Após meses de construção, o maior enxame de gafanhotos registrado em 70 anos varrido em 10 países em África Oriental na primavera de 2020.

O dano a plantações foi estimado em US $ 8,5 bilhões (8,1 bilhões de euros) em uma região onde 23 milhões de pessoas enfrentam grave Insegurança alimentar.

Durante essas invasões, os gafanhotos do deserto (Schistocerca Gregaria) Coma seu próprio peso na comida todos os dias. A praga em escala bíblica comeu 160.000.000 kg de comida por dia-o suficiente para alimentar 800.000 pessoas por um ano.

Os cientistas tentam entender como os gafanhotos individuais se reúnem em enxames há décadas. Saber seu comportamento ajudaria a prever e gerenciar surtos.

Um novo modelo, publicado hoje no diário Ciêncialança luz sobre a mente da colméia dos gafanhotos. O estudo descreve como os gafanhotos individuais passam de se comportar como animais solitários para enxames gigantes com movimento coletivo.

“Nosso trabalho fornece uma nova perspectiva para considerar o movimento coletivo em animais e robótica também”, o principal autor Iain Couzin, neurobiologista no centro do estudo avançado de comportamento coletivo, Konstanz, Alemanha.

“Uma aplicação é uma nova classe de modelos preditivos de como e onde os enxames se movem. Pesquisas futuras sobre isso podem impactar os meios de subsistência de 1 em cada 10 pessoas no planeta”, disse Couzin à DW.

Um novo modelo de enxames, usando inseto VR

Gabinetes enxames ameaçaram a segurança alimentar por milênios e fizeram seu papel na história – os gafanhotos foram uma das 10 pragas trazidas sobre o Egito como recontada no Livro de Êxodo.

Durante décadas, os cientistas tentam entender como os gafanhotos individuais se movem em massa.

Em 2006, a Couzin desenvolveu um modelo explicando como os gafanhotos marchariam juntos em uma linha quando houve.

“Esse modelo veio da física de partículas e sugeriu que os indivíduos se esbarrarem aleatoriamente, depois fluem juntos na mesma direção se houver uma alta densidade de indivíduos”, disse Couzin.

O autor do estudo, Sercan Sayin, começou a investigar este modelo em gafanhotos usando uma realidade virtual (Vr) estágio preparado para gafanhotos. Sayin fez os insetos andar sobre uma bola cercada por vistas panorâmicas nas telas. Essas paisagens reconstruíram o mundo em 3D para fazer com que os gafanhotos pensem que estavam em um enxame, disse Sayin.

Mas ele não conseguiu replicar as descobertas de 2006 de que a densidade dos animais era responsável por gafanhotos que formavam enxames.

Dicas de visão comportamentos de enxames

Experimentos de campo em Quênia durante o enorme enxame 2020 mostrou certas pistas visuais fizeram com que os gafanhotos se comportassem com movimentos coletivos ao enxamear.

“Anteriormente, pensávamos que esbarrar um no outro causou enxames, mas nossos experimentos mostraram que é uma visão importante”, disse Couzin.

“Em vez disso, descobrimos que (comportamentos de enxame) são desencadeados pelo tipo de informação sensorial ao seu redor, não por quantos gafanhotos eles estão cercados”.

Jan Ache, neurobiologista da Universidade de Wuerzburg, Alemanha, que não esteve envolvido no estudo, disse que a pesquisa expande um modelo matemático de enxames que reconhece a individualidade dos gafanhotos.

“Para que os gafanhotos tenham movimento coletivo, eles precisam de formas muito básicas de processamento cognitivo – onde os insetos integram sua própria posição em relação à posição daqueles que o rodeiam e seguem ativamente outros gafanhotos”, disse ele.

Isso ocorre em gafanhotos individuais, mas quando eles se reúnem em multidões, cria o efeito emergente de um enxame.

Como o cérebro toma decisões

ACHE disse que os gafanhotos são fascinantes para estudar porque existem em dois estados diferentes: solitário ou enxames. Normalmente evitando, os insetos mudam para bandas em marcha após várias horas de aglomeração.

“Quando eles mudam de um tipo para o outro, o cérebro está em dois estados diferentes. Em cada estado, os mesmos neurônios geram comportamentos muito diferentes – como serem atraídos ou repelidos por outros gafanhotos “, disse Ache.

Por fim, as descobertas são sobre decisões em sistemas neuronais, disse Couzin.

“No nível básico, há concorrência entre grupos de neurônios no cérebro. O cérebro deve chegar a um consenso e tomar uma decisão sobre o movimento”, disse Couzin.

Em outras palavras, quando há um conflito no cérebro, as vias neuronais competem até que uma decisão seja tomada quando um caminho “vence” sobre o outro.

Em seus experimentos, as pistas visuais de outros gafanhotos na frente agiam como um alvo, fazendo com que os sistemas de navegação puxassem o organismo na mesma direção.

“Isso é muito semelhante à dinâmica de opinião em humanos, onde as pessoas adotam opiniões semelhantes aos outros e descartar outras opiniões“disse Couzin.

Prevendo enxames e multidões?

Couzin disse que o novo modelo tem implicações importantes para prever enxames no mundo real.

“Se fomos capazes de criar um modelo prevendo como os enxames se movem, estávamos usando o modelo errado antes. A implicação é uma nova maneira de prever como e onde os enxames se movem com base em um entendimento biológico do movimento coletivo”, disse Couzin.

Também poderia ajudar a entender como os peixes se movem nas escolas; Os pássaros se movem em bandos e potencialmente como os mamíferos se movem em rebanhos. Couzin também está aplicando sua pesquisa em robôscriando movimento coletivo em veículos autônomos.

Couzin disse que suas descobertas também valem a pena considerar em multidões humanas, talvez para ajudar Evite paixões da multidãomas “é muito cedo para fazer qualquer reivindicação, pois esses experimentos não foram feitos”.

Editado por: Matthew Ward Agius

Fonte

Os mecanismos comportamentais que governam o movimento coletivo em gafanhotos enxameados