Publicado em: 11 de março de 2025 / atualização de: 11 de março de 2025 - Autor: Konrad Wolfenstein
Pesquisa de escurecimento e enxame com realidade virtual: os cientistas alemães analisam os gafanhotos - Imagem: xpert.digital
A pesquisa de RV revela novas estruturas em gafanhotos
Avanço em gafanhotos: teorias de longo prazo refutadas
O gafanhoto do deserto teve uma reputação aterrorizante para os tempos bíblicos. Com raves de até 50 milhões de indivíduos, esse tipo de inseto pode causar danos devastadores, comendo áreas inteiras de nuas e, assim, colocando em risco a segurança nutricional. Agora, pesquisadores da Universidade de Konstanz e do Instituto Max Planck de Biologia Comportamental adquiriram conhecimento inovador sobre a organização desses enxames e refutaram muitos anos de teorias. Com a ajuda da tecnologia inovadora de realidade virtual, os cientistas foram capazes de demonstrar que os enxames de gafanhoto são fundamentalmente diferentes dos assumidos anteriormente. Este estudo publicado na renomada revista especialista "Science" transforma modelos explicativos anteriores de cabeça para baixo e fornece informações importantes que podem contribuir para a melhor previsão e combate de gafanhotos.
Adequado para:
O fenômeno dos gafanhotos e seu significado global
Os gafanhotos do deserto (Schistocerca Gregaria) estão entre os exemplos mais impressionantes de comportamento coletivo na vida selvagem. O voo que não consegue voar, de modo que as ninfas chamadas vivem inicialmente como indivíduos locais. Sob certas condições, no entanto, elas se reúnem para formar elogios enormes e começar a caminhar - não sem rumo, mas em um movimento coordenado, como se fossem controlados centralmente. Esses enormes coletivos de insetos podem incluir até 50 milhões de animais e, portanto, representam um dos maiores coletivos de animais do nosso planeta.
Os efeitos de tais gafanhotos são devastadores. Segundo os pesquisadores, eles ameaçam a subsistência de cada décima pessoa em todo o mundo. Um exemplo concreto disso proporcionou a enorme peste do Grasshopper no chifre da África entre 2019 e 2020, que devastou a produção agrícola e desencadeou uma fome. A pesquisa científica dos mecanismos que levam à formação e movimento de tais enxames, portanto, não são apenas de interesse teórico, mas também têm uma importância prática considerável para a segurança nutricional global.
A teoria anterior: gafanhotos como uma "partícula autoconfiante"
Durante décadas, o comportamento coletivo dos gafanhotos foi explicado com a ajuda de um conceito da física teórica. Nesse modelo, os insetos são vistos como "participantes autopropulsionados" (partículas autoconfiantes), que alinham suas posições e direções de movimento em seus vizinhos imediatos. Essa teoria pressupõe que seja suficiente se os indivíduos apenas "entrarem em uma fila" com seus vizinhos diretos para criar um movimento coerente em todo o enxame.
Outro elemento central dessa explicação anterior foi a suposição de que a densidade dos animais é um fator decisivo para a transição do movimento de flutuação desordenado. De acordo com essa hipótese, a transição para um movimento coordenado começa assim que há animais suficientes em um espaço limitado. Essa teoria parecia tão convincente que serviu por décadas como um modelo padrão para explicar movimentos coletivos na vida selvagem.
Curiosamente, pesquisas anteriores lideradas por Iain Couzin, que também estão envolvidas no presente estudo, já haviam fornecido outras descobertas surpreendentes sobre o comportamento do enxame de gafanhotos. Sua equipe descobriu que o canibalismo poderia ser um fator determinante para os movimentos de caminhada - os gafanhotos avançam para não serem comidos por trás. Essa percepção já indicou que um comportamento mais complexo poderia desempenhar um papel do que meras reações físicas.
A abordagem inovadora de pesquisa: a realidade virtual revela os segredos do enxame
Para entender melhor as interações complexas nos créditos do Grasshopper, a equipe de pesquisa em torno de Iain Couzin, do Cluster of Excellence Collective na Universidade de Constance e no Instituto Max Planck de Biologia Comportamental sobre uma abordagem revolucionária: realidade virtual (VR). "Como se sabe, é difícil reconhecer os mecanismos de interação em grupos móveis de animais", explica Couzin. "Os indivíduos se influenciam e também são influenciados pelo comportamento dos outros, em uma interação complexa".
Para resolver esse problema, os pesquisadores desenvolveram uma configuração sofisticada de VR. Gramíneas vivas individuais foram colocadas em uma bola móvel, semelhante a uma esteira para que pudessem se mover livremente. Em torno deles, os cientistas projetaram até 64 gafanhotos virtuais reais, para que os verdadeiros insetos acreditassem que estavam em um enxame natural. Esse método inovador permitiu que os pesquisadores verificassem com precisão quais informações da grama viva estavam disponíveis - quantos outros animais estavam no ambiente e em que direção eles eram.
Em um experimento particularmente revelador, os pesquisadores colocaram gafanhotos reais entre dois enxames virtuais e tridimensionais. Esse arranjo de teste lhes permitiu testar se os animais realmente reagiram ao comportamento de seus vizinhos diretos, como assumido anteriormente, e se moveria com eles como uma queda uniforme.
Resultados surpreendentes: uma mudança de paradigma na pesquisa de enxame
Os resultados dos experimentos foram surpreendentes e questionavam fundamentalmente a teoria anterior. Ao contrário da expectativa dos pesquisadores, os gafanhotos reais não se moveram como parte de um grande enxame uniforme na mesma direção. Em vez disso, eles viraram na direção de um dos enxames virtuais e correram especificamente para eles.
Essa observação mostrou aos cientistas que a “reação optomotora” - um reflexo inato que faz com que os gafanhotos sigam as impressões sensoriais do movimento - não é a causa do movimento coletivo coordenado. De fato, os pesquisadores não encontraram evidências de que os gafanhotos alinhem sua posição e direção do movimento com base em seus vizinhos.
"Animais individuais não são partículas", explica Iain Couzin. "Temos que ver os gafanhotos como assuntos cognitivos e atuais que observam o ambiente e, nessa base, tomar suas decisões onde eles vão a seguir". Os pesquisadores agora assumem que o desenvolvimento de um enxame depende muito mais de cada gafanhoto individual do que o assumido anteriormente.
Os experimentos também mostraram que os animais às vezes se desviavam do curso articular, mesmo que tivessem dois enxames ao lado deles que corriam na mesma direção. Além disso, a equipe não encontrou evidências de que a densidade dos indivíduos, como assumido anteriormente, era o fator desencadeante para o movimento do enxame.
Importância prática para combater os gafanhotos
As novas descobertas têm implicações práticas em muito. Uma melhor compreensão dos mecanismos fundamentais de formação e movimento de enxames pode ajudar a prever o comportamento dos insetos e desenvolver estratégias mais eficazes para combater as faixas de grama.
Em vista do fato de que os gafanhotos ameaçam o sustento de todas as décimas pessoas, a importância desta pesquisa não deve ser subestimada. Os efeitos devastadores da peste do gafanhoto no chifre da África entre 2019 e 2020, o que levou a falhas e fome da colheita, ilustram a necessidade urgente de melhores mecanismos de previsão e controle.
Com a percepção de que os gafanhotos não agem simplesmente como uma partícula física, mas como atores cognitivos individuais com seus próprios processos de tomada de decisão, novas abordagens para controlar a devastação se abrem. Em vez de confiar exclusivamente em medidas de controle de grande escala, estratégias futuras podem ser voltadas para entender e influenciar os processos de tomada de decisão individuais.
Adequado para:
Direções futuras de pesquisa e o “Center for Visual Computing of Collective”
As descobertas inovadoras representam apenas o início de um novo entendimento do comportamento coletivo. Este centro, que estará entre as instalações mais modernas para pesquisar o comportamento do grupo, destina -se a observar enxames de animais em ambientes holográficos 3D virtuais e analisar seus movimentos.
Ao mesmo tempo, a equipe em torno de Couzin também pesquisa a tomada de decisão espacial para várias espécies animais. Um estudo publicado recentemente no PNAS mostra como os animais processam a complexidade de seu ambiente, reduzindo o mundo a decisões sucessivas entre apenas duas opções. Esses achados indicam que os princípios geométricos básicos podem explicar como e por que os animais se movem à medida que fazem - uma abordagem que também pode ser aplicada ao entendimento dos gafanhotos.
Uma nova era na pesquisa de comportamento coletivo
A pesquisa dos cientistas da Universidade de Konstanz e do Instituto Max Planck de Biologia Comportamental marca um ponto de virada na compreensão do comportamento coletivo na vida selvagem. Ao questionar a teoria estabelecida há muito tempo de "partículas auto-acionadas", elas abrem uma nova perspectiva, os gafanhotos e outros animais como tomadores de decisão individuais, cujo comportamento coletivo resulta de processos cognitivos complexos.
O uso da tecnologia inovadora de realidade virtual provou ser a chave para o sucesso. Permitiu aos pesquisadores decifrar a complexidade anteriormente impenetrável dos coletivos de animais e obter informações fundamentais sobre a organização de enxames. Esses achados não só poderiam revolucionar nossa compreensão teórica do comportamento coletivo, mas também oferecem soluções práticas para combater os gafanhotos que ameaçam a segurança nutricional em todo o mundo.
O trabalho da equipe em torno de Iain Couzin, que já recebeu o prestigiado Prêmio Gottfried Wilhelm Leibniz por sua pesquisa no campo do comportamento coletivo, sublinha a importância da pesquisa interdisciplinar na interface da biologia, ciência da computação e física. Ele mostra impressionantemente como as tecnologias modernas podem nos ajudar a decifrar os fascinantes segredos da natureza e, ao mesmo tempo, desenvolver soluções práticas para pressionar problemas globais.
Adequado para:
Seu parceiro global de marketing e desenvolvimento de negócios
☑️ Nosso idioma comercial é inglês ou alemão
☑️ NOVO: Correspondência em seu idioma nacional!
Konrad Wolfenstein
Ficarei feliz em servir você e minha equipe como consultor pessoal.
Você pode entrar em contato comigo preenchendo o formulário de contato ou simplesmente ligando para +49 89 89 674 804 (Munique) . Meu endereço de e-mail é: wolfenstein ∂ xpert.digital
Estou ansioso pelo nosso projeto conjunto.
