¿Cómo ajustan los grupos de animales sus comportamientos colectivos ante un cambio repentino en su entorno?
En un estudio publicado en la revista
PRX Life, científicos demuestran que grupos de peces sometidos a estrés ambiental modulan sus interacciones sociales de manera que se auto-organizan hacia estados críticos que favorecen su adaptabilidad.
Organización de los peces frente a las perturbaciones
Un desafío central en el estudio de los cardúmenes de peces es comprender cómo reaccionan eficazmente a las perturbaciones, ya sean de origen ambiental o relacionadas con ataques de depredadores. Para explorar estos mecanismos, científicos realizaron experimentos de laboratorio con una especie de pez tropical bien conocida por su vida en cardumen:
Hemigrammus rhodostomus.
Grupos de peces fueron expuestos a cambios repentinos de luz, simulando un estrés ambiental moderado (ver la Figura 1 y el video). Los científicos combinaron los datos experimentales con un modelo matemático que reproduce la natación intermitente de los peces y sus interacciones sociales. Así pudieron representar los diferentes comportamientos colectivos en un "diagrama de fase" que distingue los distintos regímenes de desplazamientos colectivos: natación polarizada en una misma dirección, en vórtice, o en enjambre desordenado (ver la Figura 2).
Comportamiento colectivo de un grupo de 25 peces sometido a estrés lumínico. Estrés, tamaño del grupo e inteligencia colectiva
Los resultados, publicados en la revista
PRX Life, muestran que en grupos grandes (25 individuos), los peces, sometidos al estrés, ajustan la intensidad de sus interacciones sociales de manera que acercan su cardumen a un estado crítico (ver la Figura 2). Este estado, bien conocido en física, corresponde a una zona donde un sistema puede cambiar de estado y se vuelve muy sensible a las perturbaciones. Esto permite al cardumen mantenerse reactivo frente a los peligros, evitando al mismo tiempo la desorganización.
Hecho sorprendente, los grupos pequeños (10 individuos) permanecen casi siempre cerca de este estado crítico, incluso en ausencia de estrés externo. Esta observación sugiere que en estos grupos pequeños, el estrés es permanente, probablemente debido a la baja eficacia del efecto amortiguador inducido por la presencia de congéneres que reduce el estrés individual.
Figura 1: Comportamiento colectivo de un grupo de peces nadando en un estanque circular en condición de estrés.
© CRCA, CBI, Toulouse
Los científicos también demostraron que esta adaptación se obtiene mediante un mecanismo simple: los peces ajustan únicamente la intensidad de sus interacciones de atracción y alineación con típicamente dos de sus vecinos más influyentes, en lugar de modificar el conjunto de las relaciones sociales. Esto reduce la carga cognitiva permitiendo al mismo tiempo una respuesta colectiva eficaz.
Estos trabajos aclaran el papel positivo del estrés en la inteligencia colectiva de los animales sociales. Sugieren que el estrés no es solo un factor perturbador, sino que también juega un papel motor en la adaptación colectiva de estos organismos. Así, en los peces, el estrés y el tamaño del grupo son dos palancas fundamentales que permiten a los cardúmenes auto-organizarse hacia estados críticos que favorecen su adaptabilidad.
Figura 2: Dentro de un cardumen, las interacciones de atracción y alineación entre peces producen diferentes formas de movimientos colectivos.
Más allá de los peces, estos resultados abren perspectivas para comprender cómo otros colectivos animales (desde insectos sociales hasta mamíferos gregarios) optimizan sus interacciones según el contexto. Incluso podrían inspirar sistemas robóticos como enjambres de drones autónomos, capaces de ajustar automáticamente su organización frente a lo imprevisto.
Fuente: CNRS INSB