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 Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
В вакууме космоса два металлических предмета, прижатые друг к другу, могут спонтанно свариться без какого-либо нагрева. Из-за отсутствия кислорода на поверхностях деталей разрушается защитный слой, в результате чего свободные электроны начинают мгновенно перемещаться между ними и соединяют два элемента в один монолит.
Если достаточно развитая цивилизация может отправлять к звездам не колонистов, а крошечные автономные зонды с ИИ, роботами и архивами знаний, то молчание Вселенной становится еще более странным. Возможно, развитые цивилизации не строят космические империи и не окружают звезды мегаструктурами, а расселяются по Галактике тихо — с помощью малозаметных автоматических систем.
Американские ветеринары установили, что длина шага передних лап у пожилых собак отражает возрастные изменения в работе мозга. Когда у собак развивается деменция, шаги их передних лап становятся короче, причем эта связь не зависит от хронической боли в суставах.
Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
Терраформировать Марс — то есть превратить в мир, где можно жить без защитных куполов — мечта человечества с того момента, как стало понятно, что это холодная планета с призрачной бескислородной атмосферой. Сейчас главный хедлайнер ее освоения — Илон Маск, компания SpaceX которого планирует первые полеты туда уже в 2028 году. Многие энтузиасты вспоминают слова Маска 14-летней давности: Красную планету надо лишь «подремонтировать», чтобы ходить без скафандра. Но между полетом и прогулками по городу-саду на Марсе лежит огромная пропасть. Пару лет назад Naked Science рассматривал положительный сценарий терраформирования. Пришло время подсчитать, сколько же лет и ресурсов потребуется.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
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