Математики объяснили синхронное мигание светлячков с помощью модели, описывающей активность нейронов. Исследователи смоделировали чередование процессов свечения и покоя 100 насекомых и показали, как светлячки подстраивают свои мигания под мигания соседей.

Результаты работы ученых, опубликованной в Journal of The Royal Society Interface, качественно согласуются с экспериментальными наблюдениями.

По ночам самцы светлячков Photinus carolinus мигают для привлечения самок. При этом вспышки отдельной особи не периодичны. Но если несколько насекомых оказываются рядом, они начинают мигать синхронно. Несколько ярких вспышек в течение пары секунд повторяются через более длительные промежутки времени. Координироваться светлячкам помогает зрение: наблюдая за миганием других особей, они начинают подстраиваться под их ритм.

Недавнее экспериментальное исследование показало, что светлячки, которые присоединяются к коллективным вспышкам, начинают мигать сразу в такт. Этот эффект не учитывали предыдущие теоретические модели. К тому же они не объясняли, почему между вспышками проходят длительные промежутки времени, а фокусировались на моделировании самих вспышек.

Чтобы объяснить эти особенности Мадлен МакКри (Madeline McCrea), Бард Эрментроут (Bard Ermentrout) и Джонатан Э. Рубин (Jonathan E. Rubin) из Питтсбургского университета предложили использовать упрощенный аналог математической модели Ходжкина-Хаксли, которая описывает распространение сигнала по нейрону. Ученые смоделировали поведение одного светлячка и целой группы и показали, как насекомые синхронизируются друг с другом.