Саранча взаимодействует с несколькими соседями для скоординированного роения

Новое исследование математиков показало, что саранча в рое взаимодействует по меньшей мере с двумя ближайшими соседями, чтобы двигаться в одном направлении.

Во время роения саранча стремится двигаться в том же направлении, что и её соседи, но затем группа спонтанно меняет направление движения. Такое поведение наблюдается и у других животных, например, у скворцов и рыб.

Чем больше саранчи присоединяется к рою, тем реже происходят смены направления и тем стабильнее становится рой.

Во время крупных нашествий рой может насчитывать до четверти миллиарда особей, каждая из которых съедает за день количество пищи, равное её собственному весу. Они могут мигрировать по 20% всей поверхности суши, нанося опустошительный ущерб урожаям и благосостоянию фермеров.

Математическое моделирование поведения таких роев может в будущем привести к новым стратегиям контроля или рассеивания саранчи.

Моделирование взаимодействий саранчи

Команда математиков совместно с коллегами из Университетов Уорика и Манчестера проанализировала видеозаписи движений групп саранчи разного размера, предоставленные Университетом Аделаиды. Эти данные использовали для изучения взаимодействий между отдельными особями и создания модели, имитирующей коллективное поведение насекомых.

Результаты, опубликованные в журнале Physical Review E, впервые показывают, что саранча взаимодействует с несколькими ближайшими соседями при выборе направления "марша". Предыдущие исследования команды показали, что саранча стремится выровняться с соседями, чтобы не подставлять свои уязвимые бока для каннибалистических атак.

Их модель также предсказывает, что саранча чувствительна к внешним изменениям, таким как ветер, которые могут нарушить взаимодействия между особями, делая рой менее стабильным.

Понимание правил поведения саранчи

Доктор Кит Йейтс объяснил: "Мы можем описать поведение саранчи с помощью довольно простых правил и впервые продемонстрировали, что саранча должна взаимодействовать с несколькими соседями, чтобы роиться так, как она это делает".

"Мы уже знаем, что животные, включая людей, меняют поведение в толпе, следуя сигналам от сородичей. В исследовании саранчи мы обнаружили, что небольшие группы нестабильны и не склонны двигаться согласованно — это поведение воспроизводит наша модель".

"С более крупными группами рои, как правило, более стабильны, с меньшим количеством смен направления, поэтому отдельные особи, движущиеся в противоположном направлении, не оказывают такого значительного влияния на поведение всей группы".

"Лучшее понимание того, как особи ведут себя в группах, может помочь разработать новые стратегии разрушения роев. Наша модель также может быть применена к другим роящимся насекомым, таким как сверчки, которые являются серьёзной проблемой в Австралии, и даже к динамике толпы у людей".

Моделирование "переключения" направления

Соавтор исследования доктор Луиза Дайсон добавила: "Это первый случай, когда стало возможным количественно сравнить эксперимент с роением саранчи с математической моделью".

"Наша модель успешно воспроизводит поведение переключения, при котором большая группа саранчи может коллективно двигаться вместе, чтобы затем коллективно развернуться через некоторое время".

"Мы даже можем предсказать среднее время до смены направления в зависимости от размера группы саранчи".

"Наша модель помогает понять, как индивидуальные решения, принимаемые каждой саранчой на основе доступной информации, могут привести к наблюдаемой нами динамике группы в целом".