(ruiuit/Creatas Video+/Getty Images Plus) Jedes Jahr erleben die Wälder im Südosten der USA für nur zwei kurze Wochen im Juni ein unglaubliches Phänomen. Schwärme tausender männlicher Glühwürmchen fliegen in die Dämmerung, ihre Hinterleiber blinken in einem atemberaubenden, synchronisierten Paarungsschauspiel.
Es ist ebenso geheimnisvoll wie schön. Für mindestens Jahrhunderte Menschen auf der ganzen Welt haben sich gefragt, wie diese Käfer ihren Lichttanz koordinieren. Die Erklärungen reichten vom Wind, der die leuchtenden Unterleibe freilegte, bis hin zu reiner Zufall . Ein bemerkenswerter Briefschreiber an Wissenschaft im Jahr 1917 vermutete sogar, dass es sich um eine Illusion handelte, die durch das eigene Blinzeln des Betrachters erzeugt wurde.
Seitdem hat die Forschung gezeigt, dass die Synchronisation Tatsächlich , real . Und Mathematische Modelle haben gezeigt, wie synchron die Glühwürmchen blinken entwickelt sich im Laufe der Zeit . Der Mechanismus, durch den diese Synchronisierung erfolgte, blieb jedoch unklar.
„Ist es bei Glühwürmchen fest verankert, dass sie sich synchronisieren wollen?“ sagte der Physiker Raphaël Sarfati der University of Colorado Boulder. „Oder ist es eher kontextabhängig, vielleicht basierend auf ihrer Umgebung?“
Nun hat eine neue Studie unter der Leitung von Sarfarti die fehlende Zutat hinzugefügt: den dreidimensionalen Raum.
Nach der Aufnahme eines stereoskopischen Videos von Glühwürmchenschwärmen ( Photinus Carolinus ) im Great-Smoky-Mountains-Nationalpark in Tennessee rekonstruierte das Forscherteam das Blitzen im dreidimensionalen Raum. Und sie fanden heraus, dass es keinen seltsamen angeborenen Glühwürmchenrhythmus gibt; Vielmehr synchronisieren sich die Glühwürmchen, indem sie die Glühwürmchen um sie herum kopieren.
Die Datenerhebung fand im Juni letzten Jahres statt. Sarfati und seine Kollegen gingen in den Nationalpark, stellten Zelte und zwei 360-Grad-Kameras auf.
Sie zeichneten so viel wie möglich von der Paarung auf. Etwa 90 Minuten am Tag, beginnend eine halbe Stunde nach Sonnenuntergang, zeichneten sie auf, wie die Glühwürmchen zu leuchten begannen und dann in einem sich wiederholenden Muster aufblitzten: ein paar kurze Flackern in einer Gruppe, gefolgt von einer Pause von einigen Sekunden, gefolgt von weiteren flackert. Während sich die Glühwürmchen synchronisieren, scheint das Licht in Wellen über das Gelände zu kräuseln.
Das Team beobachtete außerdem, dass der Schwarm sich in einem Abstand von etwa zwei Metern über dem Boden aufhielt und dass sich die Form des Schwarms eng an die Form des Geländes anlehnte – umso besser, um die Weibchen im Blick zu behalten, die sich näher am Boden aufhalten.
Spannend wurde es, als das Team einzelne Wanzen in den Zelten isolierte. Sie verloren jegliches Gespür für den Rhythmus draußen. Sie flackerten sporadisch und waren völlig asynchron zum Hauptschwarm. Noch interessanter wurde es, als dem Zelt eine kleine Anzahl Glühwürmchen hinzugefügt wurde. Bei bis zu etwa 15 Glühwürmchen war das Blinken immer noch unregelmäßig. Aber bei höheren Zahlen fingen sie wieder an, gemeinsam zu pulsieren.
„Wenn man anfängt, 20 Glühwürmchen zusammenzustellen, beginnt man zu beobachten, was man in freier Wildbahn sieht.“ Sagte Sarfati . „Es gibt regelmäßige Blitzausbrüche, die alle synchronisiert sind.“
Dies deutet darauf hin, so das Team, dass die Synchronität sozial sei. Die Glühwürmchen sehen, was die anderen Glühwürmchen in ihrer unmittelbaren Nähe tun, und reagieren entsprechend – was zu einer Lichtwelle führt, ein bisschen wie eine Stadionwelle.
Das Warum ist immer noch ein Rätsel. Es gibt eine Theorie Diese Synchronität entstand, weil die Männchen in den Dunkelheitspausen das schwächere Aufblitzen der weiblichen Käfer wahrnehmen konnten, wenn diese auf die Anzeige reagierten – eine Art leuchtender Ruf und Antwort.
Die mathematische Modellierung, die aus dieser Forschung hervorgeht, wird ein wertvolles Werkzeug für die Untersuchung der Blitzmuster anderer Glühwürmchenarten sein. Herauszufinden, wie es auftritt und warum es sich entwickelt hat, könnte uns auch dabei helfen, andere Fälle von Synchronität in der Natur zu verstehen.
„Diese Art von Synchronität kommt in vielen natürlichen Systemen vor“, sagte der Physiker Orit Peleg von CU Boulder. „Die Zellen in unserem Herzen beugen und ziehen sich alle gleichzeitig zusammen.“ Auch Neuronen in unserem Gehirn synchronisieren sich.“
Möglicherweise gibt es auch praktische Anwendungen. Synchronisierung ist für viele Technologien wie Funkkommunikation, GPS und paralleles Rechnen von entscheidender Bedeutung. Ein wachsendes Feld ist Schwarmrobotik , wo ein Schwarm kleiner Roboter synchronisiert werden kann, um wie Insekten zusammenzuarbeiten und eine Aufgabe zu erledigen.
Und ein bisschen mehr über diese scheinbar magischen Kreaturen zu wissen, könnte auch dabei helfen, sie zu schützen.
„So viele Menschen haben positive Erfahrungen mit Glühwürmchen gemacht“, Sagte Sarfati .
„Sie sind auch sehr zerbrechlich.“ „Viele Arten gehen weltweit zurück, weil die Lichtverschmutzung immer weiter zunimmt.“
Die Forschung wurde im veröffentlicht Zeitschrift der Royal Society Interface .