Світлячки синхронізують спаровування через локальні взаємодії

Світлячки вже давно захоплюють нас своїми синхронними миготливими дисплеями, і тепер вчені розкрили секрет того, як ці чарівні комахи координують свої шлюбні ритуали. Згідно з новим дослідженням, представленим на зборах Американського фізичного товариства в Денвері, самці світлячків у болоті Південної Кароліни дотримуються набору місцевих правил взаємодії, щоб синхронізувати своє миготливе світло.

Дослідження, доступне як препринт, одного дня може привести до розуміння низки синхронізованих біологічних процесів, від циркадних ритмів організму до роботи нейронів у мозку. Це також може інформувати про розвиток роїв дронів, які спілкуються за допомогою синхронізованих спалахів.

Протягом десятиліть вивчення поведінки роїння та зграї було здебільшого сферою спостережень біологів. Але у 1980-х роках фахівець із комп’ютерної графіки на ім’я Крейг Рейнольдс розробив програму «boids», обчислювальну модель на основі агентів, яка відтоді домінувала в галузі вивчення колективної поведінки. У цих моделях кожна окрема одиниця в рою представлена ​​у вигляді точки, що рухається з постійною швидкістю по прямій лінії. Запровадивши кілька простих правил, що регулюють взаємодію між цими точками, можна сформувати складні схеми зграї чи роїння.

Нове дослідження світлячків використовує подібний підхід, але замість крапок дослідники вивчають взаємодію самців світлячків у реальному світі в болоті Південної Кароліни. Спостерігаючи за миготливими візерунками комах, команда виявила місцеві правила, які регулюють їхню синхронізацію.

Ці висновки можуть мати далекосяжні наслідки. Як показали попередні дослідження, принципи поведінки роїння та зграї поширюються далеко за межі природного світу з потенційним застосуванням у таких різноманітних галузях, як робототехніка, зв’язок і навіть міське планування.

Зрозумівши механізми, що лежать в основі синхронізації світлячків, дослідники можуть відкрити нове уявлення про те, як клітини тіла узгоджуються з його внутрішнім циркадним ритмом або як нейрони спрацьовують разом у мозку. Потім ці знання можна було б застосувати до дизайну зграй дронів, які спілкуються за допомогою синхронізованих спалахів, імітуючи природні прояви спарювання цих чарівних комах.

Дослідження поведінки світлячків не тільки захоплююче з наукової точки зору, але також має потенціал для практичних застосувань, які можуть змінити наш підхід до всього, від біологічних систем до координації автономних технологій. Оскільки дослідники продовжують розгадувати таємниці цих сяючих комах, можливості для майбутніх відкриттів та інновацій здаються безмежними.