鸽群中的层级群体动力学

成群结队旅行的动物展现出各种迷人的运动模式，这些模式被认为是群体成员之间微妙的局部相互作用的结果。尽管通过从移动个体收集高分辨率时空数据来研究和解释集体运动现象是最有信息量的方法，但由于相关的技术困难，此类数据非常稀少，并且在自然环境中长距离群体运动的数据几乎不存在。在此，我们展示了实验的结果，其中通过高分辨率轻量级GPS设备获得了多达10只信鸽在飞行中的轨迹记录，并使用受统计物理学常见方法启发的各种相关函数进行了分析。我们从关于成对相互作用中主导角色的数据中发现了一个明确的群体成员层级，该层级基于鸟类方向选择之间的特征延迟时间来定义。鸽子在群体中的平均空间位置与其在层级中的位置密切相关，并且鸟类对主要通过左眼感知的同种个体反应更快——这两个结果揭示了在群体中占据不同位置的鸟类扮演着不同的角色。从进化的角度来看，我们的结果表明，群体飞行的层级组织可能比平等组织更有效，至少对于那些允许群体成员之间进行规律成对相互作用的群体规模而言，在这种规模下，领导者-追随者关系得以持续体现。