Құмырсқа ұясы бір-бірінен тәуелсіз қозғалатын кішкентай денелердің шоғыры сияқты көрінуі мүмкін.
Бірақ анда-санда таңғажайып нәрсе болады: колонияның көп бөлігі бірден белсенді бола бастайды.
Белсенділіктің бұл кенеттен күшеюі, яғни белсенділіктің шыңдары, салыстырмалы тыныштық кезеңдерімен жалғасады.
Ғалымдар бұл жарқылдарды физикалық жүйелердің фазалық ауысуларымен салыстырады және оларды ондаған жылдар бойы бақылап келеді, бірақ бұл қалай мүмкін? көптеген құмырсқалар көшбасшысыз синхрондау, түсініксіз болып қала береді.
Журналда жарияланған зерттеуде сипатталған жаңа математикалық модель PRX Өмір , құмырсқа колониялары маңызды нүктеге жеткеннен кейін кенеттен синхрондала бастайтынын көрсетеді.
Осы уақытқа дейін құмырсқалар өз бетінше қозғалады. Бірақ колония осы аймақты кесіп өткен бойда, бір құмырсқа бүкіл ұяда белсенділік толқынын тудыруы мүмкін.
«Синхрондау кез келген нақты адамға тәуелді емес; кез келген құмырсқа бірінші болып қозғала алады», - дейді Нью-Джерси технология институтының биологы Саймон Гарнье Америка физикалық қоғамы жариялаған мақалада.
Модель Гарнье, Нью-Йорк университетінің механик инженері Майкл Наполи және қалалық жүйелер инженері Маурицио Порфиримен бірлесіп жасалған.
«Біздің модельде белсенділік ырғақтарының пайда болуы екі негізгі факторға тығыз байланысты: колония жеке тұлғаның белсенділігіне жауап беруі керек - әлеуметтік жұқпалы ауруларға сезімтал болуы керек - және сол жеке тұлға белсенділіктің шыңдарының уақыт шкаласынан әлдеқайда жылдам таралуы керек», - деді Наполи ScienceAlert басылымына.
«Бұл жаңалық белсенділіктің күрт артуы орын алуы мүмкін, бірақ сақталмайтын басқа да күрделі жүйелерді түсінуге мүмкіндік береді, ал осы екі компоненттің біреуінің болмауы синхрондауды бұзады».
Құмырсқа колонияларында таңқаларлықтай көп белсенді емес жұмысшы құмырсқалар болады, бірақ қозғалатын жұмысшыны кездестіру олардың қозғала бастауына себеп болуы мүмкін.
Алдыңғы модельдер бұл әлеуметтік белсенділікті ықтималдық ретінде көрсетті. Жаңа модель сонымен қатар белсенділіктің таралуы үшін қажетті физикалық байланыстарды ескереді.
Бұл модельде құмырсқалар үш күй арасында ауысады: белсенді, белсенді емес және стресске төзімді.
Белсенді құмырсқалар қозғалады және жақын маңдағы құмырсқаларды жұмылдыра алады. Белсенді емес құмырсқалар қозғалмайды, бірақ әрекет етуге итермеленуі мүмкін. Тұрақты құмырсқалар қозғалмайды және уақытша белсенді бола алмайды, бұл шексіз белсенділіктің өршуіне жол бермейді.
Модель параметрлері бұрынғы өлшеулерге негізделген.
Модельдеу кезінде құмырсқалар тым баяу қозғалғанда немесе бір-бірімен тым сирек кездескенде белсенділік төмендеп, содан кейін таралады.
Бірақ жылдамдық, тығыздық немесе өзара әрекеттесу диапазоны маңызды шектен асып кеткенде, кездесулер жиілеп, бір құмырсқаның белсенділігі колонияға тарала бастады.
Наполи бұл әсерді судың қатуы сияқты физикалық фазалық ауысумен салыстырады, бірақ негізгі шектеуді атап көрсетеді.
«Өтпелі кезең келесі кезеңде өсім болатынын емес, өсімнің болатынын анықтайды», - деді ол.
Осылайша, модель тыныш колонияның белсенді күйге қашан өтетінін дәл болжай алмайды. Ол колонияның синхрондалған белсенділік жарылыстарын тудыра алатын күйде екенін анықтайды.
Сонда бір құмырсқаның әрекеті өлмей тұрып, ұяға қалай таралуы мүмкін?
«Бұл, бәлкім, мақаладағы ең қызықты нәтиже шығар», - деді Наполи.
Бұрынғы зерттеулер құмырсқа колонияларының ұжымдық шешімдер қабылдаған кезде нейрондық желілер сияқты әрекет ете алатынын және қауіптерге жауап берген кезде өз әрекеттерін «суперорганизм» сияқты үйлестіре алатынын көрсетті.
«Біз модельдегі белсенділіктің күрт өсуі белсенділікті тарататын құмырсқалар қозғалысы мен күрт өсу кезеңін анықтайтын мінез-құлық ауысулары циклі арасындағы уақыт шкаласындағы айтарлықтай айырмашылықтан туындайтынын анықтадық», - деді Наполи.
«Уақыт шкалаларының осылай бөлінуі белсенділіктің үзілістерінің сақталуы үшін қажетті жағдайларды жасайды және биологиялық жүйелердегі көптеген каскадты шешім қабылдау құбылыстарымен салыстыруға болады».
Басқаша айтқанда, өзара әрекеттесулер колонияның жалпы белсенділік пен демалыс циклінен өтуіне қарағанда белсенділіктің таралуын әлдеқайда жылдам жеңілдетеді. Бұл бір особь бастаған құмырсқаларға көшбасшының араласуынсыз бір колониядан екіншісіне ауысуға мүмкіндік береді.
Модельденген белсенділіктің күрт өсуі, әдетте, бұрынғы зерттеулерде сипатталған бақылаулармен сәйкес келді. Дегенмен, жаңа зерттеу эксперименттік емес, математикалық болды және қазіргі уақытта тірі құмырсқалармен сынақтар жүргізілуде.
«Қазіргі уақытта тәжірибелер жүргізілуде және нақты деректерге негізделген модельді тексеру үшін деректер талдануда.» құмырсқалар туралы деректер»Наполи ScienceAlert басылымына осылай деді.
«Біз колонияның белсенділіктің күрт артуы ұя ішінде ақпараттың өте жылдам таралуы үшін платформа бола алатын шекті деңгейге жақындығын бағалауға ерекше қызығушылық танытамыз».
Нәтижелер тірі колониялардың осы шекті деңгейге қаншалықты жақын жұмыс істейтінін және жарылыстардың тиімді ақпарат алмасуына ықпал ететінін көрсетуі мүмкін. Эволюциялық артықшылықтардың кез келгені белгісіз болып қала береді.
Сондай-ақ қараңыз: Тарақандардың әлеуметтік байланыстарына негізделген «ұжымдық жады» бар.
2023 жылы модельдеуге негізделген зерттеу синхрондалған қозғалыс белсенді емес құмырсқалар тудыратын кедергілерді азайту арқылы тығыз ұялардың ішіне кіруді жақсарта алатынын көрсетті.
Дегенмен, 2017 жылы жүргізілген зерттеу синхрондалған әрекетсіздік жұмысшылар арасындағы физикалық байланыс тізбегін үзген кезде қысқа мерзімді белсенділік циклдері ақпарат алмасуға кедергі келтіруі мүмкін екенін анықтады.
Осылайша, белсенділіктің күрт артуы қозғалыс, коммуникация, энергия тұтыну және жұмысты ұйымдастыру арасындағы ымыраға келуді қамтуы мүмкін.
Зерттеу нәтижелері жарияланды PRX Life журналы .
ScienceAlert мақалаларын адамдар жазады, фактілерді тексереді және өңдейді; оларды ешқашан жасанды интеллект жасамайды. Бірде-бір мақаланы жіберіп алмаңыз; осында жазылыңыз.