211service.com
Eerste wiskundig model van koegedrag
Veel wezens vertonen verschillende vormen van collectief gedrag: vogels zwermen, scholen vissen, kuddes vee en zelfs mensen werken van tijd tot tijd samen.
Het bepalen van de dynamiek van dit soort gedrag is een actueel probleem dat de afgelopen jaren tot een aantal fundamentele ontdekkingen heeft geleid. Wie had gedacht dat bacteriekolonies samenwerken als ze groeien, dat scholen vissen collectieve beslissingen kunnen nemen en dat een insectenzwerm schijnbaar als één geheel kan optreden? En toch laat de wiskunde die deze systemen beschrijft, zien hoe gemakkelijk dit soort gedrag kan ontstaan.
Vandaag de dag zet de wiskunde van dierlijke synchronie een stap voorwaarts in tweeën met de onthulling van een model dat het collectieve gedrag van koeien beschrijft.
Koeien staan bekend om hun collectieve gedrag: ze hebben bijvoorbeeld de neiging om allemaal te gaan liggen of allemaal op te staan. Jie Sun van de Clarkson University in de staat New York en collega's zeggen dat dit gedrag kan worden gemodelleerd door koeien te zien als eenvoudige oscillatoren: ze staan of liggen en doen dit in cycli. Ook deze trillers zijn gekoppeld: een vorm van koppeling kan zijn dat een koe eerder gaat liggen als de omgeving eromheen ligt en vice versa.
Het resultaat is een wiskundig model waarin het collectieve gedrag van koeien in abstracto kan worden bestudeerd.
Dat kan handiger blijken te zijn dan het klinkt. Blije koeien hebben de neiging elkaar te kopiëren. En gelukkige koeien zijn ook productiever door verschillende maatregelen, zoals de hoeveelheid melk die ze produceren. Sommige onderzoekers hebben zelfs voorgesteld om synchronie te gebruiken als maatstaf voor de kwaliteit van het leven van runderen.
Het nieuwe model kan dit helpen begrijpen. Het model geeft aan dat synchronie niet op een eenvoudige manier afhangt van de sterkte van de koppeling. In feite voorspelt het dat een toename in koppeling het niveau van synchronisatie kan verminderen.
Dat zal een belletje doen rinkelen bij veel boeren die hun vee 's winters binnen houden. Ze weten al lang dat wanneer de runderen zo vol zijn dat er niet genoeg ruimte is om ze allemaal tegelijk te laten liggen, de productiviteit dramatisch daalt. In sommige delen van de wereld zijn er zelfs regels over hoeveel ruimte vee moet hebben om in te liggen.
Het nieuwe model zou kunnen helpen bij het bepalen van het koppelingsniveau dat de productie op peil houdt.
Dat hangt natuurlijk af van de aard van de koppeling tussen koeien. Misschien kopiëren koeien gewoon hun buren en voelen ze zich sterker, hoe dichter ze bij elkaar zijn. Dat is iets dat kan worden gemeten. Onderzoekers hebben Google Earth-afbeeldingen gebruikt om de patronen te bestuderen die koeien maken wanneer ze in de rij staan. Dezelfde afbeeldingen kunnen onthullen hoe koppeling afhangt van intercow-afstanden.
Maar er kunnen andere factoren aan het werk zijn. Het zou bijvoorbeeld logisch zijn als een paar koeien in een kudde altijd zouden blijven staan om op roofdieren te letten en dit gedrag wordt ook wel eens waargenomen.
Aan de andere kant zijn koeien zo hoog gefokt dat het nauwelijks een verrassing zou zijn als ze het vermogen hadden verloren om zichzelf te beschermen tegen natuurlijke vijanden. Dat is een onderwerp dat rijp is om te herkauwen door een voldoende geïnteresseerde promovendus.
Hoe dan ook, het nieuwe gebied van koedynamiek lijkt klaar om te worden gemolken (hoesten).
Referentie: arxiv.org/abs/1005.1381 : Een wiskundig model voor de dynamiek en synchronisatie van koeien