वाशिंगटन: गणितज्ञों द्वारा किए गए एक नए अध्ययन से पता चलता है कि तंत्रिका विज्ञान से उधार लिया गया गणित वर्णन कर सकता है कि इन अद्वितीय कीड़ों के झुंड अपने प्रकाश शो का समन्वय कैसे करते हैं, इस बारे में महत्वपूर्ण विवरण कैप्चर करते हैं कि वे जंगली में कैसे व्यवहार करते हैं।
पिट गणितज्ञों द्वारा किए गए एक नए अध्ययन से पता चलता है कि तंत्रिका विज्ञान से उधार लिया गया गणित वर्णन कर सकता है कि इन अद्वितीय कीड़ों के झुंड अपने प्रकाश शो का समन्वय कैसे करते हैं, इस बारे में महत्वपूर्ण विवरण कैप्चर करते हैं कि वे जंगली में कैसे व्यवहार करते हैं।
"इस जुगनू में चमक का एक त्वरित क्रम है, और फिर अगले विस्फोट से पहले एक बड़ा विराम है," केनेथ पी। डिट्रिच स्कूल ऑफ आर्ट्स एंड साइंसेज में गणित विभाग के प्रोफेसर और अध्यक्ष जोनाथन रुबिन ने कहा। "हम इसे मॉडलिंग के लिए एक अच्छा ढांचा जानते थे जो बहुत सारी विशेषताओं को पकड़ सकता था, और हम उत्सुक थे कि हम इसे कितना आगे बढ़ा सकते हैं।"
नर जुगनू संभावित साथियों को बुलाने के लिए अपने पेट से एक चमक पैदा करते हैं, अपनी ही प्रजाति की मादाओं को लुभाने के लिए अंधेरे में निमिष पैटर्न भेजते हैं। फोटिनस कैरोलिनस प्रजाति की तुल्यकालिक जुगनू इसे एक कदम आगे ले जाती है, पूरे झुंड में अपनी पलक झपकने का समन्वय करती है। यह एक दुर्लभ विशेषता है - उत्तरी अमेरिका में केवल कुछ ही प्रजातियां हैं - और वे हड़ताली रोशनी उन जगहों पर भीड़ खींचती हैं जहां कीड़े इकट्ठा करने के लिए जाने जाते हैं।
उन्होंने गणितज्ञों की रुचि को भी यह समझने के लिए आकर्षित किया है कि वे अपनी पलकों को कैसे सिंक्रनाइज़ करते हैं। यह सिर्फ एक उदाहरण है कि कैसे तुल्यकालन यादृच्छिकता से विकसित हो सकता है, एक ऐसी प्रक्रिया जिसने सदियों से गणितज्ञों को भ्रमित किया है। 1600 के दशक के एक प्रसिद्ध उदाहरण से पता चला है कि पेंडुलम घड़ियाँ एक दूसरे के बगल में लटकी हुई कंपन के माध्यम से सिंक्रनाइज़ होती हैं जो दीवार के माध्यम से यात्रा करती हैं, और गणित की एक ही शाखा का उपयोग आंतों की क्रिया से लेकर दर्शकों के ताली बजाने तक सब कुछ का वर्णन करने के लिए किया जा सकता है।
डायट्रिच स्कूल में गणित के प्रतिष्ठित प्रोफेसर, सह-लेखक बार्ड एर्मेंट्राउट ने कहा, "बहुत सी चीजों के लिए सिंक्रोनाइज़ महत्वपूर्ण है, अच्छी और बुरी।" "भौतिक विज्ञानी, गणितज्ञ, हम सभी सिंक्रनाइज़ेशन में रुचि रखते हैं।"
फायरफ्लाइज़ के लाइट शो को क्रैक करने के लिए, पिट टीम ने "अण्डाकार बर्स्टर" नामक एक अधिक जटिल मॉडल का उपयोग किया जिसका उपयोग मस्तिष्क कोशिकाओं के व्यवहार का वर्णन करने के लिए किया जाता है। इन दोनों ने तत्कालीन अंडरग्रेजुएट मैडलिन मैक्क्री (ए एंड एस '22) के साथ 26 अक्टूबर को रॉयल सोसाइटी इंटरफेस के जर्नल में अपने मॉडल का विवरण प्रकाशित किया।
पहला कदम एक जुगनू की पलकों का अनुकरण करना था, फिर एक जोड़ी में विस्तार करके यह देखना था कि वे अपनी चमकती दरों को एक दूसरे से कैसे मिलाते हैं। इसके बाद, टीम नकली कीड़ों के एक बड़े झुंड में चली गई, यह देखने के लिए कि संख्या, दूरी और उड़ान की गति परिणामी पलकों को कैसे प्रभावित करती है।
दूरियों को बदलते हुए प्रत्येक जुगनू एक-दूसरे को "देख" सकता है और एक दूसरे के प्रति प्रतिक्रिया करने से कीड़ों के प्रकाश शो में बदलाव आया है, उन्होंने पाया: मापदंडों को बदलकर, वे पलकों के पैटर्न का उत्पादन कर सकते थे जो या तो लहर या सर्पिल की तरह दिखते थे।
परिणाम वास्तविक जीवन की सिंक्रोनस फायरफ्लाइज़ के बारे में हाल ही में प्रकाशित कई टिप्पणियों के अनुरूप हैं - उदाहरण के लिए, व्यक्तिगत फायरफ्लाइज़ असंगत हैं जबकि समूह अधिक नियमित रूप से फ्लैश करते हैं, और यह कि जब नई फायरफ्लाइज़ झुंड में शामिल होती हैं, तो वे पहले से ही पूरी तरह से समय पर होती हैं।
"इसने बहुत सारे बारीक विवरणों पर कब्जा कर लिया, जो उन्होंने जीव विज्ञान में देखे थे, जो कि अच्छा था, " एर्मेंट्राउट ने कहा। "हमें इसकी उम्मीद नहीं थी।"
गणित कुछ भविष्यवाणियां भी करता है जो जुगनू अनुसंधान को सूचित कर सकती हैं - उदाहरण के लिए, प्रकाश प्रदूषण और दिन का समय दोनों जुगनू द्वारा उत्पादित पैटर्न को बदल सकते हैं यह बदलकर कि वे एक दूसरे की पलकों को कितनी अच्छी तरह देख सकते हैं।
McCrea ने विभाग के पेंटर फैलोशिप द्वारा समर्थित एक स्नातक के रूप में अनुसंधान पर काम किया, जिसने उसे गर्मियों के माध्यम से परियोजना पर काम करने के लिए धन दिया। "वह इस परियोजना पर काम कर रही थी, और वास्तव में लगातार बनी रही," रुबिन ने कहा।
टीम फायरफ्लाइज़ को मॉडल करने के लिए इस विशेष मस्तिष्क-कोशिका ढांचे का उपयोग करने वाली पहली टीम है, जिसे कई अलग-अलग शोध दल विभिन्न प्रकार के गणित का उपयोग करके समझने की कोशिश कर रहे हैं। "यह एक जंगली पश्चिम अनुसंधान विषय से अधिक है," एर्मेंट्राउट ने कहा। "अभी शुरुआती दिन हैं, और कौन जानता है कि चीजें यहाँ से कहाँ जाने वाली हैं?"
एर्मेंट्राउट और रुबिन को भी उम्मीद है कि गणित जुगनू की चमक से प्रेरित लोगों की कल्पना पर कब्जा कर लेगा। इस परियोजना के बीच में, रुबिन ने खुद कुक स्टेट फ़ॉरेस्ट में जाने का फैसला किया, यह देखने के लिए कि क्या वह अपने शोध विषयों को पहली बार देख सकता है।
"मैंने अपनी पत्नी को सीजन के चरम पर कुछ दिनों के लिए यात्रा पर जाने के लिए मना लिया," उन्होंने कहा। "यह स्पष्ट नहीं है कि हमने कभी सिंक्रनाइज़ गतिविधि देखी है, लेकिन हमारे चारों ओर सभी प्रकार की फायरफ्लाइज़ थीं। यह आश्चर्यजनक था।" (एएनआई)