Foglie sparse | Storni da Nobel
Ciao,
come stai? Spero bene! Nella newsletter scorsa ti ho parlato delle micorrize, la combinazione funzionale e strutturale tra radici e funghi, che contribuisce alla formazione di una intricata rete di rapporti tra gli abitanti di boschi e foreste: il Wood Wide Web. Quest'ultimo viene definito dallo stesso Sheldrake (l'autore di un interessante libro sui funghi che ha vinto il Royal Society Science Book Prize) come un sistema complesso. Cosa sono i sistemi complessi e perché è importante conoscerli? Lo scopriremo insieme lasciando il sottobosco e prendendo il volo insieme agli storni studiati dal premio Nobel, Giorgio Parisi.
Quando porto il mio cane Willy a correre in campagna, verso l'imbrunire, mi capita di assistere a questo spettacolo quasi ipnotico: il volo degli storni. Lo storno (Sturnus vulgaris) è un uccello passeriforme, appartenente alla famiglia Sturnidae, che nidifica nelle aree agricole, urbane e ai margini dei boschi. Originario dell'Eurasia, ha praticamente conquistato il mondo (sembra sia assente solo in America meridionale e Antartide): è una specie invasiva, non amata soprattutto dai conservatori di beni culturali in quanto i grandi stormi presenti in città come Roma contribuiscono al degrado dei monumenti con grandi quantitativi di escrementi. Insomma, non si può essere simpatici a tutti!
Dagli auspici romani alle simulazioni computerizzate (passando per la telepatia)
Certo non si può non rimanere affascinati dal volo di questi animali. Lo erano, ad esempio, gli antichi Romani che credevano di poter leggere la volontà degli dei in questa danza. Osservandoli è spontaneo chiedersi come facciano a muoversi tutti insieme e a non scontrarsi tra loro, a coordinarsi? Negli anni '30 c'era qualcuno che suggeriva comunicassero telepaticamente ma in seguito, per fortuna, si passò dalla pseudoscienza alla scienza.
Le prime ricerche che tentarono di descrivere il volo degli storni risalgono alla fine degli anni '80, con l'informatico Craig Reynolds che realizzò una simulazione computerizzata di uno stormo di uccelli. Gli animali virtuali dovevano seguire 3 semplici regole per creare i differenti schemi di movimento: ciascun individuo doveva evitare la collisione con i suoi vicini più prossimi, doveva essere attratto dai suoi simili e muoversi nella stessa direzione del resto del gruppo. Inserendo in un modello matematico queste 3 condizioni si potevano ottenere moltitudini di animali in movimento, simili a quelli che potevano essere osservati nel mondo reale. Queste simulazioni furono sfruttate dal cinema degli anni '90 in pellicole come Batman Returns (1992) e Il Re Leone (1994).
Il modello quindi richiedeva solo interazioni locali, a corto raggio, e pareva descrivere bene ciò che si osservava in natura. La domanda a questo punto era: la simulazione coincideva veramente con la realtà?
Il progetto STARFLAG
STARFLAG (Starlings in Flight: Understanding Patterns of Animal Group Movements) è un progetto che è stato sviluppato tra il 2005 e il 2008 da sette unità di ricerca di diversi paesi europei (Francia, Germania, Italia, Olanda e Ungheria), il cui coordinatore era proprio Giorgio Parisi, insignito quest'anno del Premio Nobel per la Fisica.
L'obiettivo di STARFLAG è stato studiare il comportamento collettivo degli animali. Come emerge la coordinazione in stormi di storni al crepuscolo? Qual è la funzione evolutiva di tali comportamenti? Per dare una risposta a queste domande sono stati osservati proprio gli storni romani.
Prima ti raccontavo che il problema da risolvere in questo tipo di ricerca era capire se i modelli corrispondessero alla realtà e per farlo c'era bisogno di una tecnologia che permettesse di registrare la posizione di ciascun individuo all'interno del gruppo in movimento. Una cosa per niente facile se pensi che uno stormo è in volo, in continuo movimento ed è costituito da numerosi individui (migliaia, per intenderci). Con STARFLAG è stato possibile misurare la posizione di ciascun uccello all'interno del proprio stormo nelle 3 dimensioni.
Cosa è stato scoperto?
Uno degli aspetti più curiosi ricavato dai dati è che gli uccelli misurano le distanze non in metri ma in unità di individui. Ciò implica che ciascun animale interagisca con un numero fisso di vicini, nello specifico 6-7. Perché proprio 6 o 7? Gli studiosi affermano che potrebbe essere dovuto a una particolare elaborazione dell'input visivo da parte del cervello di questi animali. La cosa interessante è che per tenere sotto controllo proprio 7 vicini, gli storni dovrebbero possedere una sorta di abilità pre-numerica. Pensa che in un precedente esperimento sui piccioni è stato possibile osservare che erano capaci di discriminare gruppi con differenti numeri di oggetti solo al di sotto delle 7 unità.
Un'altra interpretazione data dai ricercatori è che questo raggio di interazione possa ottimizzare la risposta contro gli attacchi dei predatori.
E i sistemi complessi?
Un sistema complesso è
insieme di elementi variabili e fortemente interconnessi anche nella loro evoluzione temporale, sicché la conoscenza singola d’ognuno di essi non è sufficiente a stabilire l’evoluzione complessiva del sistema.
Questa è la definizione data dall'Enciclopedia della matematica della Treccani e forse è la più semplice e chiara da comprendere (immagina le altre!😁) per chi è a digiuno di matematica e fisica.
Avrai intuito che il comportamento collettivo degli animali è uno degli esempi in natura di un sistema complesso. Ma i sistemi complessi si trovano anche nelle scienze sociali e in economia, ed ecco che studiare il volo degli uccelli potrebbe aiutare nella lettura di altri fenomeni nell'ambito finanziario o addirittura nella moda, come spiega Giorgio Parisi in questo video delle Teche Rai:
Giorgio Parisi: il Nobel per la Fisica e gli storni - Rai Teche — www.teche.rai.it Giorgio Parisi (Roma, 4 agosto 1948) è un fisico e accademico italiano, attivo in fisica teorica, soprattutto nel campo della fisica statistica e in teoria dei campi. È membro della prestigiosa National Academy […]
In un certo senso osservare il volo degli uccelli è un possibile modo di prevedere il futuro, però non come credevano i Romani.
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La cerimonia di conferimento della medaglia e del diploma Premio Nobel 2021 a Giorgio Parisi. Emozionante!
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Le meravigliose schede della Audubon Society dedicate agli uccelli. Questa è quella dello storno (Sturnus vulgaris), con tanto di verso da ascoltare.
European Starling | Audubon Field Guide — www.audubon.org Often regarded as a pest, the Starling wins our grudging admiration for its adaptability, toughness, and seeming intelligence. Brought to North America in 1890, it has spread to occupy most of the continent, and is now abundant in many areas. Sociable at most seasons, Starlings may gather in immense flocks in fall and winter. When the flocks break up for the breeding season,
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Un articolo sul volo degli storni pubblicato su The Conversation.
Starling murmurations: the science behind one of nature's greatest displays — theconversation.com The birds follow a few simple rules to create complex patterns.
Ti auguro una buona domenica,
Alessia