В национальном парке Конгари в США каждую весну тысячи светлячков зажигаются в идеальной синхронности, создавая завораживающее зрелище. Ученые долго пытались разгадать, как эти насекомые достигают такой гармонии.
В ходе исследования ученые Университета Колорадо подвергали отдельных самцов светлячков воздействию тусклого светодиодного света — почти как искусственную версию светлячка. Благодаря этому удалось раскрыть математические правила, лежащие в основе этого феномена. Оказалось, светлячки следуют простому принципу: они подстраивают ритм своих вспышек под внешний световой сигнал. Если искусственный свет мигает чуть быстрее, насекомые ускоряются; если медленнее — замедляются.
Ключевую роль играет точный временной промежуток. Если сигнал подается непосредственно перед вспышкой светлячка, тот спешит «догнать» его. Если сразу после — выдерживает паузу подольше. При сильном несоответствии ритма насекомые просто игнорируют раздражитель.
Это открытие помогает понять не только поведение светлячков, но и другие примеры синхронности в природе — от работы нейронов мозга до циркадных ритмов. Более того, инженеры видят в этом модель для создания роев роботов будущего, способных координировать действия без центрального управления, используя для связи энергоэффективные световые сигналы вместо радиочастот.
Исследование напоминает, что даже в простых природных явлениях скрыты сложные и элегантные алгоритмы, которые могут вдохновить технологии завтрашнего дня.
Результаты исследования опубликованы на сервере препринтов bioRxiv.
Изображение: фото роя светлячков в Конгари, сделанная с длинной выдержкой. Автор фото: Нолан Бонни / phys.org
