随机性。”

在这项研究中，研究人员首次提出了噪音诱导排序的实验证据，这在以前只是一种理论可能性。这个由生态学家、物理学家和数学家组成的跨学科团队，通过结合他们的学科的能力，将实验与计算机模拟与分析相结合的方式实现了这一目标。

Morris说：“理论上，每个人都知道噪音诱导排列的现象可能存在，但在实践中我们却很少发现它。只有当研究中的个体能够真正做出决定时，你才能观察到它。例如，你不会在研究电子或粒子时发现这种由噪音引起变化的行为。”这个新模型与广泛认可的鱼群行为和羊群效应中的“移动平均”理论相矛盾，旧理论假设动物能够估计群体的总体方向。

Morris博士解释道：“每条鱼在任何时候都只会和一条鱼互动。它们要么自发地改变方向，要么模仿另一条鱼的方向。计算鱼群的平均方向——这是目前流行的理论——对鱼来说可能太复杂而无法计算。”

为了研究其中的行为动力学，研究人员拍摄了15条、30条和60条慈鲷的鱼群，通过跟踪它们的轨迹以分析集结成群或群体移动背后的机制。

Morris博士说：“小鱼群比大鱼群能更连贯的移动。这是违反直觉的，因为个体互动的随机性或者噪音，在小群体中比在大群体中扮演着更重要的角色。”

通常，当研究人员解释数据时，噪音是一个不相关的因素，它会模糊信息和分散注意力，就像为了获得更清晰的照片而试图消除的太阳眩光一样。

而在这种情况下，Morris博士解释说，两条鱼之间的随机模仿行为产生了一种不同的噪音，这实际上推动了它们高度协调的行为。这一新的发现强调了噪音的重要性，表明噪音可以包含鱼类和其他动物的行为动力学的一些重要信息。

“在这里的信号就是噪音。如果你完全忽略这些波动，你就根本无法解释鱼群现象。”

除了鱼类的行为，这一发现还有可能重塑人们对动物集体运动的理解，并促使研究者改变对行为动力学研究中如何对待噪音的态度。

翻译：王麟涛

审校：戴晨

引进来源：新南威尔士大学