Skip to content Skip to navigation

Hayvan Sürülerinin ve Kümelerinin Kolektif Davranışları II

Dr. Mahir E. Ocak
21/06/2018 - 10:00

Yazımızın ilk bölümünde hayvanlardaki kolektif davranışlarla ilgili genel bilgiler vermiştik. Bu bölümde ise konu hakkındaki güncel araştırmalardan bahsedeceğiz.

Güncel Araştırmalar

Günümüzde hayvanlardaki kolektif davranışlar üzerine çalışmalar yapan araştırmacılar, konuya bir fizikçi gibi yaklaşarak termodinamikten, malzeme biliminden, parçacık modellemeden ve istatistiksel mekanikten yararlanarak bir çözüm bulmaya çalışıyor. Örneğin Prof. Dr. Nicholas Ouellette’nin laboratuvarında yapılan deneylerde ortam koşullarındaki değişikliklere tatarcık kümelerinin verdikleri tepkiler gözlemleniyor. Saniyede yüzlerce fotoğraf çekebilen kameralar yardımıyla kümelerdeki her bir böceğin hareketleri takip ediliyor. Tatarcık kümelerinin oluşumunu tetikleyen şey ışık olduğu için, laboratuvarda otomatik olarak günde iki kez bir saat süreyle yanan bir lamba düzeneği kurulmuş. Tatarcıkların üzerinde kümelendiği doğal şeyler -örneğin ağaç kökleri ya da su birikintileri- yerineyse siyah renkli kumaş parçaları kullanılıyor. Lamba her yandığında onlarca tatarcık kumaş parçalarının üzerinde kümeleniyor. Deneylerden birinde yan yana konulan iki kumaş parçası yavaş yavaş ayrıldığında üzerindeki kümenin de ikiye ayrıldığı görülmüş. Bu durum kümenin malzemelerin esnekliğine benzer bir özelliğe sahip olduğu şeklinde yorumlanıyor. Yakın zamanlarda yapılan bir başka deneyse tatarcık kümelerinin sıvı-gaz faz dengesine benzer bir özelliğe sahip olduğunu gösteriyor. Kümenin merkezi kararlı bir yoğun faz gibi, dış kısımlarıysa gaz fazı gibi davranıyor. Tatarcıklar, tıpkı sıvı-gaz dengesindeki moleküller gibi, bu iki faz arasında gidip gelebiliyor.

Georgia Teknoloji Enstitüsü’ndeki laboratuvarında ateş karıncası kümeleri üzerinde çalışmalar yapan Prof. Dr. David Hu, Ouellette ile aynı yaklaşımı takip eden araştırmacılardan biri. Hu ve öğrencileri, yüzden fazla ateş karıncası içeren kümelerin hem katılara hem de sıvılara benzeyen çeşitli özelliklerini keşfetmişler. YouTube’da ateş karıncalarının katılara ve sıvılara benzeyen özellikleriyle ilgili Hu’nun laboratuvarında çekilmiş çeşitli videolar var. Ateş karıncaları vücutlarını bir araya getirerek yüzen sallar ya da kuleler gibi katılara benzer yapılar oluşturabiliyorlar. Aynı zamanda sıvılar gibi de akabiliyorlar. Örneğin bir videoda ateş karıncaları çaydanlıktan çay bardağına dökülürken görülüyor.

 

 

Hu ile birlikte araştırmalar yapan Dr. Craig Tovey ateş karıncaları, bal arıları ve başka canlıların kümeleri ile ilgili modeller kurmaya çalışırken çeşitli sistemlerde ortak olan bazı ilkeler gözlemlemiş. Birincisi, modeller gelecek ile ilgili tahmin yaparken geçmişte olanlara değil sadece o anki koşullara bakıyor. Bu durum analizleri kolaylaştırıyor. Ancak daha da önemlisi karıncalar, arılar, tatarcıklar, balıklar ve kümeler oluşturan diğer canlılar uzun süreli hafızaya sahip olmadıkları için aynı zamanda mantıklı da. Bu canlıların oluşturduğu kümeler bir sonraki hareketlerini belirlerken yakın çevrelerindeki uyaranlara tepki veriyorlar. İkincisi, Tovey rastlantısallığın önemli olduğunu fark etmiş. Örneğin ateş karıncası kümelerindeki böcekler daire biçiminde, yüzen bir sal yaparken rastgele yönlerde hareket ediyorlar. Bu dairesel yapılarda herhangi bir yönde hareket eden karınca sayısı hemen hemen aynı. Tovey, her bir karınca oluşturulan yapının tamamı hakkında fikir sahibi olmamasına rağmen ateş karıncası kümelerinin karmaşık yapılar inşa edebilmesini rastlantısallıkla açıklıyor.

“Ölçeklendirme yasaları”nın olup olmadığı hayvan kümelerinin davranışlarını belirleyen genelgeçer yasaların varlığıyla ilgili bir fikir verebilir. Roma’daki Karmaşık Sistemler Enstitüsü’nde çalışan Andrea Cavagna ve Irene Giardina hayvan kümelerinde ölçeklendirme yasalarının olduğuna dair bulgular elde ettiklerini söylüyorlar. Araştırmacılar tatarcıkları doğal ortamlarında yüksek hızlı kameralarla gözlemlemişler. Sonuçlar, tatarcıklar bir araya gelmeye başladıktan sonra, grup giderek daha büyük ve daha yoğun hale gelirken, tatarcıklar arasındaki etkileşimin hızla arttığını ve yeterli sayıda tatarcık bir yerde toplandığında kümeleşerek kolektif davranışlarda bulunmaya başladıklarını gösteriyor. Bu durum kümeleşmenin bir “beliren özellik” (gerekli koşullar sağlandığında ortaya çıkan bir özellik) olduğu ve dolayısıyla ölçeklendirme yasalarıyla tanımlanabileceği şeklinde yorumlanıyor. Örneğin bir küme büyürken kümedeki bireylerin sayısının yoğunluğu sabit kalıyorsa kümedeki birey sayısıyla kümenin hacmi arasında bir ölçek yasası vardır. Bu durum kümedeki birey sayısı ya da hacmin biri bilindiğinde diğerinin tahmin edilmesine imkân verir. Bu tarz ölçeklendirme yasalarının keşfedilmesi, verilerin analiz edilmesi ve tahmin yapılması için çok yararlı olacaktır. Örneğin bir küme hakkındaki bilgileri kullanarak farklı büyüklükteki başka bir kümenin davranışları hakkında tahminler yapmak mümkün hale gelecektir.

Eğer hayvan kümelerindeki her bir bireyin davranışlarını ve bireylerin birbirleriyle etkileşimlerini yönlendiren genelgeçer yasalar varsa da şu an için bilinmiyor. Ancak yapılan araştırmalardan insan toplulukları için de dersler çıkarmak mümkün. Örneğin konser salonlarındaki, üst geçitlerdeki ya da insanların bir araya geldiği diğer ortamlardaki kalabalıkları yönetmek için hayvan sürüleri ve kümeleri hakkındaki bilgilerden yararlanılabilir. Ayrıca karmaşık ağlar tasarlamaya çalışan mühendisler de bu bilgileri kullanabilir. Özellikle kontrollü, dağıtık sistemler tasarlama konusunda insanların pek başarılı olduğu söylenemez. Örneğin kışın soğuk havalarda bir havaalanının kapanması çoğu zaman bir ülkedeki tüm hava taşımacılığını aksatmak ya da bir elektrik direğinde arıza çıkması çok büyük bir alanda elektriklerin kesilmesi için yeterlidir. Hayvan sürüleri ve kümelerindeyse böyle büyük yıkımlara rastlanmaz. Örneğin göç eden bir kuş sürüsünden bir kuşun eksilmesi göçte hiçbir aksamaya neden olmaz. Hareketin yönetildiği bir merkez yoktur ancak yine de düzenli bir biçimde hareket etmeyi başarırlar. Kontrol yukarıdan aşağıya doğru değil, aşağıdan yukarıya doğrudur. İnsan kalabalıklarını yönetmek ya da karmaşık sistemler tasarlamak ve üretmek için hayvan sürüleri ve kümeleri hakkındaki bilgilerden yararlanmak mümkün.

 

Kaynak:

  • Ouellette, Jennifer, “Sounding out swarms”, Physics World, s. 34, Şubat 2018.

 

İlgili İçerikler

Ekoloji / Çevre Bilim

Yakın zamanlara B. Z. Houlton, S. L. Morford ve R. A. Dahlgren tarafından Science’ta yayımlanan bir çalışma, topraktaki azotun yaklaşık dörtte birinin kaynağının kayalar olabileceğine işaret ediyor. Elde edilen sonuçlar azot döngüsünü anlamanın yanı sıra iklim modelleri açısından da önemli olabilir.

Ekoloji / Çevre Bilim

Büyük Yeşil Duvar, Afrika’nın bir ucundan diğerine uzanarak çölün güneye doğru ilerleyişini durduracak geniş bir ağaç hattı oluşturma projesidir.

Ekoloji / Çevre Bilim

Bilim Genç Fotoğraflar köşesinde mayıs ayında objektiflerinizi yaşadığınız bölgeye özgü bitki türlerine odaklamanızı istemiştik. Bu süreçte #EndemikBitkiler etiketiyle Bilim Genç’te paylaştığınız fotoğraflar Bilim Genç ekibi tarafından değerlendirildi.

Ekoloji / Çevre Bilim

Geri dönüştürülebilir malzemelerin, örneğin alüminyumun, camın ya da plastiğin geri dönüşümünün hem çevre kirliliği hem de ham madde kaynaklarının azalması sorununa çözüm olabileceği düşünülüyor.

Ekoloji / Çevre Bilim

Yemyeşil ağaçlar, berrak bir dere, dere kenarında su içen ve dinlenen ceylanlar, her yeri kaplayan rengârenk çiçekler… Bu tasvir, hemen hemen hepimizin her gün gördüğü manzaraya değil bilgisayar ekranlarımızı süsleyen ekran koruyuculardan birine ait. Çünkü artık doğa şehrin çok ötesinde kaldı.

Ekoloji / Çevre Bilim

Plastik denildiğinde aklınıza ne geliyor? Alışveriş poşetleri, su şişeleri, oyuncaklar... Ancak hayatımızın neredeyse her alanında kullandığımız bu malzemeler çoğunlukla doğada kendiliğinden yok olmuyor.

Ekoloji / Çevre Bilim

Bilim Genç Fotoğraflar köşesinde haziran ayında objektiflerinizi çevrenizdeki doğal oluşumlara odaklamanızı istiyoruz. Fotoğraflarınızı Bilim Genç’te paylaşırken açıklama bölümüne #DoğalOluşumlar etiketini eklemeyi unutmayın.

Ekoloji / Çevre Bilim

Günümüzde dünyadaki enerji ihtiyacı çoğunlukla fosil yakıtlardan (örneğin petrol, kömür, doğal gaz) karşılanıyor. Fosil yakıt kaynakları sınırlıdır ve oluşmaları milyonlarca yıl sürer. Bu nedenle fosil yakıtlar yenilenebilir enerji kaynağı olarak kabul edilmez.

Ekoloji / Çevre Bilim

Yenilenebilir enerji kaynaklarından biri olan mikroalglerin gelecekte fosil yakıtların yerini alabileceği düşünülüyor. Mikroalgler aynı zamanda endüstri, ilaç ve tarım alanlarında kullanılan kimyasal maddeleri üretebilen önemli bir kaynak olabilir.

Ekoloji / Çevre Bilim

Bilim Genç Fotoğraflar köşesinde mart ayında objektiflerinizi suyun canlı yaşamın devamlılığındaki rolüne odaklamanızı istemiştik. Bu süreçte #SuveHayat etiketiyle Bilim Genç’te paylaştığınız fotoğraflar Bilim Genç ekibi tarafından değerlendirildi. Seçilen fotoğraflar aynı zamanda Facebook’ta ve Twitter’da Bilim Genç okurları tarafından oylandı.