Пятница, 29.03.2024, 18:46 | Приветствую Вас Гость | Подписка на новости сайта
Меню сайта

Темы
Чупакабра [786]
Снежный человек [1068]
Морские чудовища [982]
Сухопутные твари [881]
Летающие монстры [244]
Подземные твари [60]
Динозавры,мегафауна [1458]
Теория [1196]
Акулы [262]
Бабочки [154]
Грибы [209]
Гусеницы [60]
Дельфины [170]
Ежи [35]
Жуки [114]
Зайцы [31]
Змеи [248]
Кальмары,осьминоги [186]
Киты [283]
Копытные [569]
Кораллы [150]
Кошачьи [788]
Крокодилы [112]
Крысы,мыши [349]
Летучие мыши [159]
Лягушки [193]
Медведи [343]
Медузы,моллюски [207]
Микроорганизмы [600]
Морские звезды [38]
Морские львы,тюлени [150]
Муравьи [241]
Мухи,комары [279]
Насекомые [378]
Обезьяны [625]
Пауки [312]
Пингвины [93]
Псовые [633]
Птицы [1104]
Пчелы [341]
Ракообразные [194]
Растения [596]
Рыбы [866]
Саранча,кузнечики [29]
Слоны [147]
Сурикаты,грызуны [292]
Тараканы [56]
Улитки [76]
Хамелеоны [17]
Черви [202]
Черепахи [130]
Ящерицы [186]

Календарь
«  Ноябрь 2022  »
ПнВтСрЧтПтСбВс
 123456
78910111213
14151617181920
21222324252627
282930

Архив новостей

Реклама

Логотип сайта

Форма входа

Главная » 2022 » Ноябрь » 5 » Синхронное свечение светлячков объяснили с помощью модели из нейробиологии

19:39
Синхронное свечение светлячков объяснили с помощью модели из нейробиологии

Математики объяснили синхронное мигание светлячков с помощью модели, описывающей активность нейронов. Исследователи смоделировали чередование процессов свечения и покоя 100 насекомых и показали, как светлячки подстраивают свои мигания под мигания соседей. Результаты работы ученых, опубликованной в Journal of The Royal Society Interface, качественно согласуются с экспериментальными наблюдениями.

По ночам самцы светлячков Photinus carolinus мигают для привлечения самок. При этом вспышки отдельной особи не периодичны. Но если несколько насекомых оказываются рядом, они начинают мигать синхронно. Несколько ярких вспышек в течение пары секунд повторяются через более длительные промежутки времени. Координироваться светлячкам помогает зрение: наблюдая за миганием других особей, они начинают подстраиваться под их ритм. Недавнее экспериментальное исследование показало, что светлячки, которые присоединяются к коллективным вспышкам, начинают мигать сразу в такт. Этот эффект не учитывали предыдущие теоретические модели. К тому же они не объясняли, почему между вспышками проходят длительные промежутки времени, а фокусировались на моделировании самих вспышек.

Чтобы объяснить эти особенности Мадлен МакКри (Madeline McCrea), Бард Эрментроут (Bard Ermentrout) и Джонатан Э. Рубин (Jonathan E. Rubin) из Питтсбургского университета предложили использовать упрощенный аналог математической модели Ходжкина-Хаксли, которая описывает распространение сигнала по нейрону. Ученые смоделировали поведение одного светлячка и целой группы и показали, как насекомые синхронизируются друг с другом.

В jснове модели Ходжкина-Хаксли лежит чередование быстрого процесса и медленного, который запускает и останавливает быстрый процесс. Для светлячков быстрый процесс — вспышки, а медленный — периоды отдыха, когда насекомые как бы накапливают силы для новой серии вспышек. Строгая математическая связь между процессами через дифференциальные уравнения объединяет их в единый цикл, который повторяется примерно каждые 20 секунд.

Сначала ученые смоделировали поведение одного светлячка. Когда они добавили в модель шумы, свечение насекомого перестало быть периодическим, как происходило и в экспериментальной работе. Затем исследователи рассмотрели пару особей. Для этого в уравнения вспышек для каждого насекомого добавили коэффициент связи, который отвечает за визуальное «общение» светлячков в природе. Механизм синхронизации объяснялся подстройкой одного из насекомых под свечение другого. Если второй светлячок мигал, пока первый отдыхал, первый светлячок начинал свой следующий цикл свечений раньше, чем когда он был один. Период его отдыха уменьшался с каждым циклом, пока наконец светлячки не синхронизировались. Если же свечения изначально пересекались неполностью, период отдыха первого увеличивался, чтобы вспышки полностью синхронизовались на следующем цикле.

Для моделирования группы из 100 насекомых физики добавили в уравнения радиус взаимодействия, считая что в поле зрения одного светлячка попадает примерно 12 соседей. Как и в эксперименте, ученые наблюдали, что шумы нарушали периодичность отдыха, но при этом они не влияли на длительность и количество вспышек для одного насекомого. Также насекомые, которые присоединялись к группе, начинали сразу мигать с ней в такт, а инициаторы коллективной вспышки мигали чаще, чем другие насекомые в группе. Таким образом, качественная картина моделирования полностью совпала с реальными наблюдениями.

Дополнительно ученые подтвердили, что интенсивность коллективного свечения может вырасти, если увеличить коэффициент связи и радиус взаимодействия. Тогда насекомые будут быстрее вовлекаться в группу. Также эти параметры влияли на форму свечения, уменьшая их, ученые наблюдали распространение вспышки либо концентрическими кругами, либо по спирали.

Математики полагают, что по таким узорам свечения можно определять наличие светового загрязнения, ведь оно мешает светлячкам видеть друг друга, а значит ослабляет их взаимодействие. Также исследователи планируют улучшить модель, учитывая ограниченный угол обзора насекомых.

https://nplus1.ru/news/2022/11/03/firefly

Категория: Насекомые | Просмотров: 542 | Добавил: Sergo | Рейтинг: 0.0/0


Последние новости

Открыли новый вид сусликов, уникальный для Западной Сибири (50)

Вывели корову, которая дает молоко с человеческим инсулином (27)

Самки птиц повели себя как «джентльмены» (30)

Паучиха и севший на нее паук вместе притворились цветком (43)

У собак обнаружили словарный запас (27)

Австралийские энтомологи описали очень пушистого жука-усача (29)

Выбросы CO2 могут повысить биоразнообразие (47)

Нашли новый вид акулы-призрака (30)

Термиты попали в спираль смерти внутри гриба (31)

Синицы вывели птенцов в одном дупле с 25 летучими мышами (33)

Частые встречи с людьми повысили бдительность городских мангустов (31)

Описали новый вид бронированного этозавра (33)

Описали крупнейшего речного дельфина в истории (37)

Энанциорнисовые птицы начали терять зубы уже в раннем мелу (31)

Итальянские протеи покинули пещеры ради охоты на червей (29)

Дятел вышвырнул скворца из дупла (33)

Самки шимпанзе играют со своими детенышами чаще в голодные времена (106)

В глубинах мирового океана обнаружено загадочное звездоподобное создание (56)

Самки китайских лягушек подмигнули понравившимся самцам (34)

Отпечатки лап бигфута найдены вдоль побережья Торки (80)

Вороны-свистуны не унаследовали интеллект матерей (41)

Менопаузу назвали возможной причиной долголетия самок китов (32)

Какое животное почти не изменилось со времен динозавров (41)

Нелетающую птицу назначили верховным хищником эоценовой Антарктиды (47)

Поставили под сомнение превосходство самцов млекопитающих в размерах (50)

Макаки сложили цифры в двух рукавах лабиринта и выбрали оптимальный маршрут (39)

В морской звезде обнаружили соединения против опухолей (47)

Названо животное, которое может исчезнуть в ближайшее время (50)

Приматологи описали жесты коат Жоффруа (49)

Обнаружен новый способ ориентирования у электрических рыб (43)

Бигфут бросил камень в голову сталкера (103)

Впервые описан случай кормления молоком среди амфибий (48)

Как птицы остаются умными, несмотря на маленький мозг (37)

Шимпанзе подсмотрели решение непонятной задачи у обученных сородичей (34)

Шмели решили головоломку благодаря социальному обучению (41)

Изогнутые зубы превратили рот древнего дельфина в клетку для ловли рыбы (63)

Опытные аисты предпочли прямые маршруты миграции (39)

В заповеднике Курильский обнаружили новые для фауны РФ виды бабочек (37)

Выявлена мутация, делающая четверть лабрадоров склонными к ожирению (32)

Слоны засыпали трупы своих детенышей землей (58)

Вырубки леса ухудшат состояние 84% популяций американских лесных ящериц (41)

Гены, запускающие процесс роста светящегося брюшка у светлячков (41)

Исчезновение неуловимого лиса Рэмбо (35)

Самую маленькую кувшинку в мире переоткрыли в Руанде (38)

Как пчелы понимают, где искать нектар (65)

Орнитолог-любитель из США первым в мире увидел 10000 видов птиц (40)

Горбатые киты впервые спарились на глазах у людей (47)

Способность птиц решать головоломки с едой связали с размером мозга и инновационным поведением (49)

Гибкость в выборе жертв подвела хищных рыб в адаптации к изменению климата (82)

Выявили мутацию, которая избавила от хвоста предков людей и приматов (53)

Поиск


Популярное

Дикие люди Китая (34251)

Чупакабра напала на жителя Одесской области (22490)

Растения, питающиеся животными, издавна вселяли в сердца людей страх (21862)

Русские монстры: от древности до наших дней (20742)

Поведение хищников опровергает правила естественного отбора (16280)

Атлантическая треска может исчезнуть из-за роста кислотности океана (15939)

Загадочный Каспий. Морские монстры, НЛО, русалки (15499)

Морского червя приняли за инопланетянина (14954)

Откуда вынырнули русалки? (14758)

На дне Марианской впадины обитают чудовища (14542)

Славянская мифология. Сказочные существа. Часть 3 (14287)

В произведениях Говарда Лавкрафта действуют чудовища, живущие под землей (14025)

Неведомое существо обитает в Приморье (13645)

В Марианской впадине нашли загадочных существ и инопланетных гостей (13495)

Логово снежного человека обнаружено в США (13355)

В Риме гигантские сомы-мутанты пожирают птиц и крыс (12831)

Ровенский селянин поймал двух упитанных «чупакабр» (11969)

Монстры океанов (11625)

10 неожиданно опасных пород собак (11583)

Чупакабра добралась до Воронежской области (11505)

Морской змей в Черном море (11332)

Кракен - чудовище из морской бездны (11081)

Похороны настоящей… русалки (11072)

Обнаружено самое уродливое существо на планете (10963)

Рыба-мутант: что можно найти в водах Севана (10728)

Сказки - старшилки про Бабу-Ягу, Кощея Бессмертного и Змея Горыныча (10666)

Страшное насекомое замечено в Индии (10641)

Крылья бабочки помогут создать антибликовое покрытие экранов (10533)

Распутывая ДНК бигфута (10522)

Крысы умнее, чем Google (10461)

Когда просыпаются русалки (10412)

Львы дружески трутся друг о друга (10388)

Экологи просят защитить карадагское чудовище (10276)

Мертвого загадочного зверя из США опознали (10114)

В китайской гробнице нашли вымершее существо (10106)

Грибы-монстры - пришельцы из космоса (9986)

Монстры уходят на глубину (9900)

Кого боятся белые акулы (9853)

Морские дьяволы (9772)

Хайгейтские вампиры (9684)

Проект "Криптозоология" © 2010-2024 При использовании материалов с сайта активная ссылка на него обязательна

Яндекс.Метрика