Цикады синхронизируют своё пение с предрассветным светом с удивительной точностью

Спектры мощности утренних хоров цикад в локации I. Тонкие цветные линии — сырые спектральные плотности мощности восьми наборов данных, а толстая чёрная линия — среднее значение восьми сигналов после полосовой фильтрации. Серая затенённая область показывает среднее ± стандартное отклонение для восьми тихих периодов после хоров. Автор: Physical Review E (2025). DOI: 10.1103/4y4d-p32q

Цикады координируют свои утренние хоры с поразительной точностью, синхронизируя пение с определённым уровнем света в предрассветные часы.

В исследовании, опубликованном в журнале Physical Review E, учёные обнаружили, что эти насекомые начинают свои громкие ежедневные серенады, когда солнце находится ровно на 3,8 градуса ниже горизонта — постоянный маркер раннего утреннего света, известный как гражданские сумерки.

Исследование, проведённое учёными из Индии, Великобритании и Израиля, анализировало несколько недель полевых записей, сделанных в двух локациях недалеко от Бангалора в Индии. Используя методы физики, обычно применяемые для изучения фазовых переходов в материалах, команда выявила закономерность в том, как цикады реагируют на тонкие изменения освещённости.

«Мы давно знали, что животные реагируют на восход солнца и сезонные изменения света, — сказал соавтор исследования профессор Рэймонд Голдстейн из Кембриджского департамента прикладной математики и теоретической физики. — Но впервые нам удалось количественно оценить, насколько точно цикады настраиваются на очень специфическую интенсивность света — и это поразительно».

Кульминация песни цикад — знакомая всем, кто просыпался рано весенним или летним утром — достигает пика всего за 60 секунд, выяснили исследователи. Каждый день середина этого нарастания происходит практически при одном и том же угле солнца, независимо от точного времени восхода.

Практически это означает, что цикады начинают петь, когда освещённость на земле достигает определённого порога, варьируясь всего на 25% в течение этого короткого перехода.

Чтобы объяснить такую точность, команда разработала математическую модель, вдохновлённую магнитными материалами, где отдельные элементы (спины) выравниваются относительно внешнего поля и друг друга. Аналогично, их модель предполагает, что цикады принимают решения, основываясь как на окружающем свете, так и на звуках соседних насекомых — подобно зрителям, которые начинают хлопать, когда это делают другие.

«Такой тип коллективного принятия решений показывает, как локальные взаимодействия между особями могут порождать удивительно согласованное групповое поведение», — сказал соавтор исследования профессор Нир Гов из Института Вейцмана, который в настоящее время находится в творческом отпуске в Кембридже.

Полевые записи сделал инженер из Бангалора Ракеш Кханна, который занимается изучением цикад как хобби. Кханна сотрудничал с Голдстейном и доктором Адрианой Пески из Кембриджского департамента прикладной математики и теоретической физики.

«Наблюдения Ракеша проложили путь к количественному пониманию этого увлекательного типа коллективного поведения, — отметил Голдстейн. — Нам ещё многое предстоит узнать, но это исследование даёт ключевые идеи о том, как группы принимают решения на основе общих экологических сигналов».

Дополнительная информация: Rakesh Khanna A. et al, Photometric decision making during the dawn choruses of cicadas, Physical Review E (2025). DOI: 10.1103/4y4d-p32q

Источник: University of Cambridge

Интересный факт

Цикады — одни из самых громких насекомых в мире. Некоторые виды могут издавать звуки громкостью до 120 децибел, что сравнимо с рок-концертом или реактивным двигателем на взлёте!