Nadajniki GPS zapowiadają nową epokę w badaniu zachowań zwierząt
Ed Yong
2015-07-06
Wyobraź sobie stado pawianów anubis poruszające się po sawannie. Jest ich około pięćdziesiąt i przemierzają wielkie przestrzenie w poszukiwaniu traw, nasion, owadów i innych kąsków. Muszą trzymać się razem, żeby ich nie zjedzono, ale różne zwierzęta mogą chcieć maszerować w różnych kierunkach. Jak więc koordynują wybór, by zachować spójność grupy? Prymatolog Joan Silk mówi: „Jest wystarczająco trudno wpakować dwoje dorosłych i dwoje dzieci do samochodu w tym samym czasie, nie mówiąc już o 50 pawianach, które nie umieją mówić”.
Jest to dość proste pytanie – jak zwierzęta podejmują decyzje jako grupa? – ale jest niesłychanie trudno na nie odpowiedzieć, nawet dla pawianów, które były intensywnie badane od lat 1950. Badacz terenowy może z łatwością śledzić jednego pawiana, lub nawet kilka. Ale nie może śledzić naraz 50 pawianów, nie mówiąc już o zauważeniu, kto prowadzi, a kto idzie z tyłu.
Może jednak zwrócić się do technologii. Przez zamontowanie na specjalnych obrożach nadajników GPS o wysokiej precyzji, które automatycznie notują ruchy pawianów anubis Margaret Crofoot z University of California w Davis dowiedziała się dokładnie jak podejmują decyzje dokąd iść i za kim podążać. Niektóre z jej wyników są zaskakujące, inne są bardziej intuicyjne; tak czy inaczej jej badanie zapowiada nową epokę w zoologii, w której naukowcy mogą analizować zachowanie zwierząt na skalę niemożliwą poprzednio.
Przez kilka lat Crofoot używała nadajników radiowych na małpach kapucynkach, żeby badać, jak odpierają drapieżniki i walczą z innymi małpami jako grupa. “Coraz bardziej interesowało mnie, jak indywidualne decyzje sumują się i stają zachowaniem grupowym, ale nie daje się obserwować wszystkich naraz”. Wtedy usłyszała o obrożach z GPS.
Obroże z GPS nie są nowe, ale miały marną rozdzielczość czasową. Mogły sygnalizować co kilka godzin – co wystarcza do śledzenia migrujących ptaków. Nowsze modele są znacznie bardziej czułe i mogą odczytywać położenie co sekundę – wystarczająco dobre do śledzenia biegnącego geparda. “Pomyślałam, że jeśli nałoży się te obroże naczelnym, można robić wszystkie te badania na całej grupie społecznej, żyjącej w jej naturalnym środowisku” – mówi Crofoot.
Pawiany anubis były oczywistym wyborem. Są dobrze zbadane, a więc ich zachowania można interpretować w świetle dziesięcioleci zebranej wiedzy. Żyją w otwartym środowisku, gdzie sygnały GPS są mocne i dobre. I w odróżnieniu od wielu innych małp, które skaczą po drzewach, te pawiany żyją na ziemi, co czyni, że łatwiej iść za nimi, łapać je i zakładać obroże.
Najtrudniejsze było znalezienie właściwego stada. Wielu badaczy spędziło bardzo dużo czasu przyzwyczajając pawiany do swojej obecności i niepokoili się, że chwytanie ich zniszczy tę trudno zdobytą tolerancję. Crofoot pracowała więc ze stadem z Ośrodka Badawczego Mpala w Kenii, które nie było częścią żadnego innego badania. Przez tydzień jej zespół schwytał i wyposażył w obroże 25 pawianów.
Po zebraniu danych członkowie zespołu, Ariana Strandburg-Peshkin i Damien Farine pracowali razem nad ich interpretacją. Napisali program, który automatycznie identyfikował zdarzenia, gdzie jeden pawian odchodził, a inne szły za nim, albo kiedy pawian odchodził, a potem wracał na to samo miejsce. Wideo poniżej pokazuje 25 minut takich ruchów przyspieszonych 25 razy.
Zaskoczyło ich odkrycie, że ranga pawiana w hierarchii stada nie wpływała na szanse, iż stado za nim podąży. Miejsce w hierarchii ma ogromne znaczenie w społeczności pawianów i wypływa na to, ile seksu, żywności i wsparcia otrzymuje dany pawian. Przy decyzjach dotyczących poszukiwania żywności, dominujący samiec despotycznie narzuca grupie swój wybór, nawet kiedy jest on niesłuszny.
Kiedy jednak chodzi o bardziej przyziemne decyzje, jak “W którą stronę pójdziemy?”, ich tyrańskiej władzy nie widać. Dane pokazały, że członkowie stada nie przypisywali większej wagi przywódcom niż osobnikom podporządkowanym. Także wiek i płeć nie miały znaczenia. „Trochę to zaskakujące, że dominujące osobniki nie używają swojej władzy, by doprowadzić do decyzji, które są dla nich korzystne – mówi Crofoot. – Wydaje się, że na codziennym poziomie większość decyzji podejmowana jest bardziej demokratycznie”.
Zespół pokazał także, co dzieje się, kiedy pawiany mają różne zdania. Jeśli dwa pawiany idą w różnych kierunkach i robią to w tym samym czasie, kąt między ich drogami determinuje zachowanie innych. Jeśli kąt jest niewielki – powiedzmy, mniej niż 90 stopni – inne pawiany podzielą różnicę i pójdą drogą pośrodku. Jeśli kąt jest duży, pawiany muszą dokonać wyboru i pójść za jednym lub drugim inicjującym ruch.
Jest to dość zdumiewające – nie z powodu reguły, ale dlatego, że dokładnie powtarza to, co Iain Couzin z Princeton University przewidział dziesięć lat wcześniej przy pomocy teorii matematycznej i symulacji komputerowej. Couzin, lider w dziedzinie zbiorowego zachowania i współpracownik w badaniu Crofoot, tworzył modele ruchów grup zwierzęcych, tworząc roje cyfrowe, w których jednostki były wszystkie takie same i nie miały żadnych specjalnych stosunków. W odróżnieniu od tego tożsamość i stosunki są sprawą nadrzędną w społeczności pawianów. Niemniej „prosty model przewidział zachowanie bardzo złożonej grupy społecznej – mówi Crofoot. – Naprawdę uderzyło nas, jak ściśle te wzory pasowały”.
“To jest wspaniałe badanie i rzeczywiście innowacyjne – mówi Joan Silk z University of California w Los Angeles. “Przez wiele lat nie rozumieliśmy, jak zwierzęta w grupie decydują, dokąd pójść i jak koordynowany i negocjowany jest proces poruszania się grupy. Określenie ilościowe wzorów ruchów wielu osobników równocześnie było niemożliwe. Teraz możemy to zrobić”.
To jest dopiero początek. Zespół przesłał swoją gigantyczną stertę danych do Movebank – darmowej bazy danych o ruchach zwierząt – żeby inni też mogli się tym pobawić. Planują także dalsze własne analizy.
Na przykład, Strandburg-Peshkin mówi, że poszczególne pawiany różnią się jednak pod względem tego, czy inne pójdą za nimi, czy nie – tyle tylko, że nie koreluje to z niczym oczywistym, jak płeć, wiek lub dominacja w grupie. Co więc odgrywa tu rolę? Co powoduje, że jedno zwierzę jest bardziej prawdopodobnym przewodnikiem niż inne? Czy chodzi o to, jak siedzą w grupie, o miejsce w przestrzeni fizycznej, nie zaś o hierarchię? A co z kolei determinuje miejsce siedzenia zwierzęcia i to, jak jego pozycja zmienia się, kiedy grupa rusza? I co dzieje się, kiedy nieruchoma grupa decyduje się na podróż? „Jak przezwyciężasz inercję całej bandy siedzących pawianów?” – pyta Crofoot.
Strandburg-Peshkin zauważa także, że przypatrywali się danym z tylko jednej grupy pawianów i chciałaby wiedzieć, czy inne grupy – lub inne zwierzęta – pokazują podobne wzory. Dziesięć lat temu byłoby to marzenie głupiego. Teraz, z lepszymi obrożami z GPS i podobnymi technikami jest to całkiem możliwe życzenie. Wchodzimy w nową epokę badania zachowań zwierząt.
Nie można jednak zaniedbać pracy w terenie. Patrząc i słuchając głosów zwierząt na wolności badacze mogą zrozumieć ich strukturę społeczną i dziwactwa zachowania – a takiej informacji nie dostarczy obroża. Chodzi o to, by połączyć z trudem zdobytą, staromodną wiedzę ze światem wielkich danych. „To byłoby marzenie” – mówi Strandburg-Peshkin.
“Większość badań behawioralnych pawianów na wolności wymaga lat badań i daje bardzo niewiele danych – mówi Andrew King z Swansea University, który pracował więcej z pawianami niż większość innych badaczy. – To badanie jest znakomitym przykładem, jak możemy wytworzyć bardzo wiele danych w bardzo krótkim czasie, żeby uzupełnić długoterminowe badania obserwacyjne”.
“Używamy podobnych obroży z GPS, żeby zrozumieć zachowanie i ekologię pawianów w Namibii i RPA – dodaje. – Następne kilka lat dostarczą mnóstwa zabawy”.
Źródło: Strandburg-Peshkin, Farine, Couzin & Crofoot. 2015. Shared decision-making drives collective movement in wild baboons. Science http://dx.doi.org/10.1126/science.aaa5099
Mieszka w Londynie i pracuje w Cancer Research UK. Jego blog „Not Exactly Rocket Science” jest próbą zainteresowania nauką szerszej rzeszy czytelników poprzez unikanie żargonu i przystępną prezentację. Strona www autora
