Estorninos atacados por un halcón peregrino. Fotografía por Manuel Presti

El paso del movimiento individual al colectivo, autoorganizado y ordenado como el que muestran colonias de bacterias, enjambres de insectos, bandadas de aves y bancos de peces, entre otros, puede explicarse en términos de supervivencia: como una respuesta de protección de los organismos en contra de sus depredadores. No obstante, esta explicación es parcial, ya que todo aquel proceso que genere un comportamiento de huida y/o persecución (como el canibalismo) entre los miembros de un grupo numeroso, puede dar pie a un movimiento colectivo. Incluso parece ser un fenómeno tan común y extendido que surge “espontáneamente” en simulaciones de sistemas de partículas con autopropulsión al incluir simplemente como principio de interacción de colisiones  inelásticas.

Migración mediada por canibalismo

Langosta (Schitocerca gregaria). Wikicommons

La langosta del desierto (Schitocerca gregaria) ha sido una pieza clave para desentrañar los mecanismos generales que subyacen en el movimiento colectivo, a pesar de los efectos devastadores que causa como plaga al hombre en materia de alimentación y economía. Estos artrópodos antes de ser adultos -etapa en la cual vuelan y causan más estragos a las cosechas- son juveniles no alados, solitarios y relativamente quietos que al aumentar en número forman “espontáneamente” grupos coordinados que marchan a lo largo de varios kilómetros.
Al aumentar la densidad de juveniles, también se incrementa la probabilidad de encuentros entre vecinos. Como consecuencia, los recursos alimenticios disminuyen y los juveniles, antes tranquilos, empiezan a volverse impacientes y agresivos. En estas condiciones, las langostas desconfían unas de otras y huyen de las que se encuentran detrás por temor a ser devoradas. De esta manera, la marcha colectiva de las langostas juveniles se origina y es sostenida por medio de una conducta agresiva, el canibalismo.

Movimiento colectivo en 3D

La belleza del movimiento colectivo, su sincronía, puede ser apreciada cada tarde de invierno sobre la ciudad de Roma en donde millones de estorninos se dan cita para volar al unísono por horas, formando estructuras tridimensionales caprichosas, impresionantes, dignas para figurar en un cuadro de Van Gogh. Tal sincronía depende de la habilidad de los individuos en procesar la información recibida por medio de sus sentidos. Para que el movimiento colectivo se lleve a cabo de manera sostenida, la distancia entre individuos vecinos no debe ser tan pequeña pues se les dificultaría maniobrar, ni tan grande ya que el grupo se separaría: debe existir un equilibrio entre repulsión (huida, evitar percances) y cohesión (persecución, evitar separarse del grupo). Para alcanzar esta meta cada individuo debe cambiar continuamente de velocidad y mantenerse alineado tomando como referencia la dirección de movimiento de sus vecinos. Por eso el movimiento colectivo puede ser considerado un proceso de retroalimentación negativa: un balance entre la habilidad de influir y ser influido.

En el caso de un movimiento colectivo en 3D la mayor probabilidad de que un vecino se encuentre con otro es hacia los lados y no entre el de atrás y el de adelante como en el caso de las langostas. En una bandada de estorninos, un individuo puede interaccionar hasta con siete vecinos cercanos, como si formaran una “célula”. La distribución de la posición angular entre los miembros de estas “células” tiende a ser anisotrópica (no homogénea). No obstante al aumentar el número de individuos a más de siete, la distribución se va haciendo isotrópica (homogénea). Es debido a esto que el movimiento de todo el colectivo de aves en una bandada da la impresión de que funciona como un “superorganismo” a pesar de no haber un control centralizado.

Beneficios de volar en grupo

Pelicanos en formación. por Tomas Castelazo.

Aerodinámicamente los costos de vuelo de los miembros de un grupo en formación son menores comparados con los costos asociados a un organismo solitario. Por ejemplo, los pelícanos blancos (Pelecanus onocrotalus) al volar una cierta distancia en una formación en “V” disminuyen sus latidos de corazón y frecuencia de aleteo y por consecuencia los costos metabólicos, en comparación con los mostrados por pelícanos solitarios.

Epílogo

La importancia del estudio de los mecanismos del movimiento colectivo es que puede desembocar en el control y manejo de plagas de insectos y disminuir los efectos perjudiciales en el hombre, con relación a la calidad de vida y la economía de ciertos países. Además puede servir para el desarrollo de nuevas tecnologías, desde enjambres de robots para la exploración de lugares complejos y de ambientes variables, hasta el desarrollo de modelos para predecir las tendencias económicas en la bolsa de valores.

VMO

Referencias

• Bazazi, S. Buhl, J., Hale, J. J., Anstey, M., L., Sword, G. A., Simpson S.J. and I.D. Couzin 2006. Collective motion and cannibalism in locust migratory bands Curr. Biol. 18: 735-739.
• Romanczuk, P., Couzin, I. D. and L. Schimansky-Geier 2009. Collective motion due to individual escape and pursuit response. Phys. Rev. Lett. 102:010602-1-4.
• Weimerskirch H., Martin J., Clerquin Y., Alexandre P. and S. Jiraskova 2001. Energy saving in flight formation. Nature. 413, 697-698.
• Feder, T. 2007. Statistical physics is for the birds. Physics today 60: 28-30.
• Swarm - Natures Incredible Invasions de la BBC (Este video es muy ilustrativo sobre el movimiento colectivo en animales)