Когда рыбы плавают группами, возникают новые сложности. Половина видов рыб проводит часть своего времени в группах. Четверть всех видов ведет стайный образ жизни всегда. Отделите сельдь, сардину или анчоуса от их сородичей, и они сразу забеспокоятся.
Объединения рыб бывают двух основных видов. Во-первых, есть аморфные стаи, свободные социальные объединения, в которых рыбы плавают туда-сюда, не обращая особого внимания друг на друга. Во-вторых, существуют организованные стаи и косяки. Скопление рыб может превратиться в элегантный, закручивающийся в спираль косяк, когда по какой-либо причине все рыбы внезапно решают плыть и поворачивать синхронно. В косяке все плывут в одном направлении, их тела параллельны друг другу. Косяк может потерять упорядоченную структуру и вновь превратиться в аморфную стаю. В течение десятилетий ученые изучали неорганизованные скопления рыб и стаи, пытаясь понять, как и почему рыбы так себя ведут, как происходит объединение одиночных рыб в группы и косяки.
В свои поздние годы Конрад Лоренц, предложивший идею о ярких «плакатных цветах», посвятил себя изучению социальной жизни рыб и тому, как они образуют косяки. Вместо того чтобы драться друг с другом и конфликтовать из-за территории, в какой-то момент рыбы начинают дружить, и Лоренц хотел посмотреть, как происходит такой переход.
В 1973 г. Лоренц получил Нобелевскую премию за работу по изучению инстинктов животных
[57]. Он потратил денежное вознаграждение на создание огромного аквариума у себя дома под Веной. Этот аквариум был размером 4 x 4 x 2 м и вмещал 32 000 л морской воды. Лоренц заселил его разнообразными коралловыми рыбами, включая и десятки рогатых занклов (мавританских идолов) с характерными белыми, черными и желтыми полосами. В течение следующих нескольких лет он проводил дни, наблюдая за ними.
После смерти Лоренца в 1989 г. в ящике стола в его кабинете была найдена неоконченная рукопись. В ней в мельчайших подробностях были описаны результаты его наблюдений за рыбами, насчитывавших более тысячи часов. Он дал имена всем своим рыбам и смотрел, как они общаются при помощи сложного набора жестов. Занклы размахивали хвостами в сторону друг друга или сцеплялись челюстями и боролись; пары носились по аквариуму бок о бок или бросались друг к другу и медленно расходились. Записи Лоренца полны схем с обозначением территорий, которые рыбы занимали в аквариуме. В марте 1977 г. он написал: «Глаб и Фрис объединили свои территории, но все еще не пускают Бахо, который нападает на Глаба или Фриса, когда те оказываются «не в том месте»… Куна все еще не покидает своего убежища у левой боковой стенки».
В конце концов Глаб, Фрис, Бахо, Куна и все остальные занклы разрешили свои противоречия и образовали единую постоянную стаю, плавая по аквариуму все вместе. На коралловых рифах рыбы также переключаются с территориальности на стайность, но никто не видел, как это происходит. Лоренц признавал, что даже в его большом аквариуме было тесно, но был уверен, что его микрокосм дал важные подсказки о том, чем рыбы занимаются в природе, когда никто за ними не наблюдает.
Аквариумные исследования, часто проводящиеся на мелких, неконфликтных рыбах, таких как обыкновенная гамбузия или данио-рерио, помогают расшифровать хореографию стай. Наблюдая, как стаи и косяки приобретают форму, и отслеживая движения отдельных рыб, ученые начинают понимать, как они ориентируются относительно друг друга, не сближаясь и не отдаляясь слишком сильно; при атаке хищника рыбы плывут в более плотном, синхронно двигающемся косяке, что дает им возможность избежать зубов хищника несколькими способами: броситься в сторону, разделиться и каскадами соединиться снова.
Вне зависимости от того, как это выглядит, рыбы не объединяются, чтобы сформировать эгалитарный суперорганизм, нечто с собственным разумом и без вожаков. Исследования показывают, что существуют отважные лидеры, готовые взять на себя риск быть пойманными на переднем крае стаи. Более голодные рыбы тоже обычно держатся впереди, где у них больше шансов найти еду, чем у рыб, тянущихся в хвосте.
Исследования организованных стай также показывают преимущества, которые они дают рыбам. Наиболее очевидным является то, что они запутывают хищников скоплением одинаковых тел и ослабляют вред, который одиночный хищник может принести большой группе. Рыбы даже осмеливаются по очереди покидать безопасную стаю и подплывать к ближайшему хищнику, чтобы посмотреть, что он замышляет. Затем они возвращаются в стаю и, судя по всему, сообщают своим товарищам, что атака неизбежна и им следует уплыть, или наоборот, что хищник занят другими делами и можно не беспокоиться. У стайных рыб также больше шансов добыть еду, особенно если она редко попадается и ее сложно найти, – чем больше рыб ее ищут, тем вероятнее они ее найдут.
Плавая в стае, а не поодиночке, рыбы также сберегают энергию. Как велосипедисты в пелотоне или машины во время гонок, едущие в слипстриме (зоне пониженного давления за другим автомобилем), рыбы в конце стаи тратят меньше усилий, чтобы не отстать. Быстрые движения хвостом оставляют в воде позади рыбы крутящиеся воронки, через которые должны проплыть их товарищи. Но вместо того чтобы бороться с турбулентным потоком, рыбы встраиваются позади между двумя другими рыбами там, где эти воронки дают им дополнительный толчок. Даже рыбы в голове стаи тратят меньше энергии, катясь на волне, выталкиваемой вперед движущимися позади рыбами. И, как обычно бывает, люди учатся у природы и используют эти движения рыб в человеческом мире. Расположение ветрогенераторов в такой же конфигурации, как особи в косяке рыб, позволяет увеличить их эффективность почти в 10 раз.
Чтобы глубже заглянуть в динамику движения косяков, исследователи создают собственные стаи. Основываясь на наблюдениях за живыми рыбами, они программируют компьютерных рыб в соответствии с правилами движения стай. Затем они выпускают виртуальных рыб в виртуальные аквариумы и смотрят, как они там плавают. Туда также подселяют виртуальных хищников со своим набором команд, чтобы те гонялись за стаями.
Были созданы и усовершенствованы тысячи таких моделей, и сейчас, с точки зрения статистического анализа, они идентичны движению реальных рыб. Но достаточно ли этого, чтобы утверждать, что модель верно отражает жизнь?
Этим вопросом задался Джеймс Херберт-Рид и его коллеги из Уппсальского университета (Швеция). Они решили проверить, смогут ли люди различить реальные и созданные на компьютере стаи рыб. В 2015 г. они разработали простую онлайн-игру с парой видеороликов, показывающих кружащиеся зеленые точки. В одном ролике демонстрировалась двумерная траектория реальной стаи рыб, в другом – смоделированная. Игрокам нужно было определить, какая из стай настоящая.
