Светлячки – прекрасные маленькие существа. Благодаря их биолюминесцентным способностям те, кто вырос в сельской местности с влажным климатом, часто испытывают ностальгию, когда видят эти мерцающие огни в сумерках теплой летней ночью.
И эта сияющая способность больше, чем просто красива; это полезно, по крайней мере, самим насекомым. Этими пульсирующими вспышками светлячки привлекают партнеров. Хотя на первый взгляд неподготовленному человеческому глазу мигание может показаться случайным, светлячки обладают уникальной способностью синхронизировать свое мигание по одной и той же схеме.
Одним из лучших мест, где можно наблюдать это явление, является национальный парк Конгари в Южной Каролине. Каждый май тысячи самцов светлячков собираются вместе и устраивают захватывающее световое шоу, синхронизируя свои огни в идеальной гармонии. Очарованные этой способностью, исследователи из Университета Колорадо в Боулдере (CU Boulder) захотели понять, как эти насекомые могут так идеально гармонировать. Результаты, опубликованные в bioRxiv препринтная бумага может однажды вдохновить на создание более продвинутой робототехники.
«Даже очень маленькие животные могут решать удивительно сложные координационные задачи», — рассказала Орит Пелег, доцент кафедры компьютерных наук и Института BioFrontiers в CU Boulder и соавтор препринта. Обнаружить.
Читать далее: Действительно ли мы последнее поколение, которое наслаждается мерцающими светлячками летом?
Ловля самцов светлячков
Доктор Оуэн Мартин ловит светлячков на красный свет в национальном парке Конгари.
(Изображение предоставлено Оуэном Мартином)
В исследовании препринта специально рассматривались Фотурис лобныйвид светлячков, обитающий на востоке США, хотя, по словам Пелега, в США есть и другие виды синхронных светлячков.
«В Соединенных Штатах наиболее известными примерами являются Фотурис лобный, Фотинус каролинус (синхронный светлячок Смоки) и Фотинус кнулли (Юго-западный синхронный светлячок)», — сказал Пелег. Обнаружить.
Чтобы понять П. фронталис и его синхронные способности, Пелег и его коллеги-исследователи, в том числе Оуэн Мартин, провели несколько лет, изучая светлячков в полевых условиях. Для своего эксперимента команда собрала самцов светлячков в Конгари. Национальный парк и привел их в палатку, которая блокировала любой свет, проникающий снаружи.
Оказавшись в палатке, исследовательская группа подвергла единственного светлячка воздействию тусклого светодиодного света, который действовал как искусственный сигнал светлячка. Светлячки имеют тенденцию мигать от одного до двух раз в секунду, объяснил Мартин в своей статье. пресс-релиз. Поэтому команда установила, чтобы светодиоды мигали от одного раза в секунду до одного раза в 300 миллисекунд.
Синхронизация вспышек Firefly
По результатам команда отметила, что светлячки будут ускорять свое мигание, чтобы соответствовать более быстрому импульсу, или замедлять его, чтобы соответствовать более медленному. Если светодиод и свет светлячка мигнут почти одновременно, светлячок изменит свой темп в соответствии со светодиодом.
(Изображение предоставлено Ноланом Бонни)
Команда также обнаружила, что если светодиодный индикатор мигнет неестественным образом, светлячок проигнорирует его.
“Что делает это особенно интересным, так это то, что светодиод не просто “тянет” их в одном направлении. В зависимости от времени он может либо ускорить следующую вспышку, либо задержать ее, что дает светлячкам удивительно гибкий способ зафиксировать ритм”, – сказал Пелег. Обнаружить.
По словам Мартина и Пелега, способ общения светлячков казался волшебным.
«В течение целого сезона я почти каждую ночь проводил в темноте, наблюдая, как огни мигают с фиксированной частотой», — сказал Мартин в пресс-релизе. “Затем, время от времени, я получал этот волшебный опыт, когда я видел, как светлячок просто начинал синхронизироваться со светом. Я задавался вопросом, вижу ли я просто вещи”.
Светлячки и робототехника
Основываясь на своих наблюдениях, команда затем создала кривую фазового отклика — математическую формулу, показывающую, как источник света влияет на характер мигания светлячка.
«Потребовалось несколько полевых сезонов, чтобы построить установку, собрать достаточно точных измерений и собрать воедино кривую фазовой характеристики», — рассказал Пелег. Обнаружить.
Хотя о синхронизации светлячков еще многое предстоит узнать, команда считает, что оптическая связь может повлиять на робототехнику, в том числе на дроны.
По словам Пелега, эта технология может помочь небольшим роботам вместе перемещаться в загроможденной среде, одновременно толкать предметы или переносить тяжелые грузы. Благодаря маленькому биолюминесцентные существа, теперь мы лучше понимаем синхронность в природе.
“Красота в природе может служить информацией. Светлячки чувствуют, реагируют и координируют друг друга в режиме реального времени. Если мы сможем понять этот процесс, мы сможем узнать кое-что не только о насекомых, но и о коллективном поведении в более широком смысле, от мозга до роботов и других живых систем”, – сказал Пелег. Обнаружить.
Читать далее: Мигающий свет может направить светлячка к спариванию, но запах «скрепляет дело»
Источники статей
Наши авторы в Discovermagazine.com использовать рецензируемые исследования и высококачественные источники для наших статей, а наши редакторы проверяют научную точность и редакционные стандарты. Просмотрите источники, использованные ниже для этой статьи:
2026-03-18 21:45:00
1773930448
#Самцы #светлячков #каждый #май #вспыхивают #по #одному #национальном #парке #Конгари #вдохновляя #будущее #робототехники
По теме
