A flock of starlings flying over Rome. Credit: COBBS/CNR.
Un nuovo modello matematico spiega come i singoli uccelli di uno stormo regolano la loro velocità. Il modello, sviluppato dai ricercatori dell'Istituto dei Sistemi Complessi del Consiglio Nazionale delle Ricerche, si basa su diversi anni di dati sperimentali raccolti osservando gli storni in volo su Roma.
Come molti altri uccelli, gli storni sincronizzano i loro movimenti durante il volo in modo da poter rispondere collettivamente all'attacco di un predatore. Questo fenomeno si basa sull'imitazione. Ogni uccello adatta la sua direzione di volo e la sua velocità a quelle di circa una dozzina di uccelli che volano più vicino a lui. Quando un uccello cambia traiettoria o velocità, i suoi vicini lo imitano e il cambiamento si diffonde in tutto il gruppo. Finora, però, non era ben chiaro come i singoli uccelli regolassero la propria velocità all'interno del gruppo.
Il gruppo Collective Behaviour in Biological Systems (COBBS) del CNR di Roma ha costruito un database delle traiettorie di volo di uccelli e insetti, raccogliendo filmati provenienti da anni di osservazioni sul campo. Per quanto riguarda gli uccelli, i ricercatori hanno utilizzato un sofisticato sistema a tre telecamere poste su luoghi elevati di Roma, come i tetti dove gli storni fanno il nido, per catturare filmati ad alta risoluzione degli stormi mentre si muovono nel cielo.
Applicando metodi statistici ai dati delle traiettorie di volo, i ricercatori hanno scoperto1 che il comportamento collettivo degli storni può essere spiegato da un semplice modello, in cui ogni uccello vola a una velocità preferenziale di circa 43 km/h, quella che meglio si adatta alla sua struttura corporea. Il modello consente piccole variazioni intorno a questa velocità, ma impedisce variazioni maggiori, in modo che nessun uccello possa volare molto più veloce o molto più lento della velocità di riferimento. Il team ha utilizzato questa regola per creare un modello dello stormo in simulazione, verificando poi che i risultati erano simili a quelli osservati nei filmati degli uccelli reali.
"Nel prossimo futuro, il gruppo di ricerca potrebbe introdurre nel modello una descrizione della dinamica più fedele alla realtà, perché per ora è stata utilizzata una descrizione semplificata e questo modello può riprodurre solo quantità statiche", spiega Antonio Culla, dottorando COBBS in fisica alla Sapienza Università di Roma e uno degli autori dell'articolo. Il modello potrebbe essere applicato anche al comportamento collettivo di pesci o insetti, oppure potrebbe essere utilizzato per programmare la coordinazione dei droni nella robotica, aggiunge Culla.
