Ateşböceklerinin Senkronize Olarak Nasıl Parladığına İlişkin Yeni Bir Açıklama


Benzer bir senaryo 1990’larda Tennessee’li bir doğa bilimci Lynn Faust adlı bir bilim adamının yayınlanan kendinden emin iddiasını okuyun. Jon Copeland Kuzey Amerika’da senkronize ateş böcekleri olmadığını. Faust, o zaman, yakınlardaki ormanda onlarca yıldır izlediği şeyin dikkate değer bir şey olduğunu biliyordu.

Faust, Copeland ve işbirlikçisi Moiseff’i Büyük Smoky Dağları’ndaki bir türü görmeye davet etti. Photinus carolinus. Erkek ateşböceklerinin bulutları, yaklaşık insan yüksekliğinde yüzen ormanları ve açıklıkları doldurur. Bu ateşböcekleri, sıkı bir koordinasyon içinde yanıp sönmek yerine, birkaç saniye içinde hızlı flaş patlamaları yayar, ardından başka bir patlamayı kaybetmeden önce bunun birkaç katı kadar sessizleşir. (Ünlülerin düzenli aralıklarla ortaya çıkmasını bekleyen, her görünümde bir fotoğraf yağmuru yakalayan ve ardından boş kalma süresinde başparmaklarını sallayan bir paparazzi kalabalığı hayal edin.)

Copeland ve Moiseff’in deneyleri, izole edilmiş olduğunu gösterdi P. carolinus ateşböcekleri gerçekten de komşu bir ateşböceğiyle (veya yanıp sönen bir LED’le) yakınlardaki bir kavanozda yanıp sönmeye çalıştı. Ekip ayrıca flaşları kaydetmek için tarlaların kenarlarına ve orman açıklıklarına yüksek hassasiyetli video kameralar kurdu. Copeland, görüntüleri kare kare inceledi ve her an kaç tane ateşböceğinin aydınlatıldığını saydı. Özenle toplanan bu verilerin istatistiksel analizi, bir olay yerindeki kameraların görüş alanı içindeki tüm ateşböceklerinin gerçekten de düzenli, ilişkili aralıklarla flaş patlamaları yaydığını kanıtladı.

Yirmi yıl sonra, Peleg ve doktora sonrası doktoru fizikçi Raphaël Sarfati, ateş böceği verilerini toplamak için yola çıktı, daha iyi teknoloji mevcuttu. Birkaç fit arayla yerleştirilmiş iki GoPro kameradan oluşan bir sistem tasarladılar. Kameralar 360 derecelik video çektiği için, bir ateş böceği sürüsünün dinamiklerini yalnızca yandan değil, içeriden de yakalayabiliyorlardı. Sarfati, flaşları elle saymak yerine, her iki kamera tarafından yakalanan ateşböceği flaşlarını üçgenleyebilen ve ardından her bir yanıp sönmenin ne zaman gerçekleştiğini değil, üç boyutlu uzayda nerede meydana geldiğini de kaydedebilen işleme algoritmaları tasarladı.

Sarfati bu sistemi ilk olarak Haziran 2019’da Tennessee’de sahaya çıkardı. P. carolinus Faust’un meşhur ettiği ateşböcekleri. Bu manzarayı ilk kez kendi gözleriyle görüyordu. Asya’dan gelen ateşböceği eşzamanlılığının sıkı sahneleri gibi bir şey hayal etmişti, ancak Tennessee patlamaları daha karmaşıktı, yaklaşık dört saniye boyunca kabaca her 12 saniyede bir tekrarlanan sekiz adede kadar hızlı flaş patlaması. Yine de bu dağınıklık heyecan vericiydi: Bir fizikçi olarak, çılgın dalgalanmalara sahip bir sistemin, mükemmel davranan bir sistemden çok daha bilgilendirici olabileceğini hissetti. “Karmaşıktı, bir anlamda kafa karıştırıcıydı ama aynı zamanda güzeldi” dedi.

Rastgele ama Sempatik Flaşörler

Peleg, senkronize ateşböcekleriyle lisans eğitimi sırasında, onları anlamayı ilk olarak Japon fizikçi tarafından resmileştirilmiş bir model aracılığıyla öğrendi. Yoshiki Kuramoto, teorik biyolog Art Winfree’nin daha önceki çalışmalarına dayanarak. Bu, senkronizasyonun ur-modelidir, insan kalplerindeki kalp pili hücre gruplarından alternatif akımlara kadar her şeyde senkronizasyonun genellikle kaçınılmaz bir şekilde nasıl ortaya çıkabileceğini açıklayan matematiksel şemaların büyükbabasıdır.

En temelde, senkron sistem modellerinin iki süreci tanımlaması gerekir. Biri, izole edilmiş bir bireyin iç dinamikleridir – bu durumda, ne zaman parıldayacağını belirleyen fizyolojik veya davranışsal bir kural tarafından yönetilen bir kavanozdaki yalnız bir ateşböceği. İkincisi, matematikçilerin eşleme dediği, bir ateş böceğinin parıltısının komşularını etkileme şeklidir. Bu iki bölümün tesadüfi kombinasyonlarıyla, farklı ajanlardan oluşan bir kakofoni kendini hızla düzgün bir koroya çekebilir.

Kyoto Üniversitesi’nde fizik profesörü olan Yoshiki Kuramoto, 1970’lerde en ünlü senkronizasyon modelini geliştirdi ve 2001’de kimera durumunu birlikte keşfetti.

Fotoğraf: Tomoaki Sukezane

Kuramoto benzeri bir tanımda, her bir ateş böceği, kendine özgü tercih edilen bir ritme sahip bir osilatör olarak ele alınır. Ateşböceklerini, içlerinde sabit bir şekilde sallanan gizli bir sarkaç varmış gibi hayal edin; Sarkacı yayın altından her geçtiğinde bir böceğin yanıp söndüğünü hayal edin. Ayrıca, komşu bir flaş görmenin bir ateşböceğinin hız ayar sarkacını biraz ileri veya geri çektiğini varsayalım. Ateşböcekleri birbirleriyle uyumsuz başlasalar veya tercih ettikleri içsel ritimler bireysel olarak değişse bile, bu kurallar tarafından yönetilen bir topluluk genellikle koordineli bir flaş modelinde birleşir.

Yıllar içinde bu genel şema üzerinde çeşitli varyasyonlar ortaya çıktı ve her biri iç dinamikler ve eşleşme kurallarını değiştirdi. 1990 yılında Strogatz ve meslektaşı Rennie Mirollo Boston Koleji’nden bir bilim adamı, çok basit bir ateşböceği benzeri osilatör setinin, onları birbirine bağlarsanız, kaç kişi dahil ederseniz edin, neredeyse her zaman senkronize olacağını kanıtladı. Ertesi yıl, Ermentrout gruplarının nasıl olduğunu anlattı. Pteroptyx malaccae Güneydoğu Asya’daki ateşböcekleri, dahili frekanslarını hızlandırarak veya yavaşlatarak senkronize olabilir. 2018 gibi yakın bir tarihte, liderliğindeki bir grup Gonzalo Marcelo Ramírez-Ávila Bolivya’daki San Andrés Yüksek Üniversitesi’nden bilim adamları, ateşböceklerinin bir “yüklenme” durumu ile bir “boşalma” durumu arasında geçiş yaptıkları ve bu sırada parladıkları daha karmaşık bir plan tasarladılar.



Kaynak : https://www.wired.com/story/a-new-explanation-for-how-fireflies-flash-in-sync/

Yorum yapın

SMM Panel PDF Kitap indir