Понедельник, 30.01.2023, 00:49 | Приветствую Вас Гость | Подписка на новости сайта
Меню сайта

Темы
Чупакабра [781]
Снежный человек [1000]
Морские чудовища [920]
Сухопутные твари [849]
Летающие монстры [240]
Подземные твари [56]
Динозавры,мегафауна [1331]
Теория [1129]
Акулы [244]
Бабочки [135]
Грибы [190]
Гусеницы [59]
Дельфины [160]
Ежи [31]
Жуки [106]
Зайцы [31]
Змеи [235]
Кальмары,осьминоги [171]
Киты [261]
Копытные [551]
Кораллы [139]
Кошачьи [766]
Крокодилы [107]
Крысы,мыши [331]
Летучие мыши [147]
Лягушки [179]
Медведи [337]
Медузы,моллюски [185]
Микроорганизмы [572]
Морские звезды [35]
Морские львы,тюлени [142]
Муравьи [229]
Мухи,комары [255]
Насекомые [344]
Обезьяны [577]
Пауки [282]
Пингвины [89]
Псовые [599]
Птицы [1035]
Пчелы [309]
Ракообразные [188]
Растения [541]
Рыбы [828]
Саранча,кузнечики [28]
Слоны [136]
Сурикаты,грызуны [268]
Тараканы [53]
Улитки [71]
Хамелеоны [17]
Черви [182]
Черепахи [127]
Ящерицы [176]

Календарь
«  Ноябрь 2022  »
ПнВтСрЧтПтСбВс
 123456
78910111213
14151617181920
21222324252627
282930

Архив новостей

Реклама
  • SMM клиники

    в вашу клинику! Эффективная реклама медицинских услуг

    mmiv.medsteg.com


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: 208 | Добавил: Sergo | Рейтинг: 0.0/0


Последние новости

Лохнесское чудовище - не гигантский угорь (44)

Кирпичи с сюрпризом могут помочь спасти пчел (18)

Ледниковый период повлиял на эволюцию американских крокодилов (23)

Биологи изучили венерину мухоловку, которая не умеет считать (16)

Где в России обитают доисторические монстры (91)

Как предки приматов выживали в Заполярье (29)

ИИ научили предсказывать возраст комаров (21)

У полигамных птиц оказалось меньше вредоносных мутаций (27)

Морские пауки заново отрастили анальный бугорок и репродуктивные органы (28)

В США обнаружили древнейшие останки безногих земноводных существ (31)

Бактерии поглощают и переваривают пластик (26)

Люди распознали жесты шимпанзе и бонобо (28)

Лось взмахом головы избавился от рогов (32)

Муравьи определили рак по запаху мочи (26)

Обнаружили связь между вымиранием слонов и глобальным потеплением (39)

Эксперты разработали комплексную программу изучения каспийских тюленей (64)

В балтийском янтаре обнаружили останки древнейшего муравья (39)

Свиньи не умеют показывать людям интересующие их вещи (33)

В Баварии нашли новый вид птерозавра с челюстью-расческой (33)

Тень бигфута обнаружена на Google Earth (78)

Группа детей последовала за ужасным запахом и столкнулась с бигфутом (58)

Подростки-шимпанзе оказались склонны к риску и в то же время достаточно терпеливы (26)

Чрезмерно оптимистичные красные белки не пропустили урожайный год (31)

Волки с острова на Аляске съели всех оленей и перешли на каланов (46)

Бактерии вида Rhodococcus ruber способны питаться пластиком (38)

Вымирающие японские лазающие зайцы разносят семена редких растений (25)

У африканского буйвола обнаружили унаследованную от вымерших быков ДНК (30)

Плотоядные растения «распробовали» навоз млекопитающих (90)

В Австралии обнаружили жабу-рекордсменку (35)

Биологи определили нервно-паралитический яд хищных вешенок (59)

В Индии нашли более 250 окаменевших яиц титанозавров (45)

Павианы способны быстро переключаться между хождением на двух и четырех ногах (35)

ДНК сомов дополнили генами аллигаторов (59)

Генетики раскрыли, как киты стали гигантами (41)

Белки оказались азартными игроками «в эволюцию» (36)

Зоологи впервые сняли на видео рыбалку японских макак (38)

Способность переключать внимание у детей и шимпанзе (157)

Сопли пузырями помогли ехиднам остыть (35)

В ДНК морских окуней нашли неожиданные «гены долголетия» (30)

От голода у дрозофил усложняются нейроны (30)

История о том ученые поймали странное существо в озере Лох-Несс (97)

Гигантские следы нашли у пещеры древнего человека в лесу Железноводска (58)

Лисьи кузу научили сородичей находить лакомство в головоломке (32)

Дельфины не смогли перекричать антропогенный шум (34)

Девонских трилобитов с трезубцами заподозрили в сражениях за самок (36)

Климатические изменения сделали муравьев уязвимыми (36)

Назвали основные причины агрессивности домашних собак (107)

Модификация гена фермента спасла мышей от осложнений инфаркта (42)

Пережившие пожар игуаны стали сильнее бояться шума огня (35)

Американцы увидели в Северной Каролине лох-несское чудовище (113)

Поиск


Популярное

Дикие люди Китая (32799)

Чупакабра напала на жителя Одесской области (20064)

Русские монстры: от древности до наших дней (19220)

Растения, питающиеся животными, издавна вселяли в сердца людей страх (18382)

Атлантическая треска может исчезнуть из-за роста кислотности океана (14578)

Загадочный Каспий. Морские монстры, НЛО, русалки (14101)

Поведение хищников опровергает правила естественного отбора (13783)

Откуда вынырнули русалки? (12628)

Морского червя приняли за инопланетянина (12547)

Славянская мифология. Сказочные существа. Часть 3 (12420)

На дне Марианской впадины обитают чудовища (12366)

В произведениях Говарда Лавкрафта действуют чудовища, живущие под землей (11840)

Неведомое существо обитает в Приморье (11565)

В Марианской впадине нашли загадочных существ и инопланетных гостей (11423)

Логово снежного человека обнаружено в США (10880)

Ровенский селянин поймал двух упитанных «чупакабр» (10843)

В Риме гигантские сомы-мутанты пожирают птиц и крыс (10412)

Монстры океанов (10081)

Морской змей в Черном море (9872)

Обнаружено самое уродливое существо на планете (9722)

Чупакабра добралась до Воронежской области (9603)

Похороны настоящей… русалки (9587)

Рыба-мутант: что можно найти в водах Севана (9326)

Кракен - чудовище из морской бездны (9195)

Когда просыпаются русалки (9193)

Сказки - старшилки про Бабу-Ягу, Кощея Бессмертного и Змея Горыныча (9085)

10 неожиданно опасных пород собак (9021)

Крысы умнее, чем Google (8993)

Львы дружески трутся друг о друга (8716)

Крылья бабочки помогут создать антибликовое покрытие экранов (8694)

Страшное насекомое замечено в Индии (8688)

Грибы-монстры - пришельцы из космоса (8653)

Мертвого загадочного зверя из США опознали (8548)

Распутывая ДНК бигфута (8533)

В китайской гробнице нашли вымершее существо (8523)

Монстры уходят на глубину (8388)

Морские дьяволы (8375)

Кого боятся белые акулы (8311)

Экологи просят защитить карадагское чудовище (8283)

Хайгейтские вампиры (8223)

Проект "Криптозоология" © 2010-2023 При использовании материалов с сайта активная ссылка на него обязательна