大规模鱼群中的自重组与信息传递
生物物理
2025-06-05 v2 统计力学
流体动力学
摘要
在运动动物群体中观察到的显著凝聚力和协调性，以及它们对威胁的集体响应，被认为是由无标度关联介导的，即群体中一个动物行为的变化会影响其他动物，无论它们之间的距离如何。但这些特征是否独立于群体规模？在此，我们研究了多达50,000个个体的计算模型中大规模鱼群的凝聚力和集体响应能力。我们表明，随着游泳者数量的增加，流体相互作用使鱼群失稳，产生不断分裂、离散和重新聚集的簇，类似于其生物对应体。我们计算了这些动态簇中的空间关联和信息传播速度。凝聚且极化的簇中的空间关联确实是无标度的，就像自然动物群体一样，但碎片化事件之前关联长度会减小，从而降低群体的集体响应能力，使其更容易受到捕食事件的影响。重要的是，在经历集体转向的群体中，方向变化的信息在线性时间内在线群成员间传播，这得益于个体间视觉交互的非互惠性。合并使每个簇内的信息传递速度加快数倍，而碎片化则使其减慢。我们的发现表明，流体相互作用可能在活体动物群体的群体规模调节、行为适应和扩散中发挥了重要作用。
引用
@article{arxiv.2505.05822,
title = {Self-reorganization and Information Transfer in Massive Schools of Fish},
author = {Haotian Hang and Chenchen Huang and Alex Barnett and Eva Kanso},
journal= {arXiv preprint arXiv:2505.05822},
year = {2025}
}