萤火虫如何同步闪烁？

每年六月的短短两周内，美国东南部的森林中都会发生一种令人难以置信的现象。成群的雄性萤火虫在暮色中飞翔，它们的肚子以惊人的同步性闪闪发光，然后交配。

它既神秘又美丽。至少几个世纪以来，世界各地的人类一直想知道这些虫子如何协调它们的光之舞。有各种各样的解释，从频繁吹来的风露出发光的腹部，到纯粹的巧合。1917年，一位名人甚至在给《科学》杂志的一封信中暗示，这是观察者自己眨眼造成的幻觉。

随后的研究表明，事实上，这种同步是真实的。数学模型显示了萤火虫闪光的同步如何随着时间的推移而发展。但是，这种同步发生的机制仍然难以捉摸。

"是萤火虫里有什么东西让它们想要同步吗？""或者它与更基本的东西有关，也许是基于他们的环境？"科罗拉多大学博尔德分校的物理学家拉斐尔·萨法蒂（Rafael Safati）说。"

现在，由Safati领导的一项新研究增加了缺失的成分：三维空间。

该团队在田纳西州大烟山国家公园拍摄了萤火虫的立体视频后，在三维空间中重现了闪光灯。他们发现萤火虫并不是天生就有某种奇怪的节奏。相反，它们通过模仿周围的萤火虫来同步。

数据收集工作于去年6月进行。萨法蒂和他的同事们去了国家公园，搭起了帐篷和两台360度摄像机。

他们记录了尽可能多的交配。每天大约90分钟，从日落后半小时开始，他们记录萤火虫开始发光，然后以重复的模式闪烁：在一团中短暂闪烁，然后是几秒钟的暂停，然后是更多的闪烁。当萤火虫同步时，光线似乎以波浪的形式在地形上荡漾。

研究小组还观察到，萤火虫群落保持在离地面约两米的范围内，群落的形状非常接近地形的形状 - 这对靠近地面的雌性更有利。

当团队在帐篷里隔离单个错误时，事情变得有趣起来。他们已经完全失去了外在节奏感。它们不时闪烁，与主要社区完全不同步。当帐篷里增加了少量萤火虫时，事情变得更加有趣。萤火虫大约有15只，闪光灯仍然不稳定。但是在更高的价值上，他们又开始一起跳动。

"当你开始把20只萤火虫放在一起时，你开始观察你在野外看到的东西，"萨法蒂说。你会发现定期的闪光灯，它们都是同步的。"

这表明同步是社交的，该团队说。萤火虫看到附近的其他萤火虫在做什么，并做出相应的反应 - 产生光波，有点像体育场的波浪。

至于为什么，这仍然是一个谜。一种理论认为，同步的发展是因为光明和黑暗的交替出现使雄性萤火虫吸引了雌性的注意力，并发现它们发出微弱的闪光，发光的叫声和响应。

从这项研究中生成的数学模型将成为研究其他萤火虫物种闪光模式的宝贵工具。弄清楚它是如何发生的以及为什么进化的，也可以帮助我们理解自然界中的其他同步现象。

"这种同步存在于许多自然系统中，"博尔德大学的物理学家Ort Pellegrig说。我们大脑中的神经元也是同步的。"

也可能有实际应用。同步对于许多技术至关重要，例如无线电通信、GPS 和并行计算。一个不断增长的群体机器人领域，一小群机器人可以同步工作，像昆虫一样一起执行任务。

更多地了解这些看似神奇的生物也可以帮助保护它们。

"很多人都喜欢萤火虫，"萨法蒂说。"

"他们也很脆弱。由于光污染的增加，世界各地的许多物种正在减少。"

该研究发表在《皇家学会杂志》上。

作者/米歇尔·斯塔尔

路透社/兰斯洛特

原创/www.sciencealert.com/萤火虫-同步-它们的-闪烁-屁股-通过观看-其他-萤火虫

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