Исследование пения цикад пролило свет на принципы коллективного выбора

Новости МирТесен

Чтобы понять закономерности коллективного поведения, международная группа исследователей изучила предрассветное стрекотание цикад. В ходе работы ученые обнаружили, что усиление звука, подобное «крещендо» в музыке, возникает не только под воздействием восхода солнца, но и благодаря звуковым сигналам со стороны других цикад. Этот феномен напоминает аплодисменты в зале, когда после нескольких отдельных хлопков весь зал начинает аплодировать.

Авторы исследования, опубликованного в журнале Physical Review E, как было отмечено исследователями, является известным научным феноменом. Тысячи самцов цикад синхронно и громко исполняют «серенады» для самок. Тем не менее, механизм, запускающий это скоординированное стрекотание, ранее оставался малоизученным.

В рамках полевых наблюдений за восемью роями однолетних взрослых цикад ученые провели исследования в двух индийских локациях: на поляне, покрытой травой и кустарниками, и в бамбуковой роще. Для записи звуков использовались устройства, расположенные на ветке на высоте одного метра над землей. Непрерывные стереозаписи, длившиеся восемь дней, были разделены на четырехчасовые отрезки для последующего анализа с использованием платформы MATLAB.

Для оценки акустических сигналов был применен параметр порядка амплитуды «хоров», и разработана соответствующая математическая модель. Полученные результаты подтвердили предположение о том, что процесс принятия решений в рое на рассвете обусловлен взаимодействием внешних стимулов и коллективных эффектов.

Полученные данные свидетельствуют о начале пения, когда солнце, перед восходом, опускается ниже линии горизонта на 3,8 градуса гражданские сумерки. Если ночью прошли сильные дожди и грозы, то из-за облачности, снижающей интенсивность света, наблюдались задержки в начале коллективного стрекотания. При этом температура и влажность не оказывали влияния на этот процесс.

Примечательным оказалось наблюдение о том, что после начала пения одной особи остальные особи присоединялись к ней приблизительно через минуту. Этот факт указывает на значимость согласованности между индивидуальной оценкой яркости неба и акустическими сигналами. Взаимодействие индивидуумов таким образом обеспечивает точную координацию группового поведения.

Хоровое пение также даёт эволюционное преимущество, уменьшая риск нападения со стороны хищников. Выявленные закономерности позволяют лучше понять, как рои принимают коллективные решения, ориентируясь на сигналы из окружающей среды.