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O início diário da chamada de acasalamento de uma cigarra é desencadeado pela quantidade de luz no céu e também pelo comportamento de insetos próximos.
Um som acquainted do verão é o zumbido pulsante de enxames de cigarras. Esse canto começa no intervalo do amanhecer, mas não está claro se o refrão é desencadeado pela luz, pela temperatura ou por alguma outra sugestão. Agora, uma equipe de pesquisadores estudou gravações de áudio da natureza, descobrindo que o canto de cigarra é sincronizado com uma posição explicit do sol no céu (1). O rápido aumento da intensidade do canto sugere que cada cigarra resolve começar a cantar em resposta ao nível de iluminação e ao comportamento de seus vizinhos. Os resultados podem ajudar os pesquisadores a desenvolver modelos genéricos de tomada de decisão.
As cigarras masculinas cantam para atrair fêmeas, criando som com estruturas de membrana em seus abdomens. Essa serenata geralmente envolve milhares de insetos cantando simultaneamente. “Suas ligações não são apenas extremamente altas, mas também notavelmente sincronizadas – iniciando e terminando de maneira nítida e coletiva”, diz Rakesh Khanna, engenheiro e cientista amador em Bengaluru (anteriormente Bangalore), na Índia. Comportamento coletivo semelhante é conhecido em aves e outros insetos, mas o mecanismo que desencadeia o coro da cigarra não foi estudado anteriormente.
Por curiosidade, Khanna começou a gravar cigarras há alguns anos usando equipamentos de áudio que ele montou em áreas florestais em torno de Bengaluru. Para ajudar a decodificar os dados gravados, Khanna entrou em contato com Raymond Goldstein, da Universidade de Cambridge, no Reino Unido, e seus colegas, que recentemente descobriram comportamentos interativos no momento do surgimento de cigarras periódicas (2). Juntos, eles analisaram as gravações da música e desenvolveram um modelo de comportamento da cigarra.
A equipe se concentrou nas gravações que abrangem duas semanas em abril e maio de 2023 e descobriu que as cigarras cantam em tempos aparentemente aleatórios, exceto no início e no remaining do dia. “A primeira coisa que pula em você é que há claramente um coro do amanhecer, e há claramente um coro do crepúsculo”, diz Goldstein. Os pesquisadores descobriram que – por fora de algumas manhãs nubladas – o coro do amanhecer começou consistentemente quando o sol estava 3,8 ° abaixo do horizonte, sugerindo que as cigarras decidem cantar quando o brilho do céu antes down atingiu um certo nível.
Mas se esse brilho medir fosse a história toda, seria de esperar uma grande variação nos tempos de início do canto. “Quanta luz uma cigarra particular person vê dependerá de muitas coisas, como seu processamento neural e a quantidade de cobertura de árvores próximas”, diz Goldstein. Mas os dados mostram muito pouca variação no horário de início. De fato, uma vez que um indivíduo corajoso quebra o silêncio da manhã, todas as outras cigarras se juntam rapidamente em um minuto ou mais.
Para explicar esse comportamento, os pesquisadores criaram um modelo no qual uma cigarra é representada por uma partícula magnética, ou rotação, dentro de um materials magnético. Cada rotação pode apontar para cima ou para baixo, assim como cada cigarra pode cantar ou não cantar. Inicialmente, os giros estão apontando para baixo, mas um campo magnético apontando para cima é lentamente ligado, representando o céu iluminado lentamente. As rodadas começam a se virar, e pode -se calcular quanto tempo leva para que todos os giros se alinhem ao campo – ou equivalentemente, quanto tempo até que todas as cigarras estejam cantando.
Se os Spins agirem de forma independente, seus tempos de flip variarão amplamente, e o alinhamento complete levará um tempo relativamente longo. No entanto, se as rodadas interagirem entre si, o alinhamento poderá ser rápido. Os pesquisadores descobriram que um modelo de interação com rotação se encaixa melhor em seus dados do que um spin independente. A implicação é que as cigarras estão reagindo ao canto de seus vizinhos. “Eles fazem todo esse barulho por um motivo; portanto, quando ouvem o refrão começando, respondem a isso”, diz Goldstein.
Modelos baseados em rotação já foram usados antes para estudar decisões de grupo, como membros da platéia que decidem quando bater palmas em uma apresentação. Cada indivíduo está ciente das informações públicas enquanto é acoplado a um conjunto de vizinhos que também estão em processo de tomada de decisão. As perguntas permanecem sobre a percepção da cigarra, mas esse modelo de cigarra motivado pela física aponta o caminho para uma melhor compreensão da fisiologia da tomada de decisões, diz Goldstein.
Quanto ao motivo pelo qual as cigarras optam por cantar juntas, uma explicação é que ela reduz a ameaça de predadores, diz o ecologista Almo Farina, da Universidade de Urbino, na Itália. Uma cigarra cantada solo seria um alvo claro para a predação. “Ser numeroso é uma grande vantagem evolutiva”, diz Farina. Ele acredita que o modelo de Goldstein e colegas pode ser aplicado a outros organismos.
–Michael Schirber
Michael Schirber é um editor correspondente para Revista de Física Sediada em Lyon, França.
Referências
- R. Khanna A. et al.“Tomada de decisão fotométrica durante os coros do amanhecer de cigarras”. Phys. Rev. e 112024401 (2025).
- Re Goldstein et al.“Como as cigarras emergem juntas? Aspectos termofísicos de sua tomada de decisão coletiva”. Phys. Rev. e 109L022401 (2024).
