I piccioni viaggiatori semplificano l’orientamento quando tornano a casa volando insieme

Secondo un recente studio, quando si tratta di riunirsi in stormi, i piccioni viaggiatori utilizzano una semplice strategia per trovare percorsi di ritorno più efficienti. La ricerca, pubblicata sulla rivista eLife , suggerisce che i piccioni viaggiatori si affidano a una semplice media dei percorsi quando si orientano in gruppo. I redattori di eLife affermano che il lavoro affronta una questione importante e fornisce prove convincenti, basate su molteplici modelli e dati, su come i piccioni viaggiatori siano in grado di generare percorsi sociali a partire da percorsi solitari.

I risultati aprono nuove prospettive per future ricerche volte a indagare l’evoluzione dei meccanismi utilizzati dai piccioni viaggiatori e da altri animali sociali nella scelta del percorso migliore da seguire.

Come i piccioni scelgono i loro percorsi

Il modo in cui gli animali si orientano in ambienti complessi dipende dalle loro capacità cognitive. Quando viaggiano in gruppo, alcuni animali mettono in comune le informazioni individuali per migliorare la navigazione. Ciò può essere ottenuto seguendo i leader più esperti, il che richiede di riconoscere gli esperti del gruppo, oppure utilizzando meccanismi più semplici, come il principio della “saggezza della folla”, che calcola la media dei percorsi di tutti gli individui. Queste strategie, quindi, spaziano da quelle cognitivamente complesse a quelle più semplici, ma la loro diffusione o interazione in natura rimane ancora inesplorata.

“È qui che entra in gioco il piccione viaggiatore: essendo una specie sociale ampiamente studiata per la sua capacità di sviluppare e ricordare percorsi, questi uccelli rappresentano un organismo modello ideale per lo studio delle strategie di navigazione”, afferma l’autore Shoubhik Banerjee, dottorando nel laboratorio dell’autore senior Albert Kao presso l’Università del Massachusetts a Boston (UMass Boston), negli Stati Uniti. Banerjee e Kao hanno condotto lo studio con il ricercatore post-dottorato Fritz Francisco, anch’egli membro del laboratorio di Kao.

Uno studio precedente, pubblicato nel 2017, ha dimostrato che coppie di piccioni viaggiatori esperti e inesperti potevano migliorare continuamente i loro percorsi di ritorno al luogo di partenza nel corso dell’esperimento. Lo studio ha proposto che il fattore chiave fosse l’evoluzione culturale cumulativa (CCE), in cui gruppi di uccelli migliorano i loro percorsi esplorando diverse opzioni e scegliendo quelle migliori. Tuttavia, manca ancora una comprensione meccanicistica dettagliata di come emergano questi miglioramenti dei percorsi.

“Partendo da quello studio, ci siamo proposti di indagare i meccanismi che i piccioni utilizzano per migliorare l’efficienza del loro percorso e se tali meccanismi rientrino nei criteri richiesti per la CCE”, aggiunge Banerjee.

All’interno del progetto sperimentale

Il lavoro precedente prevedeva la creazione di “catene” di uccelli, simili a un gioco del telefono senza fili, e il loro ritorno ripetuto al nido da un punto di rilascio distante 8,4 km. Ogni catena era composta da cinque “generazioni” e includeva un uccello esperto, che aveva appreso il compito di orientamento dalla generazione precedente, affiancato da un uccello inesperto privo di tale informazione.

Al termine della generazione (12 voli), il piccione esperto veniva sostituito con un nuovo piccione inesperto che viaggiava con l’uccello rimanente, ormai esperto. Come gruppi di controllo, piccioni singoli e coppie fisse effettuavano lo stesso numero di voli del gruppo sperimentale (per un totale di 60 voli). Lo studio ha rilevato che le catene sperimentali di piccioni superavano significativamente sia i gruppi di controllo con piccioni singoli che quelli con coppie fisse alla fine della quinta generazione, un risultato attribuito al CCE.

Testare diverse strategie di apprendimento

Banerjee, Francisco e Kao si sono proposti di esplorare quale meccanismo di navigazione sia necessario e sufficiente per replicare quei risultati sperimentali. Hanno sviluppato sette plausibili meccanismi di apprendimento, classificati in tre tipologie con complessità cognitiva crescente.

Il primo tipo rappresenta il processo più semplice, in cui gli uccelli non conoscono il livello di esperienza o le prestazioni del loro partner e include solo la strategia della media. Il secondo tipo presuppone che gli uccelli possano riconoscere l’individuo più esperto nella coppia e massimizzare le proprie prestazioni sfruttando questa conoscenza. Il terzo tipo introduce il livello più elevato di complessità cognitiva, che richiede agli uccelli di valutare attivamente le proprie prestazioni individuali o di coppia, in linea con i criteri meccanicistici richiesti per il CCE.

Il team ha quindi confrontato i risultati dei sette meccanismi con i dati sperimentali per identificare quali strategie sono più probabilmente utilizzate dagli uccelli reali. In particolare, hanno esplorato se i requisiti cognitivi del CCE siano necessari per il miglioramento osservato nella capacità di navigazione.

La semplice media risulta essere la soluzione migliore.

Hanno scoperto che tutte le strategie hanno portato a miglioramenti del percorso, indipendentemente dalla loro complessità intrinseca, il che suggerisce che un’ampia gamma di meccanismi decisionali può condurre a miglioramenti della navigazione, non solo quelli compatibili con la definizione di CCE. Tuttavia, quando hanno combinato i risultati con quelli di un’analisi del peso sociale, hanno scoperto che i dati sperimentali si allineavano meglio, nel complesso, con la strategia più semplice: la media dei singoli percorsi.

“Dimostriamo che un miglioramento nella sola efficienza del percorso non è sufficiente a dimostrare la trasmissione culturale, poiché gli uccelli sperimentali non hanno soddisfatto alcuni dei criteri della CCE”, afferma l’autore Fritz Francisco. “Ciò potrebbe essere dovuto alla saggezza collettiva che migliora i percorsi ‘gratuitamente’ senza imporre un carico cognitivo aggiuntivo agli uccelli. In media, gli uccelli in questo esperimento si sono influenzati reciprocamente sui percorsi in egual misura, a prescindere dalle differenze di esperienza, il che solleva interrogativi più ampi su quali meccanismi di apprendimento sociale siano realmente in linea con i requisiti della CCE.”

Cosa significa questo per la ricerca futura

Il team ha inoltre osservato che le strategie miste, pur non essendo supportate dai dati sperimentali, combinavano teoricamente i vantaggi sia della media che della selezione attiva dei percorsi migliori, ottenendo prestazioni ancora superiori.

“I nostri risultati aprono quindi la strada a futuri studi volti a indagare l’evoluzione dell’apprendimento sociale e i compromessi tra i diversi meccanismi decisionali che possono essere a disposizione degli animali in natura”, conclude l’autore senior Albert Kao, professore assistente e ricercatore principale presso l’UMass Boston.

“Per questo compito di navigazione, una semplice media è sufficiente a spiegare i risultati sperimentali ottenuti con i piccioni viaggiatori, ma altri compiti potrebbero essere meno adatti alla saggezza collettiva: questo ambito è molto complesso. Sarebbe interessante esplorare come le strategie di navigazione collettiva si evolvono in contesti diversi, tenendo conto, ad esempio, delle dimensioni tipiche dei gruppi, dei tassi di errore e del numero di volte in cui un compito viene ripetuto, per comprendere meglio il processo decisionale sociale nei piccioni viaggiatori e in altri animali.”

Abstract

Le capacità cognitive sono fondamentali per il modo in cui gli animali si orientano in ambienti complessi. Oltre alla cognizione individuale, la vita di gruppo può anche migliorare l’orientamento grazie alla condivisione di informazioni acquisite individualmente. Un modo per raggiungere questo obiettivo è seguire leader esperti, il che richiede il riconoscimento delle competenze all’interno del gruppo. In alternativa, decisioni accurate potrebbero emergere anche senza il parere di esperti, attraverso meccanismi più semplici come il principio della “saggezza della folla”, che media i pregiudizi individuali. Di conseguenza, le strategie di navigazione collettiva variano da quelle cognitivamente complesse a quelle semplici, eppure la prevalenza o l’interazione di diverse strategie collettive in natura rimane inesplorata. In questo studio, ci siamo chiesti: qual è il meccanismo di navigazione, che richiede minime esigenze cognitive, necessario e sufficiente per replicare quantitativamente i risultati sperimentali di uno studio del 2017 sui piccioni viaggiatori ( Columba livia ), che ha dimostrato come sequenze di coppie di uccelli che tornano a casa in volo – simili a un gioco del telefono senza fili – portino a percorsi di ritorno più brevi rispetto agli uccelli di controllo che volano individualmente o in coppie fisse. I nostri risultati mostrano che i dati sperimentali si allineano strettamente con la strategia più semplice: la media dei percorsi. Sorprendentemente, il complesso meccanismo di propagazione selettiva del volo migliore attraverso l’apprendimento sociale non ha offerto alcun vantaggio aggiuntivo. Abbiamo inoltre osservato che le strategie miste, sebbene non supportate dai dati sperimentali, in teoria combinavano i vantaggi sia della media che della selezione attiva dei percorsi migliori, con conseguenti prestazioni ancora maggiori. Pertanto, i nostri risultati evidenziano il potenziale per future ricerche volte a indagare le pressioni selettive che modellano l’evoluzione dell’apprendimento culturale e i compromessi tra i diversi meccanismi decisionali teoricamente disponibili agli animali sociali in natura.

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