Цикады синхронизируют пение с предрассветным светом
Цикады координируют свои утренние хоры с удивительной точностью, начиная петь при определённом уровне освещённости в предрассветные часы.
Исследование, опубликованное в журнале Physical Review E, показало, что эти насекомые начинают свои громкие ежедневные серенады, когда солнце находится ровно на 3.8 градуса ниже горизонта. Это постоянный маркер утреннего света, известный как гражданские сумерки.
Учёные из Индии, Великобритании и Израиля проанализировали несколько недель полевых записей, сделанных в двух местах недалеко от Бангалора в Индии. Используя инструменты физики, обычно применяемые для изучения фазовых переходов в материалах, команда обнаружила закономерность в реакции цикад на тонкие изменения света.
«Мы давно знали, что животные реагируют на восход солнца и сезонные изменения света, — сказал соавтор профессор Рэймонд Голдштейн из Кембриджа. — Но впервые мы смогли количественно оценить, насколько точно цикады настраиваются на очень конкретную интенсивность света — и это поразительно».
Кульминация песни цикад, по данным исследователей, нарастает всего за около 60 секунд. Каждый день середина этого нарастания происходит практически при одном и том же угле солнца над горизонтом, независимо от точного времени восхода.
На практике это означает, что цикады начинают петь, когда освещённость на земле достигает определённого порога, варьируясь всего на 25% в течение этого краткого перехода.
Для объяснения такой точности команда разработала математическую модель, вдохновлённую магнитными материалами, где отдельные единицы (спины) выравниваются относительно внешнего поля и друг друга. Аналогично, их модель предполагает, что цикады принимают решения на основе как окружающего света, так и звуков соседних насекомых — подобно людям в зале, которые начинают аплодировать, когда это делают другие.
«Такой коллективный процесс принятия решений показывает, как локальные взаимодействия между особями могут порождать удивительно скоординированное групповое поведение», — сказал соавтор профессор Нир Гов из Института Вейцмана.
Полевые записи сделал инженер из Бангалора Ракеш Кханна, который изучает цикад как хобби. Он сотрудничал с Голдштейном и доктором Адрианой Пески из Кембриджа.
«Наблюдения Ракеша проложили путь к количественному пониманию этого увлекательного типа коллективного поведения, — сказал Голдштейн. — Предстоит ещё многое узнать, но это исследование даёт ключевое представление о том, как группы принимают решения на основе общих сигналов окружающей среды».