Ученые раскрыли секрет синхронного мерцания светлячков
Американские биологи разгадали загадку, над которой ломали голову десятилетиями: как тысячам светлячков удается загораться и гаснуть одновременно, словно по команде дирижера. Оказывается, у этих жуков работает особый механизм «торможения и ускорения», который помогает им подстраиваться друг под друга.
Исследователи из Университета Колорадо пять лет изучали светлячков вида Photuris frontalis в национальном парке Конгари в Южной Каролине. Они помещали отдельных жучков в прозрачные контейнеры и включали перед ними светодиод, который мигал с разной частотой. С помощью камер с высоким разрешением ученые фиксировали каждую вспышку насекомого и сравнивали ее с сигналами диода.
Выяснилось, что реакция светлячка зависит от того, в какой момент его собственного цикла мигания приходит внешний сигнал. Если светодиод загорался сразу после вспышки жука, тот словно «притормаживал» и следующее свечение наступало позже обычного. Если же сигнал подавался перед тем, как светлячок собирался вспыхнуть сам, насекомое «ускорялось» и загоралось раньше. Это похоже на то, как если бы бегуны в толпе подстраивали свой темп под соседей: кто-то притормаживает, кто-то прибавляет скорость, но в итоге вся группа движется в едином ритме.
На основе полученных данных ученые построили математическую модель, которая точно воспроизвела поведение насекомых при разных частотах мигания. Модель показала, что светлячки могут подстраиваться не только под основную частоту, но и под ее «половинки» или «двойные» ритмы — например, мигать в два раза реже или чаще, чем сигнал.
Открытие важно не только для понимания природы. Ученые считают, что механизмы синхронизации, подсмотренные у светлячков, можно использовать при создании роботов, работающих в группах, систем связи или даже для разработки методов мониторинга популяций насекомых в дикой природе. Ведь если знать, как именно светлячки реагируют на световые сигналы, можно привлекать их в нужные места или, наоборот, отпугивать — например, чтобы защитить от хищников.
Исследование на платформе bioRxiv.