Междисциплинарная исследовательская группа обратилась к физическим законам, которые управляют материей, чтобы изучить один аспект этого вопроса: как животные будут группироваться и путешествовать по своей территории по мере того, как территория, которую они разделяют с другими членами своего вида, сужается.Чтобы смоделировать поведение шимпанзе, ученые создали компьютерную модель, основанную на уравнениях, обычно используемых для описания движения атомов и молекул в ограниченном пространстве.«Мы подумали, что было бы интересно посмотреть, сможем ли мы использовать тот вид моделирования, который мы используем в физике для моделирования поведения животных», — сказал профессор физики Университета Буффало Сураджит Сен. «Мы были приятно удивлены тем, что это работает.
Наша модель показывает как конкуренция за важный ресурс — пищу — влияет на распространение шимпанзе в данной местности ».Симуляция успешно воспроизвела определенные модели поведения шимпанзе, описанные в академической литературе, которые исследователи наблюдали в дикой природе. В будущем модель может быть расширена, чтобы предсказать, как сокращение среды обитания может повлиять на популяции шимпанзе, сказал Сен.Он проводил исследование с Мэтью Уэстли, докторантом физики UB, и Аниндей Синха, доктором философии, экспертом по поведению приматов, который является профессором и деканом Национального института перспективных исследований в Бангалоре и старшим научным сотрудником Фонда охраны природы. в Майсуре, оба в Индии.
Моделирование шимпанзе как частиц
Как объясняет Уэстли, техника моделирования, которую использовала команда, была довольно простой.«Мы смоделировали каждого шимпанзе как частицу, которая чувствует притяжение или отталкивание к другим объектам поблизости», — сказал он. «Мы решили, что все шимпанзе будут привлечены к пище и будут отталкиваться от других шимпанзе, которые соревнуются за еду».Ключевым уравнением, используемым при моделировании, был Второй закон Ньютона, который гласил, что ускорение = сила / масса.
Шимпанзе были массой в уравнении, в то время как силы состояли из притяжения к пище и отталкивания от других шимпанзе. Присвоив значения каждой силе и определив расстояние, на котором силы начнут воздействовать на шимпанзе, команда смогла смоделировать направление и скорость, с которой животные будут двигаться по отношению к еде и друг к другу.
Исследование было опубликовано в сентябре 2014 года в книге «Самые длинные нити природы: новые рубежи в математике и физике информации в биологии», которую редактировали два исследователя из Национального института перспективных исследований.Как видно в природе«Модель эффективно воспроизводила поведение некоторых шимпанзе, наблюдаемое в природе», — сказал Синха.«После того, как симуляция проработала некоторое время и достигла состояния равновесия, мы увидели, что шимпанзе объединяются в отдельные группы на территории, как и в природе», — сказал он. «Мы также видели, как некоторые члены каждой группы мигрировали, чтобы присоединиться к другим группам, что является обычным поведением женщин в этом мужском обществе».
Исследователям также удалось расширить свою базовую модель, чтобы имитировать наблюдаемые характеристики группы шимпанзе в Гвинее, Западная Африка, у которых был ограниченный доступ к пище.Для этого команда внесла изменения, которые включали сокращение количества доступных источников пищи и привлечение самцов и самок шимпанзе друг к другу.В состоянии равновесия это расширенное моделирование показало, что многие шимпанзе-самцы покидают свою домашнюю группу, чтобы присоединиться к другой группе или бродить в одиночестве.
Такое поведение несколько необычно для самцов, которые, как правило, остаются в своих родных группах, но это именно то, что наблюдал один исследователь приматов, изучая шимпанзе в Гвинее более 20 лет.«Это умственный блок для нас — думать, что к живым существам можно относиться как к частицам, но на самом деле многие решения, которые принимают животные, основаны на базовом притяжении и отталкивании: влечении к пище и другим ресурсам и отталкивании от опасности», — сказал Сен. «Я бы не хотел философствовать дальше этого; это чистое совпадение, что модель работает».Более подробную информацию можно найти по адресу: http://www.worldscientific.com/worldscibooks/10.1142/9204#t=aboutBook