Uno stormo scuro di dunlin scattadritto su una palude, fino a quando appare uno smerlino e tutti virano nello stesso momento, facendo lampeggiare le loro parti inferiori bianche e luminose e riorganizzando il loro gruppo in una forma a clessidra con una rapidità scioccante. Un lontano mormorio di storni - e sì, questo è davvero il termine meraviglioso per un gruppo di questi uccelli spesso diffamati - 10.000 o più, rotola "come un'impronta digitale ubriaca attraverso il cielo", come scrisse il poeta Richard Wilbur, macchiando il crepuscolo orizzonte con la rapidità di una medusa pulsante.
Sin dai tempi primordiali le persone hanno osservato masse di uccelli che si muovono all'unisono e si sono chieste come lo fanno. Gli antichi romani avevano la loro spiegazione: gli dei, credevano, accennavano alle loro intenzioni nel modo in cui volavano gli uccelli. Scienziati dell'inizio del XX secolo, forse quasi altrettanto creduloni, cercavano concetti misteriosi e persino mistici come "telepatia naturale" o "anima di gruppo". “È pensiero trasfuso, trasferimento di pensiero, praticamente pensiero collettivo. Cos'altro può essere?" rifletté un naturalista britannico, piuttosto lamentosamente, nel 1931.
Guarda la galleria fotografica di accompagnamento di questo articolo
Molti uccelli si affollano, ovviamente. Ma solo una manciata relativa vola davvero insieme, creando ciò che il biologo dell'Università del Rhode Island Frank Heppner, negli anni '70, propose di chiamare "stormi di volo": vale a dire, linee o ammassi altamente organizzati. Pellicani, oche e altri uccelli acquatici formano linee e V, presumibilmente per sfruttare i fattori aerodinamici che consentono di risparmiare energia. Ma gli stormi più impressionanti sono senza dubbio quelli che formano grandi masse di forma irregolare, come storni, uccelli costieri e merli. Spesso volano a velocità di 40 miglia o più all'ora, e in un gruppo denso lo spazio tra di loro può essere solo un po' più lungo della loro lunghezza corporea. Eppure possono fare curve sorprendentemente acute che sembrano, a occhio nudo, essere condotte interamente all'unisono. Immagina di fare manovre evasive impreviste di concerto con tutti gli altri conducenti in rapido movimento intorno a te su una superstrada, e ti fai un'idea della difficoltà coinvolta.
Non c'è da stupirsi che gli osservatori siano stati lasciati a tentoni per una spiegazione. Quando Heppner, ora semi-pensionato, iniziò a studiare gli stormi di piccioni più di 30 anni fa, suggerì che comunicassero attraverso una sorta di "radio biologica" su base neurologica.
"Il fatto che non siamo stati cacciati dalla città è un'indicazione di quanto fossimo disperati nello spiegare queste cose", dice ora.
Oggi, tuttavia, le innovazioni tecnologiche, dalla fotografia ad alta velocità alle simulazioni al computer, hanno consentito ai biologi di visualizzare e analizzare gli stormi di uccelli come mai prima d'ora. Così ha una nuova ondata di interesse da parte di altri scienziati, inclusi matematici, fisici e persino economisti. Di conseguenza, i ricercatori sono più vicini che mai a entrare davvero nella mente del gregge.
"C'è molto che non sappiamo ora", dice Heppner, "ma penso che in realtà sapremo come e perché gli uccelli volano in gruppi organizzati entro cinque anni".
A un certo livello lo è stato a lungoovvio cosa succede quando gli animali sincronizzano i loro movimenti, siano essi anatre, gnu, aringhe o insetti sociali. Più occhi e orecchie significano maggiori opportunità di trovare cibo e maggiori possibilità di individuare un predatore in tempo.
È quando un predatore si lancia, però, che essere in mezzo alla folla ripaga davvero. Numerosi studi hanno dimostrato che le persone che viaggiano in gruppo sono quasi sempre più vulnerabili quando si allontanano da sole. Ciò è dovuto in gran parte alle cose sconcertanti che un assemblaggio può fare. Girandosi rapidamente o semplicemente inclinandosi leggermente sul proprio asse, i dunlin sono in grado di cambiare l'aspetto del loro piumaggio da scuro (le parti superiori) a chiaro (le loro parti inferiori), creando un rapido effetto lampeggiante che potrebbe spaventare o confondere i predatori. Gli studi hanno dimostrato che i merlin che cacciano gli uccelli costieri hanno in realtà più successo quando inseguono gli individui. I falchi inseguono folle fitte di dunlin e altri uccelli costieri, ma è molto probabile che queste cacce abbiano successo quando l'attacco fa allontanare un uccello solitario. Sicurezza nei numeri, in altre parole: gli uccelli che stanno insieme tendono a sopravvivere insieme.
"Essere single è sempre più rischioso", afferma Claudio Carere, un ornitologo italiano coinvolto in uno studio collaborativo sugli storni in stormo a Roma.
Il biologo evoluzionista britannico William Hamilton, nel 1971, coniò il termine “mandria egoista” per descrivere questo fenomeno. Ogni membro di un gregge, ha scritto, agisce per semplice interesse personale. Quando un predatore si avvicina a uno stormo, tutti gli individui del gruppo si spostano verso il luogo più sicuro, ovvero il centro del gruppo, per ridurre le possibilità di essere catturati. Le osservazioni di giovani uccelli costieri hanno lasciato intendere che potrebbe volerci un po' di tempo per imparare a farlo, perché imparano a formare congregazioni coese solo nel tempo. Mentre lo fanno, la selezione naturale impone che gli uccelli meno in grado di stare con il gruppo abbiano maggiori probabilità di essere catturati dai predatori.
L'interesse personale di per sé può spiegare molte delle dinamiche osservate del movimento dello stormo, come la densità. Ma non può spiegare come gli uccelli ottengono le informazioni di cui hanno bisogno per muoversi in sincronia ed evitare un predatore. Non è possibile che ogni membro del gruppo possa vedere un falco che vola veloce allo stesso tempo. Come possono quindi sapere in quale direzione muoversi per evitarlo?
Un indizio è venuto dagli studi sui pesci. Molte specie di branco manovrano in modo complesso come gli stormi di uccelli più coesi e sono molto più facili da studiare, perché possono essere osservati e fotografati dall'alto in vasche aperte. Negli anni '60 un biologo russo, Dmitrii Radakov, ha testato le scuole e ha scoperto che possono evitare con successo i predatori, nel loro insieme, se ogni pesce coordina semplicemente i suoi movimenti con quelli dei suoi vicini. Anche se solo una manciata di individui sa da dove viene un predatore, ha scritto, possono guidare un enorme branco avviando una svolta che i loro vicini emulano, e i vicini dei loro vicini, e così via. A differenza dei branchi lineari di oche, che hanno un capo chiaro, i grappoli sono democratici. Funzionano dal basso; ogni membro può iniziare un movimento che gli altri seguiranno.
Il perfezionamento della teoria di Radakov ha dovuto attendere fino agli anni '80, quando i programmatori di computer hanno iniziato a creare modelli che mostrano come i gruppi di animali simulati possono rispondere ai movimenti degli individui al loro interno. Si scopre che solo tre semplici regole sono sufficienti per formare gruppi strettamente coesi. Ogni animale ha bisogno di evitare di scontrarsi con i suoi immediati vicini, di essere generalmente attratto da altri della sua specie e di muoversi nella stessa direzione del resto del gruppo. Collega queste tre caratteristiche a un modello di computer e puoi creare "sciami virtuali" di qualsiasi tipo di creatura che ti piace. Cambiano densità, alterano la loro forma e si accendono di un centesimo, proprio come fanno gli uccelli del mondo reale. I creatori di film, da Il re leone a Alla ricerca di Nemo, hanno utilizzato software simili per rappresentare movimenti dall'aspetto realistico in grandi gruppi, sia che si tratti di gnu in fuga o di meduse alla deriva.
Il mondo reale, però, non funziona come un software. Un problema con il modello di base è che non spiega adeguatamente come gli stormi di uccelli possono reagire così rapidamente. Questo è qualcosa che Wayne Potts ha realizzato come studente laureato alla fine degli anni '70. Ora biologo all'Università dello Utah, Potts finì per studiare i dunlin a Puget Sound. Realizzando filmati dei loro stormi e analizzando, fotogramma per fotogramma, come si muoveva ogni singolo uccello, è stato in grado di mostrare che una svolta si increspa attraverso uno stormo proprio come un'onda cheerleader attraversa i tifosi allo stadio. Ha spiegato la scoperta con il nome della sua teoria: "l'ipotesi della linea del coro". Un ballerino individuale che aspetta che il suo vicino immediato si muova prima di iniziare il suo calcio sarà troppo lento; allo stesso modo, un dunlin osserva un certo numero di uccelli intorno a sé, non solo i suoi vicini più vicini, per trovare segnali. Questa scoperta ha messo a tacere la vecchia idea della telepatia.
"L'onda si stava propagando attraverso lo stormo almeno tre volte più velocemente di quanto si potrebbe spiegare se stessero solo osservando i loro immediati vicini", afferma Potts. "Ma probabilmente non c'era niente di extrasensoriale in corso."
Ogni anno stormi di molte migliaiadi storni svernano in grandi rifugi a Roma. Ogni pomeriggio, appena prima del tramonto, imbrattando il cielo che si oscura, volano dagli uliveti rurali dove si nutrono: fedeli pendolari al contrario, come scrisse una volta Rachel Carson sulle prevedibili abitudini degli uccelli. Migliaia di persone si uniscono e formano sfere dense, ellissi, colonne e linee ondulate, cambiando in sequenza la forma dei loro stormi in pochi istanti. Esasperano molti residenti, che si stancano degli escrementi che si lasciano dietro. Altri adorano i loro schermi elaborati.
"Mentre si avvicinano ai posatoi, gli storni vengono regolarmente attaccati dai falchi e mostrano comportamenti sorprendenti in stormo", afferma Carere. "Si compattano e si decompattano, si dividono e si fondono, formano 'onde di terrore'" - impulsi che si allontanano da un falco in avvicinamento in una frazione di secondo. "Questo è qualcosa che alla vista è fantastico, come i segnali di fumo indiani."
Nelle zone umide costieredella Danimarca sud-occidentale, dove alcuni stormi di storni in primavera possono contare più di un milione, la gente del posto definisce i loro spettacoli del tardo pomeriggio "sole nero" perché oscurano letteralmente il cielo. Ma gli storni a Roma sono particolarmente comodi da studiare perché uno dei loro nidi principali è in un parco tra la stazione ferroviaria centrale della città e una delle sedi distaccate del Museo Nazionale Romano.
I ricercatori di un progetto collaborativo paneuropeo chiamato StarFLAG hanno registrato molte ore sul tetto dello storico Palazzo Massimo del museo in due recenti inverni, puntando un paio di telecamere allineate su stormi di molte migliaia di storni che si esibivano in esibizioni acrobatiche. Alcuni ricercatori avevano precedentemente utilizzato la fotografia stereoscopica ad alta velocità per analizzare la struttura dell'insieme, ma sono stati in grado di farlo solo con gruppi relativamente piccoli. Una volta che uno stormo superava i 20-30 uccelli, la sua struttura diventava impossibile da separare. "Devi dire chi è chi nelle immagini delle diverse telecamere, che sembrano molto diverse l'una dall'altra", afferma Andrea Cavagna, un fisico italiano che lavora con StarFLAG. "Questo è molto difficile da fare a occhio e totalmente impossibile per mille uccelli."
Utilizzando un software preso in prestito dal campo della meccanica statistica, che spiega le proprietà dei materiali esaminandone la struttura molecolare, Cavagna e altri fisici sono stati ora in grado di abbinare tra loro fino a 2.600 storni in diverse fotografie. Ciò consente loro di mappare la struttura tridimensionale degli stormi in modo molto più preciso di quanto sia mai stato possibile prima. Sullo schermo, possono prendere ciò che all'occhio umano appare come una massa solida e arrotondata di uccelli e scoprire se si tratta in realtà di una palla o piuttosto di qualche altra forma più complicata, come una frittella, una colonna o una tazza aperta. Possono vederlo da qualsiasi angolazione e vederlo cambiare forma a 10 fotogrammi al secondo.
Il risultato è stato un'infusione di osservazione quantificabile in un campo a lungo pieno di speculazioni. Ingrandendo le ricostruzioni tridimensionali, i ricercatori possono iniziare a comprendere le relazioni spaziali che i singoli storni al suo interno hanno tra loro. Hanno scoperto che per quanto denso uno stormo appaia dall'esterno, i suoi membri non sono distribuiti uniformemente come punti su una griglia. Piuttosto, ogni membro ha molto spazio dietro e davanti. Come i conducenti su un'autostrada, agli storni non sembra importare avere vicini vicini ai loro lati - o sopra e sotto, se è per questo - purché abbiano spazio aperto davanti.
Ciò ha senso, poiché la presenza di un percorso libero nella direzione del viaggio riduce al minimo la probabilità di collisioni nel caso in cui gli uccelli debbano cambiare bruscamente rotta, come è probabile quando un falco attacca. Ma la cosa veramente interessante di questa asimmetria spaziale è che i ricercatori sono stati in grado di usarla per calcolare il numero di vicini a cui ogni storno presta molta attenzione: un'elaborazione quantificata dell'idea della linea del coro di Potts. Osservando le correlazioni tra i movimenti degli storni vicini, possono dimostrare che ogni uccello presta sempre attenzione allo stesso numero di vicini, siano essi più vicini o più lontani.
Quanti vicini sono? Sei o sette, dice Cavagna, che sottolinea che gli storni negli stormi possono quasi sempre vedere molti più uccelli vicini, ma il numero potrebbe essere strettamente legato alle capacità cognitive degli uccelli. I test di laboratorio hanno dimostrato che i piccioni sono facilmente in grado di discriminare tra un massimo di sei oggetti diversi, ma non di più. Sembra essere sufficiente. Concentrarsi su più di uno o due vicini consente a uno storno di manovrare rapidamente quando necessario. Ma limitando a sei o sette il numero di vicini a cui presta attenzione, può evitare di ingombrare il suo cervello con informazioni meno affidabili, o semplicemente travolgenti, provenienti da uccelli più lontani.
Tuttavia, non è ancora noto se guardare quei vicini sia tutto ciò che fanno. Diversi collaboratori di StarFLAG presso l'Università di Groningen, nei Paesi Bassi, hanno utilizzato questi stormi osservati da vicino per calibrare simulazioni al computer più sofisticate di qualsiasi altro utilizzato in precedenza per analizzare il comportamento degli stormi. Stanno cercando di perfezionare i modelli creati dai fisici per riflettere più accuratamente le condizioni reali che devono affrontare gli storni, come la gravità e l'aria turbolenta. I ricercatori stanno anche cercando di capire come comunicano gli storni in volo; sebbene tutti concordino sul fatto che usano la vista per navigare a distanza ravvicinata, potrebbe non essere tutto ciò che usano.
"Penso che sia acustico e visivo", dice Carere, "ma il modo esatto in cui funziona nessuno lo sa". Suggerisce che uno storno può persino usare il senso tattile dell'aria impetuosa dei vicini vicini per guidare la sua direzione. Chiaramente, c'è ancora molto da imparare da questi uccelli banali.
Frank Heppner è fiduciosoche i ricercatori saranno presto in grado di spiegare molti di questi misteri, anche se continua a mettere in discussione alcuni dei presupposti più basilari sul comportamento dello stormo. Si chiede, ad esempio, perché gli storni romani manovrano in modo così spettacolare sopra i loro siti di posa per molti minuti prima di sistemarsi. Se volessero davvero evitare i falchi, chiede, non scomparirebbero tra gli alberi più velocemente? "Quello che fanno non è evitare i predatori", dice. "Sta invitando i predatori."
Egli ipotizza che possa esserci un comportamento fondamentale basato sulla matematica, il tipo di cosa che i fisici chiamano una "proprietà emergente", in cui il tutto è molto più grande della somma delle sue parti. Gli storni possono fare ciò che fanno semplicemente perché la loro programmazione individuale rende inevitabili comportamenti complessi, come stormi. Gli uccellini, tra tutte le persone, dovrebbero capirlo, dal momento che sanno come semplici regole biologiche come un interesse umano di base per oggetti in movimento dai colori vivaci possono portare a comportamenti imprevedibili e apparentemente irrazionali, come volare a Brownsville per individuare un uccello dalla corona d'oro warbler.
"Può darsi che questi tipi di comportamenti siano come un sottoprodotto matematico delle regole seguite dagli uccelli", dice Heppner. "È del tutto possibile che si ottengano comportamenti imprevedibili da regole prevedibili." Forse gli storni di Roma faranno ancora luce sul processo decisionale collettivo delle persone.
Alcuni scienziati affiliati al progetto StarFLAG stanno esaminando come gli elettori influenzino le scelte reciproche e se le decisioni su dove localizzare nuove filiali bancarie costituiscano un possibile esempio di comportamento di massa.
Tali applicazioni pratiche della comprensione dei comportamenti del gregge potrebbero valere per alcune persone tanto quanto conoscere le intenzioni degli dei. Eppure sono probabilmente meno preziosi di un riconoscimento di come le persone hanno già colpito i greggi. Gli storni non svernavano a Roma così numerosi negli anni passati, ma il cambiamento climatico, unito ad altri fattori, ha reso la città più confortevole per loro. Gli stormi di molti uccelli costieri stanno diminuendo man mano che i loro habitat e cibi vengono modificati. Ed è merito nostro, ovviamente, che nessuno possa più godere della vista di una delle specie più grandi in stormo: il piccione viaggiatore.
Il comportamento più tipicamente umano che gli stormi rivelano, tuttavia, potrebbe rivelarsi la ricerca per comprenderli e goderseli. Le persone vogliono sapere come funziona il mondo in generale, ma vogliono anche semplicemente apprezzarlo. Quei dunlin lampeggianti e quegli storni che turbinano come un rapido fumo nero rimarranno uno spettacolo avvincente, indipendentemente da ciò che postulano i modelli computerizzati. Almeno in parte, continueranno, come ha scritto Richard Wilbur, “rifiutando di essere scoperti. . . nelle reti e nelle gabbie del mio pensiero.”
Questa storia è stata originariamente pubblicata nel numero di marzo-aprile 2009 come "Piano di volo".
