نمایش نوری فوق العاده کرم‌ های شب تاب پنسیلوانیا

اگردر زمان مناسب سال در جنگل ایالت کوک پنسیلوانیا حضور داشته باشید می‌توانید یکی از نمایش‌های نوری توسط کرم های شب تاب فوق‌العاده طبیعت را ببینید.

به گزارش تکناک،در این نمایش اغوا کننده انبوهی ازکرم‌ های شب تاب فلاش‌های خود را مانند رشته‌هایی از چراغ‌های کریسمس در تاریکی به نمایش می گذارند.

جاناتان روبین، استاد و رئیس دپارتمان ریاضیات در دانشکده هنر و علوم کنت دیتریش، می‌گوید: این کرم‌ های شب تاب (Lampyridae) دارای توالی سریع فلاش‌ها و سپس یک مکث بزرگ قبل از انفجار بعدی هستند. ما یک چارچوب خوب برای مدلسازی این می‌دانستیم که می‌تواند بسیاری از ویژگی‌ها را به تصویر بکشد، و کنجکاو بودیم که تا کجا می‌توانیم آن را پیش ببریم.

کرم شب تاب های نر درخششی از شکم خود تولید می کنند تا جفت های احتمالی را صدا کنند و در تاریکی الگوهای چشمک زن را برای جذب ماده های گونه خود می فرستند.

کرم های شب تاب گونه Photinus carolinus قدمی فراتر گذاشته و پلک زدن خود را در کل گروه ها هماهنگ می کنند. این یک ویژگی نادر است و فقط تعداد انگشت شماری از این گونه در آمریکای شمالی وجود دارد. نورهای خیره کننده ای که آنها تولید می کنند، جمعیت را به مکان هایی می کشاند که حشرات در آنجا جمع می شوند.

بارد ارمنتروت، استاد برجسته ریاضیات در مدرسه دیتریش، یکی از نویسندگان این مقاله در ارتباط با کرم های شب تاب گفت: همگام سازی برای خیلی چیزها، اعم ازخوب و بد، مهم است. فیزیکدانان، ریاضیدانان، همه ما به همگام سازی علاقه مندیم.

برای شکستن نمایش نوری کرم شب تاب، تیم پیت از مدل پیچیده تری به نام “برستر بیضی” استفاده کرد که برای توصیف رفتار سلول های مغز استفاده می شود. این دو به همراه مادلین مک‌کریا (A&S ’22) که در آن زمان لیسانس داشت، جزئیات مدل خود را در 26 اکتبر در مجله انجمن سلطنتی Interface منتشر کردند.

اولین گام این بود که پلک زدن یک کرم شب تاب را شبیه سازی کنیم، سپس آن را به یک جفت گسترش دهیم تا ببینیم چگونه نرخ چشمک زدن آنها با یکدیگر مطابقت دارند. در مرحله بعد، تیم به سراغ گروه بزرگتری از حشرات شبیه سازی شده رفت تا ببیند تعداد، مسافت و سرعت پرواز چگونه بر پلک زدن های حاصله تأثیر می گذارد.

آنها دریافتند که با تغییر فاصله‌هایی که هر کرم شب‌تاب می‌توانست همدیگر را ببیند و به یکدیگر پاسخ دهد، نمایش نور حشرات تغییر میکند: با تغییر این پارامترها، آنها می‌توانستند الگوهایی از چشمک‌ها را تولید کنند که شبیه موج یا مارپیچ است.

نتایج با چندین مشاهدات اخیر منتشر شده در مورد شب تاب های همگام واقعی مطابقت دارد .به عنوان مثال، Lampyridae (family of beetles) یا کرم شب تاب های منفرد ناسازگار هستند در حالی که گروه ها منظم تر چشمک می زنند، و وقتی کرم شب تاب های جدید به گروه می پیوندند، کاملاً با بقیه گروه هماهنگ میشوند.

Ermentrout گفت: این بسیاری از جزئیات دقیقی را که آنها در زیست شناسی دیدند، ثبت کرد که جالب بود.” ما انتظار چنین چیزی را نداشتیم.

ریاضیات همچنین برخی پیش‌بینی‌ها را انجام می‌دهد که می‌تواند به تحقیقات کرم شب‌تاب کمک کند – برای مثال، آلودگی نوری و زمان روز هر دو ممکن است الگوهای تولید شده توسط کرم‌های شب‌تاب را تغییرمیدهد زیرا آنها به خوبی نمیتواند چشمک یکدیگر را ببینند.

مک کریا به عنوان یک دانشجوی کارشناسی با بورسیه نگارگر دپارتمان، روی این تحقیق کار کرد، که به او کمک مالی برای کار روی پروژه در طول تابستان می داد. روبین گفت: او در کار کردن روی این پروژه فوق العاده بود و واقعاً پیگیر بود.

این تیم اولین گروهی است که از این چارچوب خاص سلول مغزی برای مدل‌سازی کرم‌های شب‌تابی استفاده می‌کند، که چندین تیم تحقیقاتی مختلف با استفاده از انواع مختلف ریاضی سعی در درک آن دارند. Ermentrout گفت: این بیشتر یک موضوع تحقیقاتی غرب وحشی است. اوایل روز است، و چه کسی می‌داند اوضاع از اینجا چطور پیش میرود؟

Ermentrout و Rubin همچنین امیدوارند که ریاضیات تخیل کسانی را که از درخشش کرم شب تاب الهام گرفته اند را جذب کند. در میانه این پروژه، خود رابین تصمیم گرفت به جنگل ایالت کوک برود تا ببیند آیا می تواند موضوعات تحقیقاتی خود را از نزدیک ببیند.

او گفت: من همسرم را متقاعد کردم که درست در اوج فصل برای چند روز به یک سفر برود. معلوم نیست که ما تا به حال شاهد فعالیت های هماهنگ شده باشیم، اما انواع کرم شب تاب در اطراف ما وجود داشت. این شگفت انگیز بود.