椋鸟群中个体鸟类的扩散

群集是集体动物行为的一个典范示例，其中去中心化的交互规则引发了全局有序状态。在从自组织中涌现出有序的过程中，我们发现了生物系统（如鸟群）与某些物理系统（如铁磁体）之间的相似性。在这两种情况下，个体与邻居对齐的倾向都引发了极化状态。然而，存在一个关键区别：动物群体内的交互网络不一定随时间固定，因为每个个体都在移动并可能改变其邻居。因此，生物和物理系统中的动态交互机制可能大不相同，这不仅是因为个体实体在复杂性上的巨大差异，还因为个体间运动的潜在作用。为了评估这种机制的相关性，有必要获得关于群体内个体之间相对移动程度的定量实验信息。在这里，通过使用对椋鸟的野外观察数据，我们研究了鸟群内个体鸟类的扩散特性，并探讨了扩散对交互网络动力学的影响。我们发现鸟类的扩散速度快于布朗粒子（超扩散），并且以强烈各向异性的方式进行。我们还发现，邻居随时间的变化完全是扩散的结果，因此似乎没有实施任何保持邻居的特定机制。最后，我们研究了鸟群边缘鸟类的扩散特性。我们发现这些个体在边缘停留的时间显著长于基于纯扩散模型的预期，这表明存在某种鸟类必须跨越的障碍才能从边缘过渡到内部。