• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
20 мая
Андрей Папиш
2 384

Саранча помогла проверить, насколько удобны для людей Нью-Йорк, Рим и Каир

4.5

Биологи изучили мобильность транспортных потоков в крупных городах с разной топологией при помощи саранчи. Насекомых выпускали побродить по улицам спроектированных городских моделей, чтобы выяснить, где они будут сбиваться в рой. Результаты оказались неочевидными.

Пустынная саранча обдирает листья с куста недалеко от города Лодвар
Пустынная саранча обдирает листья с куста недалеко от города Лодвар, Кения, 30 июня 2020 года / © Reuters, Baz Ratner.

Проектирование и развитие современных городов сейчас значительно осложнено: увеличились население и количество транспорта, застройка должна быть технологичной, эффективной, экологичной и так далее. Основным фактором влияния на городскую систему называют поток. Это довольно широкое понятие, которое касается как экономики и техники, так и социальной и пространственной организации. Городские потоки исследуют, чтобы разрабатывать оптимальные транспортные системы и коммуникации.

Современное проектирование полагается на компьютерные модели, которые симулируют потоки пешеходов, автомобилей и прочую городскую жизнь. Но существует и довольно необычный метод дизайна таких пространств — биологический. Яркий пример: слизевики, простейшие организмы, способные прокладывать наилучший путь с минимальными затратами энергии. В одном эксперименте 2010 года слизевик построил оптимальный маршрут между точками, почти полностью повторив карту железных дорог в Токио. Может быть, поведение людей в городах тоже можно симулировать другими организмами?

Проверить эту гипотезу решили четверо биологов из Израиля. Они проанализировали устройство среды в крупных городах с помощью пустынной саранчи (Schistocerca gregaria). Ее выбрали потому, что, по словам других исследователей, она представляет собой «квинтэссенцию коллективного движения». Насекомые сбиваются в рои, синхронизируют свое перемещение, причем сохраняют такое поведение даже в стесненных условиях.

Израильские биологи следили за движениями саранчи (как одиночек, так и групп) с помощью камеры и компьютерного зрения и выделяли паттерны поведения в симуляциях городской среды. Результаты эксперимента опубликованы в журнале iScience.

Видеоролик, демонстрирующий движение саранчи в трех городских моделях: слева — Рим, по центру — Каир, справа — Нью-Йорк / © iScience, Moshe Guershon et al.

Авторы работы построили три физические модели некоторых районов Нью-Йорка, Рима и Каира в масштабе 1:200. По улицам, ширина которых варьировалась от одного до четырех, бродили 50 нелетающих особей саранчи в течение четырех часов, пока их снимала видеокамера. Затем траекторию движения каждого насекомого обработала программа LocusTracker, а биологи построили тепловые карты. Программа фиксировала скорость саранчи, тип территории, на которой она находится, количество насекомых в одном месте и так далее.

Выяснилось, например, что на широких улицах Нью-Йорка (его топология сетчатая), которые теоретически подходят для коллективного движения, скоплений было мало (20%). Но в целом насекомые чаще находились на самых широких улицах. В Риме они вели себя иначе — этот город устроен иерархически (топологию можно сравнить с древом алгоритма) и рассчитан на бродячие толпы туристов. Саранча, гуляя по нему, сбивалась в рои одинаково часто как на узких, так и на широких улицах.

Наконец, в Каире, который, по мысли авторов научной работы, должен был мешать образованию толп из-за множества узких улиц и острых углов, насекомые все равно искали возможность объединиться — больше половины особей находились на относительно широких пространствах. Ученые сделали вывод, что поток (его как раз и представляли насекомые) предпочитает собираться в открытых пространствах и двигаться в основном по широким улицам.

Преимуществом такого биотехнологического подхода может быть именно неочевидность. Компьютерные симуляции, как отметили исследователи, не подсветили бы выявленные динамические эффекты.

Но стоит оговориться, что эти модели упрощенные — в них нет правил дорожного движения и других ограничений. Кроме того, если продолжать подобные исследования с живыми насекомыми, можно использовать муравьев, которые следуют друг за другом по феромонному следу. В будущем эти методы могут помочь в проектировании новых городов.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Предстоящие мероприятия
11 часов назад
Игорь Байдов

Ученые из Китая и Бельгии воссоздали в лаборатории условия, существовавшие на Меркурии четыре миллиарда лет назад, и выяснили, что они были идеальными для образования слоя алмазов, который с течением времени становился лишь толще.

Вчера, 13:10
Полина Меньшова

Хотя доступ к словам, синтаксическим структурам и нелингвистическим символам способен облегчить некоторые когнитивные процессы, язык вряд ли можно считать основой любой формы мышления. К такому выводу пришли ученые из США, проанализировав данные исследований за последние 20 лет.

Вчера, 10:10
Александр Березин

Восемьдесят лет назад началось наступление советских войск в Белоруссии — операция «Багратион». Дальше случилось нечто крайне необычное: Ставка рассчитывала ударить на 150-200 километров в глубину. Но в итоге наступать пришлось на 600 километров. Почему немецкий фронт так быстро развалился, хотя войска Гитлера в 1944 году были материально обеспечены лучше, чем когда-либо еще во Второй мировой войне? И отчего Красная армия не смогла до конца воспользоваться плодами своих побед?

21 июня
Nadya

Земля начала формироваться примерно 4,5 миллиарда лет назад. Чтобы понять, как это происходило в ранние периоды развития нашей планеты, ученые ищут образцы древних горных пород. Одну из таких, возрастом почти 3,5 миллиарда лет, обнаружили рядом с городом Колли в Австралии.

11 часов назад
Игорь Байдов

Ученые из Китая и Бельгии воссоздали в лаборатории условия, существовавшие на Меркурии четыре миллиарда лет назад, и выяснили, что они были идеальными для образования слоя алмазов, который с течением времени становился лишь толще.

20 июня
МПСУ

Эмоциональное выгорание ИТ-специалиста напрямую связано с его личностными характеристиками. С профессиональными перегрузками и стажем связи нет. К такому выводу пришли ученые МПСУ, которые исследовали ИТ-специалистов двух компаний. Жизнестойкость, то есть способность человека выдерживать стрессовые ситуации без снижения успешности деятельности, в совокупности с внутренней положительной мотивацией формируют иммунитет к эмоциональному выгоранию специалиста в ИТ-сфере. Блокаторами стали интерес к работе и профессиональная удовлетворенность.

21 июня
Nadya

Земля начала формироваться примерно 4,5 миллиарда лет назад. Чтобы понять, как это происходило в ранние периоды развития нашей планеты, ученые ищут образцы древних горных пород. Одну из таких, возрастом почти 3,5 миллиарда лет, обнаружили рядом с городом Колли в Австралии.

27 мая
Андрей

Европейские гляциологи, используя первые снимки Восточной Антарктиды 1937 года, а также фотографии середины XX века и современные спутниковые данные, отследили, как менялись ледники в этом регионе на протяжении 85 лет.

10 июня
Александр Березин

Исследователи из США выяснили, что примерно два миллиона лет назад Солнечная система захватила хвост облака холодного межзвездного газа. В результате гелиосфера сильно сжалась, дав галактическим лучам свободно облучать все планеты системы. Это должно было вызвать и серьезные проблемы с климатом.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий
Подтвердить?
Подтвердить?
Причина отклонения
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно