Исследователи объяснили массовый выход цикад математической моделью
Группа ученых из Кембриджа предложила математическую модель, описывающую намагничивание и сход лавины, для объяснения роящихся цикад. По предположению исследователей, когда личинки цикад, находясь под землей, чувствуют потепление, они передают сигнал «выйти» соседям. И так в течение нескольких недель весь выводок выбирается из-под земли.
Жизненный цикл периодических цикад (Magicicada) длится 13 или 17 лет, в зависимости от вида. Проживая подземный этап, насекомые проходят пять стадий развития. В это время они питаются из ксилем в корнях и за счет этого считают сезонные циклы деревьев, что позволяет оставаться под землей нужное число лет.
Весной, когда почва прогревается до 18 градусов Цельсия, весь выводок выходит из подземной стадии развития. И это происходит синхронно — не будет каких-то особей, которые откажутся покидать личиночную стадию. Такая слаженность, как предположили американские биологи, помогает насекомым избегать встреч с хищниками. Однако неясным оставалось то, как цикады, рассредоточенные на большой территории, несмотря на изменения микроклимата (температура почвы не везде одинакова), синхронно выходят на свет.
Исследователи из Кембриджского университета выяснили, что объяснить такое загадочное поведение можно при помощи математической модели коллективного принятия решений. Работа опубликована в журнале Physical Review E.
Ученые предположили, что одновременное появление цикад объясняется быстрыми коммуникациями личинок под землей — это позволяет коллективу принимать решение. Исследователи опирались на уже существующую модель Изинга, с помощью которой описывают намагничивания материала, а также поведение лавины или трейдеров на фондовом рынке. Авторы статьи подставили на место «спинов» не вершины кристаллической решетки, а членов группы цикад. Значения +1 и -1 поменяли на «выйти» и «остаться».
Подобно магнитному полю, локальная температура вокруг зарытых цикад старается выровнять значения «спинов». Цикада переходит в значение «выйти», когда чувствует, что локальная температура достигла плюс 18 градусов. Соседствующие насекомые (среднее расстояние между ними 5-10 сантиметров) общаются и передают значение «спина» — так постепенно и лавинообразно весь подземный рой приходит к согласию в течение нескольких недель.
«Если наше предположение о том, что коммуникация между личинками цикад играет роль в появлении роя, подтвердится, это станет ярким примером того, как дарвиновская эволюция может действовать на благо группы, а не только отдельной особи», — подчеркнул автор исследования Раймонд Голдштейн.
Также ученые предположили, что для общения цикадам не нужны сложные способы коммуникации — для передачи значения «выйти» достаточно обычных акустических сигналов. Для проверки гипотезы коллективного принятия решений у цикад осталось провести полевые исследования.
Telegram 
Дзен 
VK В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
Последние несколько лет по всему миру выходит множество работ о том, что микрочастицы искусственных полимеров накапливаются в тканях человека и могут быть небезопасны. Мы решили обратиться к академику Алексею Хохлову, чтобы дать трибуну противоположной точке зрения. Выбор между ними предлагаем сделать читателю.
Ученые раскрыли причины удивительной сохранности крупнейшей из пирамид Гизы. Секрет того, что за прошедшие тысячелетия пирамиду не разрушили землетрясения, кроется в особенностях ее конструкции, в том числе в так называемых разгрузочных камерах, расположенных непосредственно над погребальной камерой фараона.
В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
Последние несколько лет по всему миру выходит множество работ о том, что микрочастицы искусственных полимеров накапливаются в тканях человека и могут быть небезопасны. Мы решили обратиться к академику Алексею Хохлову, чтобы дать трибуну противоположной точке зрения. Выбор между ними предлагаем сделать читателю.
Астрофизики Южного федерального университета предложили объяснение одной из самых интригующих загадок современной физики — годичных колебаний сигнала в детекторе DAMA/LIBRA, который вот уже почти тридцать лет регистрирует странные сигналы в подземной лаборатории Гран-Сассо в Италии, интерпретируемые как взаимодействие частиц темной материи с обычным веществом.
В высокогорных районах Гималаев появился новый хищник. Он не боится людей, возглавляет стаи собак и все чаще заходит в деревни. Местные жители называют его «кхипшанг». Речь идет о гибриде гималайского волка и бродячей собаки. Ученые опасаются, что этот зверь изменит хрупкий баланс местной дикой природы и в скором времени станет весьма опасным для человека.
Релиз довольно неожиданно перенес время образования протонов и нейтронов в более раннее прошлое Вселенной. К сожалению, из его текста осталось неясным научное обоснование таких фундаментальных изменений в космологии. Также он резко передвинул в прошлое и момент возникновения реликтового излучения.
При совпадении нескольких условий наши глаза способны улавливать излучение в ближнем инфракрасном спектре. Тогда сетчатка начинает работать как нелинейный фотодетектор.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии