O movimento coletivo dos animais em um grupo é um tema de pesquisa fascinante para muitos cientistas. Compreender esses comportamentos coletivos às vezes pode inspirar o desenvolvimento de estratégias para promover mudanças sociais positivas, bem como tecnologias que emulam a natureza.

Muitos estudos descrevem o comportamento de agrupamento como um processo auto-organizado, com indivíduos em um grupo adaptando continuamente sua direção e velocidade para, finalmente, alcançar um movimento "coletivo". Essa perspectiva, no entanto, não considera a estrutura hierárquica exibida por muitos grupos de animais e os possíveis benefícios de ter um "líder" guiando o caminho.

Luis Gómez-Nava, Richard Bon e Fernando Peruani, três pesquisadores da Université Côte d'Azur, Université de Toulouse e CY Cergy Paris Université usaram recentemente a teoria da física para examinar o comportamento coletivo de pequenos rebanhos de ovelhas. Suas descobertas, publicadas na Nature Physics , mostram que, ao alternar entre o papel de líder e seguidor, o rebanho acaba alcançando alguma forma de “ inteligência coletiva ”.

“Na maioria dos sistemas animais gregários, o movimento coletivo não é um processo contínuo, mas ocorre em episódios: as fases do movimento coletivo são interrompidas, por exemplo, para descansar ou se alimentar”, disse Peruani. "No entanto, a maioria dos estudos de movimento coletivo, incluindo os experimentais e teóricos, considera grupos que permanecem, do começo ao fim, em movimento. Além disso, muitas vezes é assumido que o comportamento de agrupamento exige que os indivíduos negociem continuamente a direção da viagem. "

O principal objetivo do trabalho recente de Peruani e seus colegas foi investigar o movimento coletivo de um sistema animal de uma forma que considera explicitamente o aspecto temporal do processo auto-organizado observado, especificamente que as fases do movimento coletivo têm um começo e um fim . Além disso, a equipe desejava adotar uma perspectiva holística e alternativa, que considera o movimento do grupo de animais como uma coleção de "fases coletivas".

"Nesta perspectiva, as questões sobre os mecanismos de compartilhamento de informações e tomada de decisões consensuais ganham uma nova dimensão", explicou Peruani.

Em seu experimento, Peruani e seus colegas estudaram de perto o comportamento espontâneo de pequenos grupos de ovelhas em intervalos de tempo variados. Eles analisaram as trajetórias de membros individuais do bando e calcularam a ordem e orientação espacial geral dos animais, ao mesmo tempo em que avaliaram as correlações entre a velocidade com que os animais individuais se moviam.

“Primeiro mostramos que nenhum dos modelos de flocagem existentes, ou extensões deles, é consistente com nossas observações”, disse Peruani. "A seguir, analisamos como as informações trafegam pelo grupo, identificando uma rede de interação condizente com os dados, e investigamos quais informações são transmitidas por essa rede."

Curiosamente, Peruani e seus colegas descobriram que a rede de interação que representa o comportamento dos bandos que eles observaram era altamente hierárquica. Além disso, mostraram que a única informação veiculada por essa rede é aquela relacionada à posição da ovelha dentro do grupo.

Usando suas descobertas, os pesquisadores construíram um modelo de movimento animal coletivo que se concentra em dois processos cognitivos principais. Esses processos são a seleção de um líder que conduzirá o rebanho por um período de tempo específico e o mecanismo subjacente à navegação do rebanho.

"É importante ressaltar que cada fase do movimento coletivo possui um líder temporal", explicou Peruani, "Investigamos as propriedades matemáticas do modelo resultante para identificar as vantagens da estratégia coletiva revelada. Acredito que a principal contribuição é a seguinte: os animais, por usar uma rede de interação hierárquica para mover-se juntos por um tempo dá o controle total do grupo ao líder temporal, mas também há uma rápida rotatividade de líderes temporais."

Essencialmente, a descoberta dos pesquisadores sugere que, enquanto se movem em rebanhos, as ovelhas alternam entre o papel de líder e seguidor. Os líderes estão, portanto, liderando o grupo apenas por um certo período de tempo, antes que o controle do grupo seja transferido para outra ovelha.

"Se um líder temporal tiver conhecimento relevante para o grupo (por exemplo, a saída de um labirinto ou a localização de uma fonte de alimento), então o líder temporal será capaz de guiar o grupo com eficiência", disse Peruani. "Desta forma, todos os membros do grupo tiram proveito desse conhecimento. É importante notar que isso só funciona se todos os indivíduos seguirem o líder temporal sem questionar."

As descobertas reunidas por Peruani e seus colegas lançaram uma nova luz sobre a dinâmica subjacente ao movimento coletivo de pequenos rebanhos de ovelhas. Para investigar até que ponto essas descobertas podem ser generalizadas, no entanto, novos experimentos com rebanhos maiores e animais diferentes precisarão ser conduzidos.

"Nós nos perguntamos: se há um líder temporal a cada momento, como o grupo compartilha e processa as informações que cada membro individual do grupo pode ter? O grupo pode realizar o agrupamento de informações para melhorar sua capacidade de navegar com precisão para um lugar distante? Resumindo, o grupo exibe inteligência coletiva?" disse Peruani. “Provamos que, ao mudar regularmente o líder temporal, o grupo é capaz de exibir um pool de informações e inteligência coletiva”.

No geral, o trabalho recente dessa equipe de pesquisadores destaca a possibilidade de que algumas estratégias animais coletivas de ocorrência natural tirem proveito de esquemas organizacionais hierárquicos e democráticos. No futuro, suas observações podem inspirar novos estudos que investiguem a física e a biologia subjacentes a esses intrigantes comportamentos animais coletivos.

“Agora estamos investigando o movimento coletivo usando grupos de diferentes agentes”, acrescentou Peruani. "Especificamente, estamos comparando o comportamento espontâneo de grupos de cordeiros, ovelhas jovens e ovelhas adultas, para investigar se as ovelhas aprendem a seguir líderes temporais e a agir como uma só ao longo do tempo. Também estamos investigando como os grupos se comportam em ambientes complexos como labirintos ou arenas com diferentes manchas de comida que podem desencadear um conflito de interesses entre os membros do grupo. E, de forma mais geral, estamos investigando como os coletivos distribuem e processam informações, usando várias ferramentas de mecânica estatística ".