Eläinten kollektiivinen käyttäytyminen – laumat, parvet ja niiden säännöt
Tutki eläinten kollektiivista käyttäytymistä: laumat, parvet, niiden säännöt, kommunikaatio ja päätöksenteko — miten ryhmäkäyttäytyminen tukee selviytymistä ja sopeutumista.
Eläinten kollektiivinen käyttäytyminen kuvaa ja analysoi eläinryhmien käyttäytymistä. Näissä ryhmissä eläimet ovat usein kaikki samaa lajia. Esimerkiksi kalaparvi koostuu enimmäkseen samantyyppisistä kaloista ja lintuparvi samantyyppisistä linnuista. Lauma on suuri ryhmä sorkkaeläimistä koostuvia, kasvinsyöjänäköisiä nisäkkäitä.
Eläimillä on taipumus käyttäytyä yhdessä, koska ryhmäytymisestä seuraa monia etuja. Ryhmä voi toimia eri tavalla kuin yksittäinen eläin: sen liikkeet, päätökset ja reagointi ympäristöön syntyvät monen yksilön vuorovaikutuksesta. Eläinten kollektiivisessa käyttäytymisessä pyritään ymmärtämään, mitkä yksinkertaiset säännöt ohjaavat yksilöitä, miten kommunikointi tapahtuu ja miten ryhmän päätökset syntyvät ilman keskitettyä johtoa.
Miten ryhmä toimii – säännöt ja vuorovaikutus
Useimmissa kollektiiveissa yksilöt noudattavat muutamaa perusperiaatetta, jotka yhdessä tuottavat koordinoitua käyttäytymistä. Näitä voidaan kuvata yksinkertaisina säännöiksi:
- Seuraaminen ja suuntautuminen (alignment): yksilöt pyrkivät suuntaamaan liikkeensä läheisten naapuriensa kanssa.
- Läheisyyden säätely (cohesion): yksilöt pyrkivät pysymään lähellä ryhmää eivätkä harhautumaan kauas.
- Etäisyyden pitäminen (separation): estetään törmäykset ja kilpailu pitämällä riittävä välimatka muihin.
Näiden periaatteiden lisäksi vuorovaikutus voi perustua eri viestintämuotoihin: visuaalisiin ärsykkeisiin, ääniin, hajuihin tai kosketukseen. Joissain lajeissa muutama "informed" yksilö, joilla on tietoa resurssien sijainnista, voi ohjata koko ryhmän suuntaa ilman, että kukaan on selkeä johtaja.
Miksi ryhmäytyminen on hyödyllistä
- Petojen välttäminen: parvet ja laumat voivat hämätä saalistajaa, tarjota varoitusjärjestelmän ja vähentää yksilön saalistusriskiä (ns. dilution effect).
- Ruokailun tehokkuus: ryhmä löytää ja käyttää ravintoalueita tehokkaammin; esimerkiksi kalaparvet voivat hyödyntää veden virtausta tai lintuyhdyskunnat löytävät hyvät ruokapaikat nopeammin.
- Liikkumisen optimointi: suurten eläinryhmien yhteisliike, kuten muuttolinnut tai pesimämatkat tekevät pitkistä siirtymistä energiatehokkaampia.
- Lisääntymis- ja sosiaaliset edut: parvessa yksilöt löytävät helpommin pareja ja voivat harjoittaa yhteisöllistä kasvattamista tai puolustusta.
Esimerkkejä ja erityispiirteitä
- Kalaparvet: näyttävät uskomattoman synkronoitua liikettä; pienet paikalliset havainnot leviävät nopeasti koko ryhmään.
- Lintuparvet: muotoutuvat reagoinnin ja aerodynamiikan yhdistelmän kautta; jotkin lajit muodostavat tiheitä tankkeja tai levittäytyneitä muodostelmia.
- Laumat (sorkkaeläimet): liikkuvat usein yhdessä suojautuakseen petoeläimiltä ja löytääkseen laidunalueita; sosiaalinen hierarkia voi vaikuttaa liikkeen suuntaan.
- Hyönteisparvet ja pölyttäjäkolonit: mehiläiset ja muurahaiset käyttävät kemiallista viestintää ja työnjakoa monimutkaisten yhteisötoimintojen ylläpitoon.
Päätöksenteko ryhmässä
Päätöksenteko voi olla demokraattista (laajasti jakautuvaa) tai perustua muutaman yksilön vaikutukseen. Joissain tilanteissa esiin nousee ns. konsensus, jossa useat pienet viestit ja havainnot yhdistyvät ja tuottavat yhden yhteisen toiminnan. Tutkimukset ovat osoittaneet, että ryhmän koko, yksilöiden tietoisuus ja kommunikaation kanavat vaikuttavat siihen, miten nopeasti ja tehokkaasti päätös syntyy.
Haitat ja rajoitukset
Ryhmäytyminen ei ole aina yksinomaan hyödyllistä. Haittoihin kuuluvat muun muassa:
- taudit ja loiset leviävät helpommin tiheissä ryhmissä,
- kilpailu ravinnosta voi lisääntyä,
- suuri ryhmä voi olla helpompi havaita saalistajille tai ihmisille,
- joukkoissa voi syntyä virhepäätöksiä, jos liian monet seuraavat virheellistä yksilöä.
Sovellukset ja tutkimus
Eläinten kollektiivisen käyttäytymisen tutkimus on vaikuttanut moniin ihmisaloin: robotiikkaan (yhteistoimivat robotit), datatieteeseen (ryhmädynamiikan mallintaminen), turvallisuustutkimukseen (joukkoliikenteen ja väkijoukkojen hallinta) sekä luonnonsuojeluun (lajien liikkumisen ja elinympäristövaatimusten ymmärtäminen). Yksinkertaiset mallit, kuten Boids-algoritmi, näyttävät miten muutamasta säännöstä voi syntyä monimutkaista ja joustavaa ryhmäkäyttäytymistä.
Yhteenvetona: eläinten kollektiivinen käyttäytyminen perustuu usein yksinkertaisiin paikallisiin säännöihin ja viestintään. Se tarjoaa merkittäviä etuja, mutta myös riskejä, ja sen ymmärtäminen auttaa sekä biologeja että insinöörejä suunnittelemaan parempia järjestelmiä luonnossa ja teknologisissa sovelluksissa.
Kottarainen parvi auringonlaskun aikaan Tanskassa
Kultahippujoukkojen parvi
Termin soveltamisala
Periaatteessa kokoaikaiset kolonialistiset eläimet kuuluvat tähän luokkaan, mutta käytännössä tässä yhteydessä kiinnostuksen kohteena ovat lajit, jotka muodostavat tilapäisiä ryhmiä. Siirtolaiseläimiä on tutkittu jo vuosien ajan, ja ne perustuvat yleensä jonkinlaiseen perhesuhteeseen. Tilapäinen kollektiivikäyttäytyminen on tunnettu ilmiö, mutta sitä on tähän asti tutkittu vähän.
Eri toiminnot
Seuraavassa on ehdotettu erilaisia toimintoja:
1. Suojelu petoeläimiltä.
1.1 Kalaparvi on paremmin suojattu saalistukselta kuin yksittäinen kala: ks. parveilu ja parveilu. Yksi tapa, jolla kalakannat tai lintuparvet voivat estää saalistajia, on "saalistajan hämmennystekijä". Tämä teoria perustuu ajatukseen, että saalistajien on vaikea erottaa yksilöitä ryhmistä, koska liikkuvat kohteet aiheuttavat saalistajan näkökanavan aistien ylikuormituksen.
1.2 Toinen mahdollinen petoeläinryhmittymien vaikutus on "monisilmäisyys" -hypoteesi. Ryhmän koon kasvaessa ympäristön tarkkailu saalistajien varalta jakautuu monille yksilöille. Tämä lisää valppautta ja antaa enemmän aikaa yksilölliselle ruokailulle.
1.3 Kolmas mahdollisuus on ns. kohtaamisen laimennusvaikutus. Hamilton ehdotti, että eläinten ryhmittyminen johtuisi "itsekkäästä" petoeläimen välttelystä ja olisi eräänlainen suojautumisen muoto. Toinen teorian muotoilu oli välttelyn ja laimenemisen yhdistäminen. Ehdotettiin, että potentiaaliset saaliseläimet saattaisivat hyötyä yhdessä elämisestä, koska saalistaja törmää harvemmin sattumalta yhteen ryhmään kuin hajallaan olevaan jakaumaan. Hyökkäyksen osalta ajateltiin, että saalistaja syö tietyn eläimen epätodennäköisemmin, kun paikalla on suurempi määrä yksilöitä. Yhteenvetona voidaan todeta, että yksilöllä on etua, jos se kuuluu suurempaan kahdesta ryhmästä (olettaen, että havaitsemisen ja hyökkäyksen todennäköisyys ei kasva suhteettomasti ryhmän koon kasvaessa).
2. Parempi ravinnonhankinta: Kalalauma tai eläinryhmä on parempi ruokailussa.
3. Helpompi liikkuminen: Eläinryhmät, jotka liikkuvat yhdessä (kuten kalat tai linnut), säästävät energiaa. Monet suuremmat linnut lentävät parvissa. Parvissa lentäminen auttaa vähentämään energiantarvetta. Monet suuret linnut lentävät V-muodostelmassa, mikä auttaa yksilöitä säästämään 12-20 prosenttia energiasta, jonka ne tarvitsisivat lentäessään yksin. Punasotkien Calidris canutus ja Dunlins Calidris alpina havaittiin tutkatutkimuksissa lentävän parvissa 5 kilometriä tunnissa nopeammin kuin yksin lentäessään.
4. Sosiaalinen vuorovaikutus: Tämä on nähtävissä kalojen, kuten silakan, kohdalla. Jos eläin erotetaan ryhmästä, se kokee stressiä.
5. Muuttolintujen tai valtaviin parviin kerääntyvien lintujen, kuten staraiden, kohdalla on erityisiä tekijöitä. Lintujen käyttäytymisessä on suurempi oppimiskomponentti kuin kalojen käyttäytymisessä. Edellä lueteltujen tekijöiden lisäksi on mahdollista, että muuttolintuparvet ovat hyviä opettamaan ensikertalaisille linnuille, miten muutto onnistuu. Erityiset reitit voivat olla geneettisesti ohjelmoituja tai eriasteisesti opittuja. Edestakaisella ja paluumuutolla käytettävät reitit ovat usein erilaisia.
Aavikkohaikara, Schistocerca gregaria: uros (ylhäällä) ja naaras (alhaalla) parittelevat.
Parvet
Tavallinen termi hyönteisille, jotka eivät aina ole kiinteässä pesäkkeessä vaan liikkuvat suurina joukkoina, on parvi. Tästä on monia hyviä esimerkkejä. Esimerkiksi armeijan muurahaiset. Parhaiten tutkittu on heinäsirkka.
Heinäsirkkojen parveilu
Heinäsirkat ovat Acrididae-heimoon kuuluvien lyhytsarvisten heinäsirkkojen parveiluvaihe. Nämä lajit voivat lisääntyä nopeasti sopivissa olosuhteissa. Sitten ne kokoontuvat suuriksi ryhmiksi ja muuttuvat vaeltaviksi. Ne muodostavat nymfeinä joukkoja ja aikuisina parvia, jotka molemmat voivat kulkea pitkiä matkoja, tuhota nopeasti peltoja ja vahingoittaa suuresti satoa.
Heinäsirkka- ja heinäsirkkalajien välillä ei ole taksonomista eroa, ja englanninkielessä termiä "locust" käytetään heinäsirkkalajeista, jotka muuttuvat morfologisesti ja käyttäytymismalliltaan väkijoukkoon kasautuessaan muodostaen parvia tai hoppereita. Näitä muutoksia eli vaihepolymorfismia pidettiin aluksi erillisinä lajeina.
Oxfordin yliopistossa tehty tutkimus osoitti, että parveilu on reaktio tilanahtauteen. Takajalkojen lisääntynyt kosketusärsytys aiheuttaa serotoniinipitoisuuden nousua. Tämä saa heinäsirkan muuttamaan väriään, syömään paljon enemmän ja lisääntymään paljon helpommin. Heinäsirkan muuttuminen parveilevaksi lajiksi aiheutuu useista kosketuksista minuutissa neljän tunnin ajan. On arvioitu, että suurimmat parvet ovat kattaneet satoja neliökilometrejä ja koostuneet monista miljardeista heinäsirkoista. Heinäsirkkavaarat esiintyvät sekä Raamatussa että Koraanissa, mukaan lukien yksi Raamatun Egyptin vitsaus, jossa heinäsirkat söivät kaikki Egyptin sadot.
Suurten ryhmien mallintaminen
Usein lauman eläinten ajatellaan noudattavan yksinkertaisia sääntöjä, kuten seuraavia
- Liiku samaan suuntaan kuin naapurisi
- Pysy lähellä naapureitasi
- Älä törmää naapureihin
Viimeaikaiset tutkimukset ovat osoittaneet, että eläin valitsee vain viidestä seitsemään muuta eläintä ja mukautuu niiden kanssa. Tämä näyttää olevan riippumaton etäisyydestä. Toinen mahdollinen lähestymistapa mallintamiseen on sanoa, että kaikki tietyn etäisyyden sisällä olevat eläimet seurataan linjausta varten.
Kuusi kehitysvaihetta vastakuoriutuneesta nymfistä täysin siivekkääksi aikuiseksi. (Melanoplus sanguinipes)
Pienet sosiaaliset ryhmät
Kädelliset ovat hyvä esimerkki eläimistä, jotka elävät lähes aina pienissä ryhmissä. Ryhmät perustuvat perheeseen, perheryhmään tai dominoivan uroksen "omistamiin" naaraisiin ja jälkeläisiin.
Kysymyksiä ja vastauksia
K: Mitä on eläinten kollektiivinen käyttäytyminen?
V: Eläinten kollektiivinen käyttäytyminen on tutkimus, jossa tutkitaan eläinryhmien, yleensä saman lajin, käyttäytymistä ja sitä, miten ne ovat vuorovaikutuksessa ja toimivat yhdessä.
K: Voitko antaa esimerkin kollektiivisesta eläinten käyttäytymisestä?
V: Kyllä, kalaparvi tai lintuparvi ovat esimerkkejä eläinten kollektiivisesta käyttäytymisestä.
K: Miksi eläimillä on taipumus käyttäytyä ryhmissä?
V: Eläimet käyttäytyvät ryhmissä, koska se tarjoaa niille etuja, kuten paremman turvallisuuden tai resurssien saatavuuden.
K: Käyttäytyvätkö eläinryhmät eri tavalla kuin yksittäiset eläimet?
V: Kyllä, eläinryhmät käyttäytyvät eri tavalla kuin yksittäiset eläimet, koska ne työskentelevät yhdessä ja kommunikoivat keskenään saavuttaakseen yhteisen tavoitteen.
K: Mitä eläinten kollektiivisen käyttäytymisen tutkimuksella pyritään selvittämään?
V: Eläinten kollektiivisen käyttäytymisen tutkimuksella pyritään selvittämään, mitä sääntöjä kukin eläin noudattaa, miten se kommunikoi ryhmän muiden jäsenten kanssa ja miten päätökset tehdään ryhmässä.
K: Mikä on lauma?
V: Lauma on suuri joukko sorkkaeläimistä koostuva kasvinsyöjä nisäkkäiden ryhmä.
K: Ovatko ryhmään kuuluvat eläimet yleensä samaa lajia?
V: Kyllä, ryhmään kuuluvat eläimet ovat yleensä samaa lajia.
Etsiä