Објављено: 11. марта 2025. / Ажурирано: 11. марта 2025. – Аутор: Konrad Wolfenstein
Интелигенција роја и истраживање ројева помоћу виртуелне стварности: Немачки научници анализирају ројеве скакаваца – Слика: Xpert.Digital
Виртуелна реалност (VR) открива нове структуре у ројевима скакаваца
Пробој у истраживању скакаваца: Дугогодишње теорије оповргнуте
Пустињски скакавац има застрашујући углед још од библијских времена. Са ројевима и до 50 милиона јединки, ова врста инсекта може да изазове пустош прождирући читаве регионе и тиме угрожавајући безбедност хране. Сада су истраживачи са Универзитета у Констанцу и Института за понашање животиња Макс Планк стекли револуционарне увиде у организацију ових ројева, преокренувши дугогодишње теорије. Користећи иновативну технологију виртуелне стварности, научници су успели да покажу да се ројеви скакаваца организују фундаментално другачије него што се раније претпостављало. Ова студија, објављена у престижном часопису „Science“, преокреће постојеће објашњавајуће моделе и пружа важне увиде који би могли допринети бољем предвиђању и контроли најезде скакаваца.
У вези са овим:
Феномен ројева скакаваца и њихов глобални значај
Пустињски скакавци (Schistocerca gregaria) су међу најупечатљивијим примерима колективног понашања у животињском царству. Млади инсекти који не могу да лете, названи нимфе, у почетку живе као изоловане јединке. Међутим, под одређеним условима, они се окупљају у огромне ројеве и почињу да мигрирају - не бесциљно, већ у координисаном покрету, као да су централно контролисани. Ови огромни ројеви инсеката могу обухватити и до 50 милиона јединки, што их чини једним од највећих животињских колектива на нашој планети.
Последице таквих ројева скакаваца су разарајуће. Истраживачи процењују да они угрожавају егзистенцију приближно једне од десет особа широм света. Конкретан пример за то била је масовна пошаст скакаваца на Рогу Африке између 2019. и 2020. године, која је уништила пољопривредну производњу и изазвала глад. Стога, научна истраживања механизама који доводе до формирања и кретања таквих ројева нису само од теоријског интереса већ имају и значајан практични значај за глобалну безбедност хране.
Претходна теорија: Скакавци као „самопокретне честице“
Деценијама се колективно понашање ројева скакаваца објашњава коришћењем концепта из теоријске физике. У овом моделу, инсекти се сматрају „самопокретним честицама“ које усклађују своје положаје и правце кретања са својим непосредним суседима. Ова теорија претпоставља да је довољно да се јединке поравнају само са својим непосредним суседима да би генерисале кохерентно кретање кроз цео рој.
Још један кључни елемент овог претходног објашњења била је претпоставка да је густина животиња кључни фактор у преласку са неуређеног на уређено ројење. Према овој хипотези, прелазак на координисано кретање почиње чим се довољан број животиња окупи у ограниченом простору. Ова теорија је деловала толико убедљиво да је деценијама служила као стандардни модел за објашњење колективних кретања у животињском царству.
Занимљиво је да је претходно истраживање које је водио Ијан Кузин, који је такође укључен у садашњу студију, већ дало друге изненађујуће увиде у понашање скакаваца током ројења. Његов тим је открио да канибализам може бити покретачки фактор у њиховим миграционим кретањима – скакавци се крећу напред како би избегли да буду поједени отпозади. Ово откриће је већ сугерисало да би могла бити у питању сложенија понашања од пуких физичких реакција.
Иновативни истраживачки приступ: Виртуелна стварност открива тајне роја
Да би боље разумели сложене интеракције унутар ројева скакаваца, истраживачки тим који је предводио Ијан Кузин из Кластера изврсности „Колективно понашање“ на Универзитету у Констанцу и Института за понашање животиња Макс Планк користио је револуционарни приступ: виртуелну стварност (ВР). „Познато је да је изузетно тешко разазнати механизме интеракције у мобилним групама животиња“, објашњава Кузин. „Појединци утичу једни на друге и истовремено су под утицајем понашања других, у сложеној интеракцији.“
Да би решили овај проблем, истраживачи су развили софистицирану ВР поставку. Појединачни живи скакавци су постављени на покретну лопту, сличну траци за трчање, што им је омогућавало слободно кретање. Око њих, научници су пројектовали до 64 фотореалистична виртуелна скакавца, тако да су прави инсекти веровали да су у природном роју. Ова иновативна метода је омогућила истраживачима да прецизно контролишу које информације су доступне живом скакавцу - колико других животиња се налази у његовој близини и у ком правцу се крећу.
У посебно откривајућем експерименту, истраживачи су поставили праве скакавце између два виртуелна, тродимензионална роја. Ова експериментална поставка им је омогућила да посебно тестирају да ли ће животиње заиста реаговати на понашање својих непосредних суседа, како се раније претпостављало, и кретати се са њима као јединствени рој.
Изненађујући резултати: Промена парадигме у истраживању ројева
Резултати експеримената били су изненађујући и фундаментално су довели у питање постојећу теорију. Супротно очекивањима истраживача, прави скакавци се нису кретали у истом правцу као део великог, униформног роја. Уместо тога, окренули су се ка једном од виртуелних ројева и кренули директно ка њему.
Ово запажање је показало научницима да такозвани „оптомоторни одговор“ – урођени рефлекс који узрокује да скакавци прате сензорне утиске о кретању – није узрок координисаног колективног кретања. У ствари, истраживачи нису пронашли никакве доказе да скакавци уопште усклађују свој положај и правац кретања на основу својих суседа.
„Појединачне животиње нису честице“, објашњава Ијан Кузин. „Морамо скакавце посматрати као когнитивне, делујуће субјекте који посматрају своју околину и на основу тога доносе одлуке о томе куда даље.“ Истраживачи сада претпостављају да формирање роја много више зависи од сваког појединачног скакавца него што се раније мислило.
Експерименти су такође показали да животиње понекад одступају од уобичајеног курса, чак и када су поред себе имале два роја која су се кретала у истом правцу. Штавише, тим није пронашао доказе да је густина јединки, како се раније претпостављало, фактор који покреће ројење.
Практичне импликације за борбу против најезде скакаваца
Нова открића имају далекосежне практичне импликације. Боље разумевање основних механизама ројења и кретања могло би помоћи у предвиђању понашања инсеката и развоју ефикаснијих стратегија за борбу против најезде скакаваца.
С обзиром на то да ројеви скакаваца угрожавају егзистенцију процењене једне од десет особа, значај овог истраживања је немогућ. Разарајући утицај најезде скакаваца на Рогу Африке између 2019. и 2020. године, који је довео до неуспеха усева и глади, наглашава хитну потребу за побољшаним механизмима прогнозирања и контроле.
Схватање да скакавци не делују само као физичке честице, већ као појединачни когнитивни агенти са сопственим процесима доношења одлука, отвара нове приступе контроли ројева. Уместо ослањања искључиво на мере контроле великих размера, будуће стратегије би се могле више фокусирати на разумевање и утицање на појединачне процесе доношења одлука.
У вези са овим:
Будући правци истраживања и „Центар за визуелно рачунарство колектива“
Ова револуционарна открића представљају само почетак новог разумевања колективног понашања. Да би се додатно унапредила ова област истраживања, Ијан Кузин је покренуо „Центар за визуелно рачунарство колектива“ у Констанцу. Овај центар, који ће бити међу најмодернијим објектима за истраживање групног понашања, посматраће ројеве животиња у виртуелним холографским 3Д окружењима и анализирати њихово кретање.
Паралелно са тим, Кузенов тим такође истражује просторно доношење одлука код различитих животињских врста. Недавна студија објављена у PNAS-у показује како животиње обрађују сложеност свог окружења тако што свет свође на узастопне одлуке између само две опције. Ови налази сугеришу да би фундаментални геометријски принципи могли да објасне како и зашто се животиње крећу онако како се крећу – приступ који би се могао применити и на разумевање ројева скакаваца.
Нова ера у проучавању колективног понашања
Истраживање научника са Универзитета у Констанцу и Института за понашање животиња Макс Планк означава прекретницу у разумевању колективног понашања у животињском царству. Доводећи у питање дуго успостављену теорију „самопокретних честица“, они отварају нову перспективу која скакавце и друге животиње посматра као индивидуалне доносиоце одлука чије колективно понашање произилази из сложених когнитивних процеса.
Употреба иновативне технологије виртуелне стварности показала се кључном за успех. Омогућила је истраживачима да дешифрују раније непробојну сложеност животињских колектива и стекну фундаменталне увиде у организацију ројева. Ова открића би могла не само да револуционишу наше теоријско разумевање колективног понашања, већ и да понуде практична решења за борбу против најезде скакаваца који угрожавају безбедност хране широм света.
Рад тима Ијана Кузина, који је већ добио престижну награду Готфрид Вилхелм Лајбниц за своја истраживања у области колективног понашања, наглашава важност интердисциплинарних истраживања на споју биологије, рачунарства и физике. Импресивно показује како нам модерне технологије могу помоћи да откријемо фасцинантне тајне природе, а истовремено развијамо практична решења за хитне глобалне проблеме.
У вези са овим:
Ваш глобални партнер за маркетинг и развој пословања
☑️ Наш пословни језик је енглески или немачки
☑️ НОВО: Преписка на вашем матерњем језику!
Konrad Wolfenstein
Ја и мој тим смо срећни што вам можемо бити на располагању као ваш лични саветник.
Можете ме контактирати попуњавањем контакт форме овде или једноставно позовите на +49 89 89 674 804 ( Минхен) . Моја имејл адреса је: [email protected]
Радујем се нашем заједничком пројекту.
