Пятница, 10.05.2024, 01:20 | Приветствую Вас Гость | Подписка на новости сайта
Меню сайта

Темы
Чупакабра [786]
Снежный человек [1074]
Морские чудовища [986]
Сухопутные твари [881]
Летающие монстры [244]
Подземные твари [60]
Динозавры,мегафауна [1470]
Теория [1200]
Акулы [263]
Бабочки [154]
Грибы [209]
Гусеницы [60]
Дельфины [171]
Ежи [35]
Жуки [114]
Зайцы [31]
Змеи [250]
Кальмары,осьминоги [188]
Киты [283]
Копытные [573]
Кораллы [151]
Кошачьи [791]
Крокодилы [112]
Крысы,мыши [350]
Летучие мыши [159]
Лягушки [193]
Медведи [343]
Медузы,моллюски [208]
Микроорганизмы [605]
Морские звезды [38]
Морские львы,тюлени [150]
Муравьи [243]
Мухи,комары [279]
Насекомые [382]
Обезьяны [631]
Пауки [312]
Пингвины [93]
Псовые [636]
Птицы [1113]
Пчелы [344]
Ракообразные [194]
Растения [596]
Рыбы [869]
Саранча,кузнечики [29]
Слоны [147]
Сурикаты,грызуны [296]
Тараканы [56]
Улитки [76]
Хамелеоны [17]
Черви [204]
Черепахи [130]
Ящерицы [187]

Интересное
Аномальные новости

Хроники природных катастроф

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


Последние новости

Теории о происхождении снежного человека (40)

Тихоходки могут распространяться ветром (21)

Шимпанзе сохраняют способность учиться во взрослом возрасте (22)

Зачем попугаи убивают и усыновляют птенцов друг друга (21)

Шмели не захотели самостоятельно решать задачу для двоих (20)

Самки клопов вырастили на ногах грибы для защиты яиц от наездников (21)

Звери, похожие на бигфута, встречаются по всему миру (42)

Зачем зебры покачивают головой (23)

Зачем белухи меняют форму лба (23)

Снежный человек пьет кровь мертвых животных (63)

Домашние попугаи отличили созвон от видео с другой птицей (36)

Назвали породы собак, которых чаще всего кусают клещи (32)

Человекообразные обезьяны впервые обработали рану лекарственным растением (32)

Ослабление магнитного поля планеты посчитали причиной первого взрыва биоразнообразия на Земле (37)

Сумчатые куницы предались полуночной сиесте (35)

Пенис альпак во время спаривания достал до рогов матки (35)

Удлиненные морды рыжих лисиц и песцов оказались адаптацией к мышкованию (28)

Сколько мамонтов смогло бы выжить на современной Аляске (37)

Палеонтолог нашел причину наличия двойных клыков у некоторых саблезубых (61)

Шум дорожного движения помешал птенцам вылупиться из яиц (30)

Восьмилучевые кораллы первыми из животных освоили биолюминесценцию (63)

У хрящевых рыб нашли суставы как у наземных животных (39)

Хемогенетическая активация нейронов гипоталамуса повысила аппетит макак (40)

Семь лет считавшийся самцом бегемот из японского зоопарка оказался самкой (63)

Дата рождения определила репродуктивную тактику самцов кальмара (36)

Создан позволяющий отличить слоновую кость от бивней мамонтов подход (58)

Сокращение численности карибу может быть связано с миграциями белохвостых оленей (44)

Зачем воскрешать мамонта (59)

Что стало с собаками после года веганской диеты (74)

Палеонтологи пересмотрели строение гигантских саблезубых лососей (73)

На темп и ритм птичьего пения повлияли гены (48)

Куры покраснели от эмоций (36)

На обочине дороги в Огайо заметили животное, истребленное 200 лет назад (61)

У черных ревунов обнаружили эффект дорогого врага (46)

Первые биолюминесцентные организмы появились 540 млн лет назад (35)

Клонировали еще двух вымирающих американских хорьков (39)

Поляризованный лунный свет помог муравьям отыскать путь домой (49)

Акулы предпочитают жить в теплой воде с температурой 20-22 градуса (41)

У миног нашли зачатки симпатической нервной системы (54)

Молодые самцы лазоревок уступили чужих самок старшим сородичам (34)

Палеонтологи открыли древнюю гигантскую змею (60)

Как работает антимикробный пептид из морского червя (35)

НАСА попросили помочь в поисках Лох-Несского чудовища (80)

Обнаружили останки крупнейшего ихтиозавра Земли (62)

Описали новый вид древних гигантских кенгуру (51)

Микробиологи рассказали о бактериальном вампиризме (45)

Шмели живут под водой неделю (44)

Новый микроорганизм назвали в честь братьев Стругацких (49)

Подземного муравья из Австралии назвали в честь Волан-де-Морта (37)

Бигфут скрывается в горах с таинственной энергией (125)

Поиск


Популярное

Дикие люди Китая (34368)

Чупакабра напала на жителя Одесской области (22635)

Растения, питающиеся животными, издавна вселяли в сердца людей страх (22068)

Русские монстры: от древности до наших дней (20845)

Поведение хищников опровергает правила естественного отбора (16434)

Атлантическая треска может исчезнуть из-за роста кислотности океана (16044)

Загадочный Каспий. Морские монстры, НЛО, русалки (15573)

Морского червя приняли за инопланетянина (15091)

Откуда вынырнули русалки? (14908)

На дне Марианской впадины обитают чудовища (14682)

Славянская мифология. Сказочные существа. Часть 3 (14426)

В произведениях Говарда Лавкрафта действуют чудовища, живущие под землей (14191)

Неведомое существо обитает в Приморье (13815)

В Марианской впадине нашли загадочных существ и инопланетных гостей (13674)

Логово снежного человека обнаружено в США (13420)

В Риме гигантские сомы-мутанты пожирают птиц и крыс (12950)

Ровенский селянин поймал двух упитанных «чупакабр» (12039)

10 неожиданно опасных пород собак (11735)

Монстры океанов (11726)

Чупакабра добралась до Воронежской области (11651)

Морской змей в Черном море (11440)

Кракен - чудовище из морской бездны (11207)

Похороны настоящей… русалки (11204)

Обнаружено самое уродливое существо на планете (11029)

Рыба-мутант: что можно найти в водах Севана (10797)

Страшное насекомое замечено в Индии (10768)

Сказки - старшилки про Бабу-Ягу, Кощея Бессмертного и Змея Горыныча (10740)

Крылья бабочки помогут создать антибликовое покрытие экранов (10712)

Распутывая ДНК бигфута (10682)

Крысы умнее, чем Google (10592)

Львы дружески трутся друг о друга (10560)

Когда просыпаются русалки (10532)

Экологи просят защитить карадагское чудовище (10395)

Мертвого загадочного зверя из США опознали (10252)

В китайской гробнице нашли вымершее существо (10210)

Грибы-монстры - пришельцы из космоса (10104)

Монстры уходят на глубину (10078)

Кого боятся белые акулы (9996)

Морские дьяволы (9879)

Хайгейтские вампиры (9794)

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

Яндекс.Метрика