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 Кит живет двести лет, умеет пробивать головой полуметровый лед и поет океанский джаз голосом несмазанной дверной петли. Охотоморские гренландские киты — это не просто многотонные ледоколы. Это древние узники, которые остались жить в Охотском море со времен последнего оледенения. Это счастливцы, которые смогли пережить гарпуны китобоев XIX-XX веков, но сегодня уязвимы не меньше. Чтобы спасти этих поразительных китов, российским ученым и команде фонда «Природа и люди» приходится: считать хвосты, читать биографии по шрамам, прятать подростков от хищников, стрелять (спутниковыми метками) с парамоторов и тяжелых дронов. Рассказываем, как устроена жизнь гренландских китов России и кто помогает им не исчезнуть навсегда с лица планеты.
Деревья растут и люди стареют не потому, что идет время, а из-за происходящих внутри них процессов. Но можно ли сказать, что именно эти процессы порождают время? Ученый создал маленькую Вселенную, в которой дела обстоят именно так.
Ученые выяснили, что золото владеет уникальной «техникой самообороны», которая защищает его от потускнения. Оказалось, атомы на поверхности этого металла способны самостоятельно перестраиваться в особые защитные структуры. Такой невидимый барьер блокирует контакт с кислородом и подавляет процесс окисления в триллион раз эффективнее, чем поверхность любого другого металла.
Кит живет двести лет, умеет пробивать головой полуметровый лед и поет океанский джаз голосом несмазанной дверной петли. Охотоморские гренландские киты — это не просто многотонные ледоколы. Это древние узники, которые остались жить в Охотском море со времен последнего оледенения. Это счастливцы, которые смогли пережить гарпуны китобоев XIX-XX веков, но сегодня уязвимы не меньше. Чтобы спасти этих поразительных китов, российским ученым и команде фонда «Природа и люди» приходится: считать хвосты, читать биографии по шрамам, прятать подростков от хищников, стрелять (спутниковыми метками) с парамоторов и тяжелых дронов. Рассказываем, как устроена жизнь гренландских китов России и кто помогает им не исчезнуть навсегда с лица планеты.
Ученые выяснили, почему интервальное голодание для многих оказывается эффективнее обычных диет. Исследование показало, что ограничение времени для приема пищи избавляет худеющего от изнуряющего ощущения жесткого контроля и при этом позволяет сбросить ровно столько же, сколько при скрупулезном подсчете калорий.
Деревья растут и люди стареют не потому, что идет время, а из-за происходящих внутри них процессов. Но можно ли сказать, что именно эти процессы порождают время? Ученый создал маленькую Вселенную, в которой дела обстоят именно так.
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.
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.
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