Среда, 29.07.2026, 01:11 | Приветствую Вас Гость | Подписка на новости сайта
Меню сайта

Темы
Чупакабра [793]
Снежный человек [1151]
Морские чудовища [1086]
Сухопутные твари [930]
Летающие монстры [251]
Подземные твари [61]
Динозавры,мегафауна [1669]
Теория [1270]
Акулы [275]
Бабочки [167]
Грибы [231]
Гусеницы [66]
Дельфины [182]
Ежи [38]
Жуки [121]
Зайцы [34]
Змеи [269]
Кальмары,осьминоги [205]
Киты [303]
Копытные [601]
Кораллы [163]
Кошачьи [836]
Крокодилы [114]
Крысы,мыши [375]
Летучие мыши [179]
Лягушки [216]
Медведи [353]
Медузы,моллюски [235]
Микроорганизмы [641]
Морские звезды [42]
Морские львы,тюлени [157]
Муравьи [269]
Мухи,комары [300]
Насекомые [427]
Обезьяны [737]
Пауки [350]
Пингвины [104]
Псовые [674]
Птицы [1223]
Пчелы [391]
Ракообразные [209]
Растения [662]
Рыбы [932]
Саранча,кузнечики [29]
Слоны [162]
Сурикаты,грызуны [325]
Тараканы [60]
Улитки [79]
Хамелеоны [19]
Черви [221]
Черепахи [135]
Ящерицы [198]

Интересное
Аномальные новости

Хроники природных катастроф

Календарь
«  Февраль 2022  »
Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс
 123456
78910111213
14151617181920
21222324252627
28

Архив новостей

Реклама

Логотип сайта

Форма входа

Главная » 2022 » Февраль » 15 » Модель Изинга описала узор на спине глазчатой ящерицы

11:17
Модель Изинга описала узор на спине глазчатой ящерицы

Ученые применили модель Изинга (которая определяет распределение вероятностей в системе спинов через энергию их взаимодействия друг с другом и со внешним полем) для описания узора на коже глазчатой ящерицы Timon lepidus.

Как сообщается в статье, опубликованной в Physical Review Letters, исследователям удалось подобрать два свободных параметра этой модели так, чтобы результат ее предсказаний согласовывался с реально наблюдаемыми узорами и прогнозами прежней модели на основе клеточных автоматов (содержащей 14 свободных параметров). Считается, что в основе формирования узоров на коже животных на микроскопическом уровне лежат реакционно-диффузные процессы — такие, в которых химические вещества одновременно реагируют друг с другом и диффундируют в среде (тканях животного). Математические основы такого описания заложил Алан Тьюринг еще в 1952 году.

Тем не менее, когда речь идет о задаче описать свойства узора на коже только в макроскопическом масштабе, такой детальный подход может быть избыточен. Так, в 2017 году исследователи на примере ящерицы Timon lepidus показали, что его можно заменить упрощенными вычислениями на более крупном масштабе — в рамках эффективной модели клеточных автоматов.

Суть этого подхода в том, что каждая «клетка» — участок кожи, — имеет конечное число доступных состояний (в простейшем случае — всего два, как в игре «Жизнь») — цветов. В ходе пошаговой эволюции системы каждая «клетка» отслеживает состояние своих соседей и, в зависимости от этого, либо сохраняет состояние на следующем шаге, либо меняет его (наблюдения за взрослеющими особями ящериц показали, что подобное происходит и с окраской чешуек на их коже). В такой алгоритм достаточно заложить начальное распределение состояний и правила переходов в другие состояния — однако появляется свыше десятка свободных параметров, что мотивирует искать еще более простые подходы.

Исследователи из России и Швейцарии под руководством Мишеля Милинковича (Michel Milinkovitch) из Женевского Университета решили упростить описание узора на коже Timon lepidus, прибегнув к модели Изинга из статистической физики. Первоначально эта модель математически описывала намагничивание материалов, но позже нашла применение и за пределами физики: в химии, биологии, и даже социологии и экономике.

В контексте намагничивания модель Изинга описывает взаимодействие узлов кристаллической решетки материала, каждому из которых приписывается число (знак проекции спина на выделенную ось). При этом спиновые состояния взаимодействуют друг с другом (каждый узел — только с соседними) и со внешним полем: то есть в простейшем случае (когда решетка симметричная) в такой модели всего два внутренних параметра — энергия взаимодействия любых двух соседних узлов и энергия взаимодействия любого узла со внешним полем. Вероятности микросостояний в такой системе описываются распределением Гиббса: с увеличением суммарной энергии всей решетки вероятность соответствующей конфигурации экспоненциально уменьшается, причем тем более резко, чем выше температура.

Применяя модель Изинга к описанию узора на коже ящерицы, авторы воспользовались простой аналогией: узлы кристаллической решетки заменили на чешуйки в виде правильных шестиугольников (сохраняя таким образом симметрию системы — центры чешуек образовали правильную треугольную решетку), а две возможные проекции спина — на два цвета (зеленый и черный). При этом исследователи оставили неизменным характер эффективного «взаимодействия» между цветами (теперь уже чисто условного и не имеющего прямого отношения к магнетизму): чешуйки меняли цвета по тем же вероятностным законам, по которым меняют ориентацию спины в оригинальной модели Изинга.

Для простоты авторы моделировали сравнительно плоский участок кожи на спине ящерицы, и, пренебрегая краевыми эффектами (где происходит соприкосновения с головой и конечностями), установили в симуляции периодические граничные условия. Затем ученые проследили за эволюцией системы и подобрали параметры модели (эффективные константы взаимодействия чешуек друг с другом и «внешним полем») так, чтобы частота обнаружения данного количества соседей того же цвета в среднем по чешуйкам была максимально близка к той частоте, которую прогнозирует модель с клеточными автоматами (которая, в свою очередь, отвечает наблюдениям за реальными ящерицами).

Оказалось, что если чешуя ведет себя как антиферромагнитная решетка (то есть более вероятными являются состояния, в которых у соседних чешуек разные цвета) и «внешнее поле» отдает предпочтение черным чешуйкам (то есть их появление более вероятно, чем зеленых, при прочих равных условиях), то можно подобрать константы так, чтобы прогноз модели Изинга практически совпадал с результатами, которые выдает модель с клеточными автоматами — но число свободных параметров при этом в 7 раз меньше.

Таким образом, с точки зрения узора важным становятся не столько локальные перекрашивания чешуек, сколько глобальное качество всего рисунка в целом — которое исследователи количественно описали через эффективную энергию. Авторы отмечают, что такой результат хотя и позволяет описывать узоры на коже ящериц гораздо проще, с теоретической точки зрения скорее открывает новые проблемы. Не вполне ясно, как интерпретировать условную энергию взаимодействия, и как именно микроскопические процессы, которые контролируют окраску чешуи, конвертируются в поведение, описываемое моделью Изинга — эти вопросы предстоит решить в будущих исследованиях.

https://nplus1.ru/news/2022/02/14/lizard

Категория: Ящерицы | Просмотров: 812 | Добавил: Sergo | Рейтинг: 0.0/0


Последние новости

Ранее неизвестный род и вид гигантских саламандр (63)

Собаки «унюхали» человеческий страх еще до одомашнивания (25)

Клещи получили шанс выживать зимой и распространяться на север (26)

Стрекозы научились вести воздушные бои по правилам (26)

Считавшийся мертвым коралловый риф оказался живым садом (26)

У американских сомиков обнаружили заразную меланому (22)

Японского кабана уличили в некрофилии (30)

Самка лемура завыла совсем как самец (26)

Новое наблюдение Лох-Несского чудовища (69)

Описали древнейший вид из семейства хищных сумчатых (30)

Почему шимпанзе обожают собирать и прятать кристаллы (29)

Как тюлени слышат и в воздухе, и под водой (26)

Детеныши тираннозавра умели бегать и охотиться с рождения (29)

Обнаружили 29 новых видов муравьев в Адыгее (108)

Как слонам удается общаться друг с другом через вибрацию почвы (39)

Макаки впервые попали в «зловещую долину» при виде аватаров сородичей (43)

Запах королевы голых землекопов не дал другим самкам размножиться (39)

Гигантские летучие кускусы оказались посредственными планеристами (40)

Новый вид обезьян из джунглей Конго отличился оранжевыми губами (38)

Зоопсихологи раскрыли новую сторону кошачьего вылизывания (65)

Ради выживания на высокогорье мыши научились есть ядовитые растения (41)

В честь Манки Д. Луффи из One Piece назвали новый род жуков (43)

Пчелиные королевы сбросили пестициды в яйца (43)

Эдиакарские животные сприггины оказались древнейшими правшами (38)

Сумчатого муравьеда исключили из числа видов под угрозой вымирания (33)

Коричневая окраска защитила молодых чаек от нападок взрослых (33)

Древние земноводные обошлись без стадии головастика (187)

Самки орангутанов пожертвовали питанием ради игр детенышей со сверстниками (48)

Шмели высунули языки после еды (66)

Эксперты опасаются, что Лох-Несское чудовище погибло (142)

Нашли недостающее звено в эволюции пауков и скорпионов (54)

Самки гаичек изменили партнерам с более умными самцами (50)

Ученые раскрыли загадку краба в бутылке (67)

Карликовому соколу понадобилось меньше квадратного километра для выкармливания птенцов (66)

Самый быстрый паук развил скорость, близкую к человеческому бегу (56)

Энтомологи рассчитали число неоткрытых видов насекомых (60)

В музее нашли ранее утраченный самый большой позвонок мегалодона (55)

Саблезубая кошка из Аризоны оказалась не тупиковой ветвью (44)

Объяснили двукратное уменьшение размеров южноафриканских леопардов (53)

Начало деменции у пожилых собак определили по их походке (45)

Этанол не добавил пчелам оптимизма (39)

Китайского наездника нашли в Японии благодаря постам в X (48)

Случаи наблюдения Лох-Несского чудовища в 2026 году (76)

Орангутаны поели лекарственных растений (44)

Позвонок титанозавра признали первой известной окаменелостью динозавра из Антарктиды (60)

Жирафы сложили кусочки моркови в уме (54)

Человекообразные обезьяны унаследовали медленное старение от общего предка (39)

Энтомологи нашли среди божьих коровок термитофила (43)

Жертвы пчелиных войн стали единственной пищей латиноамериканского жука (39)

Опознали катающихся на морских змеях личинок крабов (45)

Поиск


Популярное

Дикие люди Китая (35341)

Чупакабра напала на жителя Одесской области (24654)

Растения, питающиеся животными, издавна вселяли в сердца людей страх (23767)

Русские монстры: от древности до наших дней (22298)

Атлантическая треска может исчезнуть из-за роста кислотности океана (18645)

Поведение хищников опровергает правила естественного отбора (17898)

В произведениях Говарда Лавкрафта действуют чудовища, живущие под землей (17113)

На дне Марианской впадины обитают чудовища (16768)

Загадочный Каспий. Морские монстры, НЛО, русалки (16490)

Морского червя приняли за инопланетянина (16449)

Откуда вынырнули русалки? (16324)

Славянская мифология. Сказочные существа. Часть 3 (15708)

В Марианской впадине нашли загадочных существ и инопланетных гостей (15437)

В Риме гигантские сомы-мутанты пожирают птиц и крыс (15206)

Неведомое существо обитает в Приморье (15196)

Логово снежного человека обнаружено в США (14749)

10 неожиданно опасных пород собак (14470)

Чупакабра добралась до Воронежской области (13734)

Крылья бабочки помогут создать антибликовое покрытие экранов (13675)

Монстры океанов (13209)

Ровенский селянин поймал двух упитанных «чупакабр» (13052)

Кракен - чудовище из морской бездны (12460)

Морской змей в Черном море (12425)

Крысы умнее, чем Google (12405)

Распутывая ДНК бигфута (12386)

Когда просыпаются русалки (12345)

Львы дружески трутся друг о друга (12243)

Похороны настоящей… русалки (12055)

Обнаружено самое уродливое существо на планете (11959)

Экологи просят защитить карадагское чудовище (11939)

Сказки - старшилки про Бабу-Ягу, Кощея Бессмертного и Змея Горыныча (11923)

В китайской гробнице нашли вымершее существо (11851)

Страшное насекомое замечено в Индии (11809)

Рыба-мутант: что можно найти в водах Севана (11795)

Монстры уходят на глубину (11549)

Кого боятся белые акулы (11489)

Мертвого загадочного зверя из США опознали (11484)

Грибы-монстры - пришельцы из космоса (11463)

Морские дьяволы (11176)

Хайгейтские вампиры (11075)

Проект "Криптозоология" © 2010-2026 При использовании материалов с сайта активная ссылка на него обязательна

Яндекс.Метрика