Fyzika ptačího hejna

Tento článek z roku 2010 zpětně přidáváme k tématu Hejno (Vesmír 9/2019)

Velká ptačí hejna často přitahují lidskou pozornost. Proč se tu najednou srotilo tolik ptáků a co je k sobě vlastně táhne? honí se jejich pozorovateli hlavou... Opravdu strhujícím zážitkem je však sledování manévrů špačků obecných před dosednutím nad nocoviště. Hejna čítající tisíce až statisíce kusů se doslova přelévají nad rákosinou či křovinami, sloužícími jako noční hřad, a vytvářejí tak rozmanité obrazce, jejichž prostorový dojem umocňuje neustále se měnící hustota jedinců v různých částech hejna. Nejfantastičtější podívaná pak nastane při útoku dravce – hejno se „vyboulí“ jako napnutý luk, jednotliví špačci se snaží dostat co nejdál od smrtících spárů, ale zároveň se celek jen zřídkakdy rozptýlí na menší skupiny.

Co se vlastně v hejnech špačků děje a co je drží pohromadě? Několikitalských fyziků využilo metodu trojrozměrné rekonstrukce hejna ze záznamů několika synchronně snímajících kamer. Zjistili, že složité pohyby celku jsou výsledkem interakcí vždy mezi několika málo jedinci, kteří letí nedaleko od sebe. Každý konkrétní pták se v této situaci může teoreticky řídit buď tím, co dělají všichni jedinci v určité vzdálenosti od něj, anebo tím, jak se chová určitý počet nejbližších jedinců bez ohledu na to, jak jsou od něj daleko.

Pokud by platila první možnost, znamenalo by to, že v případě větších vzdáleností mezi jedinci by hejno ztratilo svou soudržnost – pokud by se špaček ocitl třeba 3 m od nejbližšího souseda, začal by se chovat tak, jako by v žádném hejnu nebyl. Autoři studie však zjistili výraznou empirickou podporu pro druhou z možností. Každý pták se orientuje podle polohy šesti až sedmi nejbližších sousedů a je jedno, jestli se od něj nacházejí ve vzdálenosti jednoho nebo pěti metrů. Hejna řízená tímto typem interakcí jsou také daleko méně zranitelná při napadení predátorem.

Autoři simulovali různé typy sokolích náletů na formace špačků. Pravděpodobnost rozpadu hejna (a s ní úzce spojené riziko predace pro jednotlivce) byla podstatně vyšší, pokud by se jedinci v něm letící řídili pouze podle svých sousedů vyskytujících se v určité vzdálenosti.

Otázkou zůstává význam onoho klíčového počtu šesti až sedmi nejbližších jedinců. Proč ne třeba čtyři nebo deset? Je to totiž méně, než kolik špačků se v blízkém okolí libovolného jedince většinou vyskytuje. Pravděpodobně jde o optimální počet, který daný špaček dostatečně dobře vidí a rozeznává a který zároveň minimalizuje riziko predace. Interakce s méně jedinci by se nepřenesla do dostatečné vzdálenosti,s více jedinci by zase vzrůstala pravděpodobnost, že někteří zareagují „špatně“ a výsledný efekt „zkazí“. Rozeznání šesti až sedmi sousedních jedinců v hejnu je také dáno kapacitou šedé kůry mozkové u špačka obecného – průměrně inteligentní špaček se dopočítá do šesti, špaččí génius i do sedmi.

Ballerini N. et al., PNAS, DOI: 10.1073/pnas.0711437105