Diterbitkan pada: 11 Maret 2025 / Pembaruan Dari: 11 Maret 2025 - Penulis: Konrad Wolfenstein
Penelitian Blackening dan Swarm dengan Realitas Virtual: Ilmuwan Jerman Menganalisis Grasshoppers - Gambar: Xpert.Digital
Penelitian VR mengungkapkan struktur baru di belalang
Breakthrough in Grasshoppers: Teori jangka panjang disangkal
Gurun Grasshopper telah memiliki reputasi yang menakutkan untuk zaman Alkitab. Dengan rave hingga 50 juta orang, jenis serangga ini dapat menyebabkan kerusakan yang menghancurkan dengan memakan seluruh area telanjang dan dengan demikian membahayakan keamanan nutrisi. Sekarang para peneliti dari University of Konstanz dan Max Planck Institute for Behavioral Biology telah memperoleh pengetahuan inovatif tentang organisasi kawanan ini dan telah membantah bertahun -tahun teori. Dengan bantuan teknologi realitas virtual yang inovatif, para ilmuwan dapat menunjukkan bahwa kawanan belalang pada dasarnya berbeda dari yang diasumsikan sebelumnya. Studi ini yang diterbitkan dalam jurnal spesialis terkenal "Science" mengubah model penjelasan sebelumnya terbalik dan memberikan wawasan penting yang dapat berkontribusi pada prediksi dan pertempuran belalang yang lebih baik.
Cocok untuk:
Fenomena belalang dan makna global mereka
Desert Grasshoppers (Schistocerca gregaria) adalah salah satu contoh paling mengesankan dari perilaku kolektif di satwa liar. Penerbangan yang tidak dapat terbang, jadi nimfa yang disebut, awalnya hidup sebagai individu setempat. Namun, dalam kondisi tertentu, mereka berkumpul untuk membentuk rave besar dan mulai mendaki - tidak tanpa tujuan, tetapi dalam gerakan yang terkoordinasi, seolah -olah mereka dikendalikan secara terpusat. Kolektif serangga besar ini dapat mencakup hingga 50 juta hewan dan dengan demikian mewakili salah satu kolektif hewan terbesar di planet kita.
Efek dari belalang seperti itu menghancurkan. Menurut para peneliti, mereka mengancam mata pencaharian di sekitar setiap orang kesepuluh di seluruh dunia. Contoh konkret ini memberikan wabah belalang besar di Tanduk Afrika antara 2019 dan 2020, yang menghancurkan produksi pertanian dan memicu kelaparan. Penelitian ilmiah dari mekanisme yang mengarah pada pembentukan dan pergerakan kawanan seperti itu karena itu bukan hanya kepentingan teoretis, tetapi juga memiliki kepentingan praktis yang cukup besar untuk keamanan gizi global.
Teori sebelumnya: belalang sebagai "partikel yang digerakkan sendiri"
Selama beberapa dekade, perilaku kolektif belalang telah dijelaskan dengan bantuan konsep dari fisika teoretis. Dalam model ini, serangga dipandang sebagai "peserta self-propelled" (partikel yang digerakkan sendiri), yang menyelaraskan posisi dan arah gerakan mereka pada tetangga dekat mereka. Teori ini mengasumsikan bahwa cukup jika orang -orang hanya “masuk ke barisan” dengan tetangga langsung mereka untuk menciptakan gerakan yang koheren di seluruh gerombolan.
Elemen sentral lain dari penjelasan sebelumnya ini adalah asumsi bahwa kepadatan hewan adalah faktor penentu untuk transisi gerakan float yang tidak teratur. Menurut hipotesis ini, transisi ke gerakan terkoordinasi dimulai segera setelah ada cukup hewan di ruang terbatas. Teori ini tampak sangat meyakinkan sehingga berfungsi selama beberapa dekade sebagai model standar untuk menjelaskan gerakan kolektif di satwa liar.
Menariknya, penelitian sebelumnya yang dipimpin oleh Iain Couzin, yang juga terlibat dalam penelitian ini, telah memberikan temuan mengejutkan lainnya tentang perilaku berkerumun belalang. Timnya menemukan bahwa kanibalisme bisa menjadi faktor penggerak untuk gerakan hiking - belalang bergerak maju agar tidak dimakan dari belakang. Realisasi ini sudah menunjukkan bahwa perilaku yang lebih kompleks dapat berperan daripada sekadar reaksi fisik.
Pendekatan Penelitian Inovatif: Realitas Virtual Mengungkapkan Rahasia Kerumam
Untuk lebih memahami interaksi kompleks dalam kredit belalang, tim peneliti di sekitar Iain Couzin dari The Cluster of Excellence Collective di University of Constance dan Max Planck Institute for Behavioral Biology pada pendekatan revolusioner: Virtual Reality (VR). "Seperti diketahui, sulit untuk mengenali mekanisme interaksi pada kelompok hewan yang bergerak," jelas Couzin. "Individu saling mempengaruhi dan juga dipengaruhi oleh perilaku yang lain, dalam interaksi yang kompleks."
Untuk mengatasi masalah ini, para peneliti mengembangkan pengaturan VR yang canggih. Rumput hidup individu ditempatkan pada bola bergerak, mirip dengan treadmill sehingga mereka bisa bergerak dengan bebas. Di sekitar mereka, para ilmuwan memproyeksikan hingga 64 photo -belalang virtual realistik, sehingga serangga yang sebenarnya percaya bahwa mereka berada di segerombolan alami. Metode inovatif ini memungkinkan para peneliti untuk memeriksa dengan tepat informasi mana dari rumput hidup yang tersedia - berapa banyak hewan lain yang ada di lingkungan mereka dan ke arah mana mereka berada.
Dalam percobaan yang sangat terbuka, para peneliti menempatkan belalang nyata antara dua kawanan virtual, tiga dimensi. Pengaturan tes ini memungkinkan mereka untuk menguji apakah hewan benar -benar bereaksi terhadap perilaku tetangga langsung mereka, seperti yang diasumsikan sebelumnya, dan akan bergerak bersama mereka sebagai naksir yang seragam.
Hasil yang mengejutkan: Pergeseran paradigma dalam penelitian kawanan
Hasil percobaan mengejutkan dan secara fundamental mempertanyakan teori sebelumnya. Berlawanan dengan harapan para peneliti, belalang yang asli tidak bergerak sebagai bagian dari segerombolan besar seragam ke arah yang sama. Sebaliknya, mereka berbalik ke arah salah satu kawanan virtual dan berlari khusus untuk mereka.
Pengamatan ini menunjukkan kepada para ilmuwan bahwa "reaksi optomotor" yang disebut SO - sebuah refleks bawaan yang menyebabkan belalang untuk mengikuti kesan sensorik gerakan - bukan penyebab gerakan kolektif yang terkoordinasi. Faktanya, para peneliti tidak menemukan bukti bahwa belalang menyelaraskan posisi dan arah gerakan mereka berdasarkan tetangga mereka.
"Hewan individu bukan partikel," jelas Iain Couzin. "Kita harus melihat belalang sebagai subjek kognitif, akting yang mengamati lingkungan mereka dan, atas dasar ini, membuat keputusan ke mana mereka pergi selanjutnya." Para peneliti sekarang berasumsi bahwa pengembangan gerombolan lebih tergantung pada setiap belalang individu daripada yang diasumsikan sebelumnya.
Eksperimen juga menunjukkan bahwa hewan kadang -kadang menyimpang dari jalur bersama, bahkan jika mereka memiliki dua kawanan di sebelah mereka yang berlari ke arah yang sama. Selain itu, tim tidak menemukan bukti bahwa kepadatan individu, seperti yang diasumsikan sebelumnya, adalah faktor pemicu untuk gerakan Swarm.
Pentingnya praktis untuk memerangi belalang
Temuan baru ini memiliki implikasi praktis yang jauh. Pemahaman yang lebih baik tentang mekanisme mendasar pembentukan dan gerakan berkerumun dapat membantu memprediksi perilaku serangga dan mengembangkan strategi yang lebih efektif untuk memerangi rentang rumput.
Mengingat fakta bahwa belalang mengancam mata pencaharian semua orang kesepuluh, pentingnya penelitian ini tidak boleh diremehkan. Efek yang menghancurkan dari wabah belalang di Tanduk Afrika antara 2019 dan 2020, yang menyebabkan kegagalan panen dan kelaparan, menggambarkan kebutuhan mendesak untuk prediksi dan mekanisme kontrol yang lebih baik.
Melalui kesadaran bahwa belalang tidak hanya bertindak sebagai partikel fisik, tetapi sebagai aktor kognitif individu dengan proses pembuatan keputusan mereka sendiri, pendekatan baru untuk mengendalikan kerusakan terbuka. Alih -alih mengandalkan secara eksklusif pada langkah -langkah kontrol skala besar, strategi di masa depan dapat diarahkan untuk pemahaman dan mempengaruhi proses pengambilan keputusan individu.
Cocok untuk:
Arah penelitian di masa depan dan "Pusat Komputasi Visual Kolektif"
Temuan terobosan hanya mewakili awal dari pemahaman baru tentang perilaku kolektif. Pusat ini, yang akan menjadi salah satu fasilitas paling modern untuk meneliti perilaku kelompok, dimaksudkan untuk mengamati kawanan hewan di lingkungan 3D holografik virtual dan menganalisis gerakan mereka.
Pada saat yang sama, tim di sekitar Couzin juga meneliti keputusan spasial untuk berbagai spesies hewan. Sebuah studi yang baru -baru ini diterbitkan dalam PNA menunjukkan bagaimana hewan memproses kompleksitas lingkungan mereka dengan mengurangi dunia menjadi keputusan yang berurutan antara hanya dua opsi. Temuan ini menunjukkan bahwa prinsip -prinsip geometris dasar dapat menjelaskan bagaimana dan mengapa hewan bergerak seperti mereka - suatu pendekatan yang mungkin juga diterapkan pada pemahaman belalang.
Era baru dalam meneliti perilaku kolektif
Penelitian para ilmuwan di University of Konstanz dan Max Planck Institute for Behavioral Biology menandai titik balik dalam memahami perilaku kolektif di satwa liar. Dengan mempertanyakan teori "partikel yang digerakkan sendiri" yang telah lama ada, mereka membuka perspektif baru, belalang dan hewan lain sebagai pembuat keputusan individu, yang perilaku kolektifnya dihasilkan dari proses kognitif yang kompleks.
Penggunaan teknologi realitas virtual inovatif telah terbukti menjadi kunci keberhasilan. Ini memungkinkan para peneliti untuk menguraikan kompleksitas kolektif hewan yang sebelumnya tidak dapat ditembus dan untuk mendapatkan wawasan mendasar ke dalam organisasi Swarms. Temuan ini tidak hanya dapat merevolusi pemahaman teoretis kita tentang perilaku kolektif, tetapi juga menawarkan solusi praktis untuk memerangi belalang yang mengancam keamanan gizi di seluruh dunia.
Pekerjaan tim di sekitar Iain Couzin, yang telah dianugerahi hadiah Wilhelm Leibniz yang bergengsi untuk penelitiannya di bidang perilaku kolektif, menggarisbawahi pentingnya penelitian interdisipliner pada antarmuka biologi, ilmu komputer dan fisika. Ini mengesankan menunjukkan bagaimana teknologi modern dapat membantu kita menguraikan rahasia alam yang menarik dan pada saat yang sama mengembangkan solusi praktis untuk menekan masalah global.
Cocok untuk:
Mitra pemasaran global dan pengembangan bisnis Anda
☑️ Bahasa bisnis kami adalah Inggris atau Jerman
☑️ BARU: Korespondensi dalam bahasa nasional Anda!
Konrad Wolfenstein
Saya akan dengan senang hati melayani Anda dan tim saya sebagai penasihat pribadi.
Anda dapat menghubungi saya dengan mengisi formulir kontak atau cukup hubungi saya di +49 89 89 674 804 (Munich) . Alamat email saya adalah: wolfenstein ∂ xpert.digital
Saya menantikan proyek bersama kita.
