science >> Wetenschap >  >> Fysica

Snelheidsafhankelijke aantrekkingskracht bepaalt wat er in het hart van muggenzwermen gebeurt

Heb je je ooit afgevraagd wat het collectieve gedrag in insectenzwermen mogelijk maakt? Andy Reynolds van Rothamsted Research, VK, en collega's aan de Stanford University, Californië, VS, het effect van de aantrekkingskracht gemodelleerd, die lijkt op de zwaartekracht van Newton, handelen naar het midden van een muggenzwerm om samenhang te geven aan hun groepsbeweging. In een recente studie gepubliceerd in EPJ E , hun model laat zien dat de zwaartekrachtachtige aantrekkingskracht naar het hart van de zwerm toeneemt met de vliegsnelheid van een persoon. De auteurs bevestigden het bestaan ​​van zo'n aantrekkingskracht met experimentele gegevens.

Reynolds en collega's kozen ervoor om zich te concentreren op insectenzwermen, in plaats van vogelzwermen of scholen vissen, omdat interacties tussen naburige individuen geen sleutelrol lijken te spelen. Hierdoor zijn insectenzwermen gemakkelijker te modelleren. In plaats van een model te bouwen dat de microschaalbeweging van individuen beschrijft en dit te confronteren met experimentele gegevens, de auteurs bouwden een model van zwermgedrag dat consistent is met experimentele waarnemingen, in termen van zwermdichtheid, van de snelheid en versnelling van individuele muggen. Het model weerspiegelt ook eerdere bevindingen dat de zwaartekrachtachtige kracht toeneemt met de afstand tot het centrum.

Eerdere studies wezen erop dat muggen voornamelijk interactie hebben via akoestische detectie op lange afstand. Snelheidsafhankelijke krachten zijn zeer ongebruikelijk, maar ze zijn biologisch logisch omdat akoestische en visuele interacties tussen muggen - die de basis vormen van hun adaptieve beweging - erg lijken op zwaartekrachtinteracties.

De nieuwe studie doet denken aan het idee van snelheidsafhankelijke zwaartekracht, ontwikkeld door de 19e-eeuwse Duitse natuurkundige Paul Gerber. Einstein deed het af als "volkomen nutteloos", maar de nieuwe studie toont aan dat muggenzwermen zich effectief gedragen als zelfaantrekkende systemen die met elkaar zijn verbonden door snelheidsafhankelijke krachten. Het lijkt erop dat kosmologen niet alleen zijn in hun zoektocht naar nieuwe zwaartekrachtmodellen. Dergelijke modellen zijn nu veel dichter bij huis nodig.