Midges bewegen met woeste willekeur, zich vaak onderwerpen aan versnellingen van meer dan 10 g, ver buiten de grenzen van jachtpiloten, terwijl ze bukken en duiken in zwermen die nog steeds een bijna paradoxale samenhang behouden ondanks stormachtige wind of krachtige opwaartse stromingen.

collectief, muggen bewegen heel anders dan zwermen vogels, scholen vissen of kuddes dieren; er is geen orde in hun vlucht, geen georkestreerde duikvluchten of richtingsveranderingen. De beweging van muggen is volledig lukraak, en kan verbazingwekkend testen.

"Gelukkig voor muggen, insectenhersenen bewegen niet in de schedel, " merkt Andy Reynolds op, een natuurkundige bij Rothamsted Research die insectenvlucht bestudeert voor het Smart Crop Protection-programma van het instituut. Zijn laatste bevindingen zijn vandaag gepubliceerd in het tijdschrift Royal Society, Koppel .

Het doel is om te voorspellen, nauwkeurigheid op "postcodeniveau", waar ongedierte in de lucht, zoals bladluizen, zal hierna opduiken. Afgezien van de complexe vluchtdynamiek, er is het probleem dat dergelijk gedrag niet direct is waargenomen, door te experimenteren, zodat toekomstige modellen konden worden aangescherpt.

"In plaats daarvan, we hebben metingen van luchtdichtheidsprofielen en snelheidsstatistieken, " zegt Reynolds. Hij gebruikte deze "eenvoudige" gegevens, in een bijbehorend artikel dat vorig jaar werd gepubliceerd, om een ​​theorie over vlieggedrag te formuleren die medewerkers van Stanford University experimenteel konden verifiëren.

"We hebben laten zien dat je het vlieggedrag van insecten echt kunt afleiden uit de eenvoudigste waarnemingen, ", zegt Reynolds. Zijn laatste onderzoek duwt de theorie veel verder. Hij heeft een eenvoudig model bedacht dat de vreemde eigenschappen van eerder waargenomen muggenzwermen voorspelt.

"Knutten trekken vaak 10 g of meer; verplaatsen een zwerm (met een windvlaag) en het gedraagt ​​​​zich als een vaste stof ondanks al die lege ruimte; de ​​zwerm bestaat uit een dichte binnenkern en een buitenste dampfase met vreemde thermodynamische eigenschappen, " merkt Reynolds op.

"De theorie kan ook verklaren waarom laboratoriumzwermen en natuurlijke zwermen zich anders gedragen - vanwege de impact van weersomstandigheden, " voegt hij eraan toe. "Het lijkt opmerkelijk dat al deze complexiteit kan worden afgeleid uit de meest elementaire ingrediënten."

De basis voor zijn wiskundige modellen is wat "old school physics" in de vorm van de Langevin-vergelijking, die dateert uit 1908 en de Brownse beweging beschrijft, de willekeurige beweging van deeltjes die in een vloeistof zijn gesuspendeerd.

"Net als andere gevestigde vergelijkingen, er ingrijpende veranderingen zijn geweest in ons begrip van de contexten waarin het geldig is, en de redenen voor de geldigheid ervan, " zegt Reynolds. "De muggen zijn het nieuwste voorbeeld van zo'n verschuiving in ons begrip."

Hij voegt eraan toe:"De vergelijking laat zien dat muggenzwermen effectief aan elkaar zijn gebonden door zwaartekrachtachtige krachten en zich dus veel als clusters van sterren gedragen."

Reynolds is ervan overtuigd dat wiskundige modellen het gedrag van insecten in de lucht kunnen vastleggen en kunnen voorspellen hoe ongedierte zich zal verspreiden. "Het gedrag van enkele bladluizen voorspellen is een stuk eenvoudiger dan het gedrag van een zwerm voorspellen; als we dat laatste zo goed kunnen, we kunnen het eerste doen ondanks het gebrek aan gegevens, " hij zegt.