Num estudo publicado na revista PRX Life, cientistas demonstram que grupos de peixes sujeitos a stress ambiental modulam as suas interações sociais de forma a auto-organizarem-se para estados críticos que favorecem a sua adaptabilidade.
Organização dos peixes face a perturbações
Um aspeto central no estudo dos cardumes de peixes é compreender como é que eles reagem eficazmente a perturbações, sejam de origem ambiental ou relacionadas com ataques de predadores. Para explorar estes mecanismos, cientistas realizaram experiências em laboratório com uma espécie de peixe tropical bem conhecida pela sua vida em cardume: Hemigrammus rhodostomus.
Grupos de peixes foram expostos a mudanças súbitas de luz, simulando um stress ambiental moderado (ver Figura 1 e vídeo). Os cientistas combinaram os dados experimentais com um modelo matemático que reproduz a natação intermitente dos peixes e as suas interações sociais. Desta forma, conseguiram representar os diferentes comportamentos coletivos num "diagrama de fase" distinguindo os diferentes regimes de deslocamentos coletivos: natação polarizada numa mesma direção, em vórtice, ou em enxame desorganizado (ver Figura 2).
Comportamento coletivo de um grupo de 25 peixes sujeito a stress luminoso.
Stress, tamanho do grupo e inteligência coletiva
Os resultados, publicados na revista PRX Life, mostram que em grupos grandes (25 indivíduos), os peixes, sujeitos a stress, ajustam a intensidade das suas interações sociais de forma a aproximar o seu cardume de um estado crítico (ver Figura 2). Este estado, bem conhecido em física, corresponde a uma zona onde um sistema pode mudar de estado e torna-se também muito sensível a perturbações. Isto permite ao cardume manter-se reativo face aos perigos, evitando ao mesmo tempo a desorganização.
Facto surpreendente, os pequenos grupos (10 indivíduos) mantêm-se quase sempre próximos deste estado crítico, mesmo na ausência de stress externo. Esta observação sugere que nestes pequenos grupos, o stress é permanente, provavelmente devido à baixa eficácia do efeito tampão induzido pela presença dos congéneres e que reduz o stress individual.
Figura 1: Comportamento coletivo de um grupo de peixes a nadar num tanque circular em condição de stress.
© CRCA, CBI, Toulouse
Os cientistas também mostraram que esta adaptação é obtida através de um mecanismo simples: os peixes ajustam apenas a intensidade das suas interações de atração e alinhamento com tipicamente dois dos seus vizinhos mais influentes, em vez de modificarem o conjunto das relações sociais. Isto reduz a carga cognitiva enquanto permite uma resposta coletiva eficaz.
Estes trabalhos esclarecem o papel positivo do stress na inteligência coletiva dos animais sociais. Eles sugerem que o stress não é apenas um fator perturbador, mas que também desempenha um papel motor na adaptação coletiva destes organismos. Assim, nos peixes, o stress e o tamanho do grupo são duas alavancas fundamentais que permitem aos cardumes auto-organizarem-se para estados críticos que favorecem a sua adaptabilidade.
Figura 2: Dentro de um cardume, as interações de atração e alinhamento entre peixes produzem diferentes formas de movimentos coletivos.
Para além dos peixes, estes resultados abrem perspetivas para compreender como é que outros coletivos animais (desde insetos sociais até mamíferos gregários) otimizam as suas interações de acordo com o contexto. Eles poderão mesmo inspirar sistemas robóticos como enxames de drones autónomos, capazes de ajustar automaticamente a sua organização face ao imprevisto.