Intermittent collective dynamics emerge from conflicting imperatives in sheep herds

Autor: Guy Theraulaz, Marie-Hélène Pillot, Fernando Peruani, Francesco Ginelli, Richard Bon, Hugues Chate
Přispěvatelé: Service de physique de l'état condensé (SPEC - UMR3680), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire Jean Alexandre Dieudonné (LJAD), Université Nice Sophia Antipolis (1965 - 2019) (UNS), COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Côte d'Azur (UCA), Centre de Recherches sur la Cognition Animale - UMR5169 (CRCA), Institut des sciences du cerveau de Toulouse. (ISCT), Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre Hospitalier Universitaire de Toulouse (CHU Toulouse)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Centre Hospitalier Universitaire de Toulouse (CHU Toulouse)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre de Biologie Intégrative (CBI), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire Jean Alexandre Dieudonné (JAD), Université Côte d'Azur (UCA)-Université Nice Sophia Antipolis (... - 2019) (UNS), COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre de Recherches sur la Cognition Animale (CRCA), Centre de Biologie Intégrative (CBI), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut des sciences du cerveau de Toulouse. (ISCT), Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-CHU Toulouse [Toulouse]-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-CHU Toulouse [Toulouse]-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2015
Předmět:
Zdroj: Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America
Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 2015, pp.12729-12734. ⟨10.1073/pnas.1503749112⟩
Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, National Academy of Sciences, 2015, pp.12729-12734. ⟨10.1073/pnas.1503749112⟩
ISSN: 0027-8424
1091-6490
DOI: 10.1073/pnas.1503749112⟩
Popis: International audience; Among the many fascinating examples of collective behavior exhibited by animal groups, some species are known to alternate slow group dispersion in space with rapid aggregation phenomena induced by a sudden behavioral shift at the individual level. We study this phenomenon quantitatively in large groups of grazing Merino sheep under controlled experimental conditions. Our analysis reveals strongly intermittent collective dynamics consisting of fast, avalanche-like regrouping events distributed on all experimentally accessible scales. As a proof of principle, we introduce an agent-based model with individual behavioral shifts, which we show to account faithfully for all collective properties observed. This offers, in turn, an insight on the individual stimulus/ response functions that can generate such intermittent behavior. In particular, the intensity of sheep allelomimetic behavior plays a key role in the group's ability to increase the per capita grazing surface while minimizing the time needed to regroup into a tightly packed configuration. We conclude that the emergent behavior reported probably arises from the necessity to balance two conflicting imperatives: (i) the exploration of foraging space by individuals and (ii) the protection from predators offered by being part of large, cohesive groups. We discuss our results in the context of the current debate about criticality in biology. sheep herds | collective behavior | self-organization | computational modeling | Allelomimetism
Databáze: OpenAIRE