Le mouvement collectif des animaux dans un groupe est un sujet de recherche fascinant pour de nombreux scientifiques. La compréhension de ces comportements collectifs peut parfois inspirer le développement de stratégies pour promouvoir un changement social positif, ainsi que des technologies qui imitent la nature.
De nombreuses études décrivent le comportement de flocage comme un processus auto-organisé, les individus d’un groupe adaptant continuellement leur direction et leur vitesse pour finalement obtenir un mouvement «collectif». Cette perspective, cependant, ne tient pas compte de la structure hiérarchique présentée par de nombreux groupes d’animaux et des avantages possibles d’avoir un «chef» qui guide la voie.
Luis Gómez-Nava, Richard Bon et Fernando Peruani, trois chercheurs à Université Côte d’Azur, Université de Toulouse et CY Cergy Paris Université ont récemment utilisé la théorie physique pour examiner le comportement collectif de petits troupeaux de moutons. Leurs conclusions, publiées dans Physique naturellemontrent qu’en alternant le rôle de meneur et de suiveur, le troupeau parvient finalement à une certaine forme d' »intelligence collective ».
« Dans la plupart des systèmes animaux grégaires, le mouvement collectif n’est pas un processus continu, mais se produit par épisodes : les phases de mouvement collectif sont interrompues, par exemple, pour se reposer ou se nourrir », a déclaré Peruani à Phys.org. « Néanmoins, la plupart des études de mouvement collectif, y compris expérimentales et théoriques, considèrent des groupes qui restent, du début à la fin, en mouvement. «
L’objectif clé des travaux récents de Peruani et de ses collègues était d’étudier le mouvement collectif d’un système animal d’une manière qui considère explicitement l’aspect temporel du processus auto-organisé observé, en particulier que les phases de mouvement collectif ont un début et une fin. . De plus, l’équipe a souhaité adopter une perspective alternative et holistique, qui considère le mouvement du groupe animal comme un ensemble de « phases collectives ».
« De ce point de vue, les questions sur les mécanismes de partage d’informations et de prise de décision par consensus prennent une nouvelle dimension », a expliqué Peruani.
Dans leur expérience, Peruani et ses collègues ont étudié de près le comportement spontané de petits groupes de moutons sur des intervalles de temps variables. Ils ont analysé les trajectoires des membres individuels du troupeau et calculé l’ordre et l’orientation spatiaux globaux des animaux, tout en évaluant les corrélations entre la vitesse à laquelle les animaux individuels se déplaçaient.
« Nous avons d’abord montré qu’aucun des modèles de flocage existants, ou leurs extensions, n’est cohérent avec nos observations », a déclaré Peruani. « Ensuite, nous avons analysé la façon dont les informations voyagent à travers le groupe, identifiant un réseau d’interaction cohérent avec les données, et étudié quelles informations sont transmises via ce réseau. »
Fait intéressant, Peruani et ses collègues ont découvert que le réseau d’interaction représentant le comportement des troupeaux qu’ils ont observés était hautement hiérarchique. De plus, ils ont montré que la seule information propagée à travers ce réseau est celle liée à la position du mouton au sein du groupe.
À l’aide de leurs découvertes, les chercheurs ont construit un modèle de mouvement animal collectif qui se concentre sur deux processus cognitifs clés. Ces processus sont la sélection d’un chef qui dirigera le troupeau pendant une durée spécifique et le mécanisme sous-jacent à la navigation du troupeau.
« Il est important de noter que chaque phase de mouvement collectif possède un leader temporel », a expliqué Peruani, « Nous avons étudié les propriétés mathématiques du modèle résultant pour identifier les avantages de la stratégie collective dévoilée. Je crois que la principale contribution est la suivante : les animaux, par l’utilisation d’un réseau d’interaction hiérarchique pour se déplacer ensemble pendant un certain temps donne le contrôle total du groupe au leader temporel, mais il y a aussi un roulement rapide des leaders temporels. »
Essentiellement, les découvertes des chercheurs suggèrent que lorsqu’ils se déplacent en troupeaux, les moutons alternent entre le rôle de leader et de suiveur. Les chefs ne dirigent donc le groupe que pendant un certain temps, avant que le contrôle du groupe ne soit transféré à un autre mouton.
« Si un leader temporel a des connaissances pertinentes pour le groupe (par exemple, la sortie d’un labyrinthe ou l’emplacement d’une source de nourriture), alors, le leader temporel sera en mesure de guider efficacement le groupe », a déclaré Peruani. « De cette façon, tous les membres du groupe profitent de cette connaissance. Il convient de noter que cela ne fonctionne que si tous les individus suivent le chef temporel sans se poser de questions.
Les découvertes recueillies par Peruani et ses collègues apportent un nouvel éclairage sur la dynamique qui sous-tend le mouvement collectif des petits troupeaux de moutons. Cependant, pour étudier dans quelle mesure ces résultats peuvent être généralisés, d’autres expériences avec de plus grands troupeaux et différents animaux devront être menées.
« Nous nous sommes demandés : s’il y a un leader temporel à chaque instant, comment le groupe partage-t-il et traite-t-il les informations que chaque membre individuel du groupe peut avoir ? Le groupe peut-il effectuer une mise en commun des informations pour améliorer sa capacité à naviguer avec précision vers un lieu éloigné ? Bref, le groupe fait-il preuve d’intelligence collective ? » dit Peruani. « Nous avons prouvé qu’en changeant régulièrement de leader temporel, le groupe est capable de faire preuve de mutualisation de l’information et d’intelligence collective. »
Dans l’ensemble, les travaux récents de cette équipe de chercheurs mettent en évidence la possibilité que certaines stratégies animales collectives naturelles tirent parti de schémas organisationnels à la fois hiérarchiques et démocratiques. À l’avenir, leurs observations pourraient inspirer de nouvelles études sur la physique et la biologie qui sous-tendent ces comportements animaux collectifs intrigants.
« Nous étudions maintenant le mouvement collectif en utilisant des groupes d’agents différents », a ajouté Peruani. « Plus précisément, nous comparons le comportement spontané de groupes d’agneaux, de jeunes moutons et de moutons adultes, pour déterminer si les moutons apprennent à suivre des leaders temporels et à agir comme un seul au fil du temps. Nous étudions également comment les groupes se comportent dans des environnements complexes tels que des labyrinthes ou des arènes avec différents patchs alimentaires qui peuvent déclencher un conflit d’intérêts au sein des membres du groupe. Et plus généralement, nous étudions comment les collectifs distribuent et traitent l’information, à l’aide de plusieurs outils de mécanique statistique.
Plus d’information:
Luis Gómez-Nava et al, Le mouvement collectif intermittent chez les moutons résulte de l’alternance du rôle de leader et de suiveur, Physique naturelle (2022). DOI : 10.1038/s41567-022-01769-8
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