Ce phénomène bruyant se répète partout dans l’est et le sud-est des États-Unis, alors que 17 couvées distinctes émergent au fil des années. Au printemps 2024, des milliards de cigales sont attendues alors que deux couvées différentes – une qui apparaît tous les 13 ans et une autre qui apparaît tous les 17 ans – émergeront simultanément.
Des recherches antérieures ont suggéré que les cigales émergent une fois que la température du sol atteint 18°C, mais même dans une petite zone géographique, les différences d'exposition au soleil, de couverture foliaire ou d'humidité peuvent entraîner des versions de température.
Dans un short article publié dans la revue Actual physical Critique E, des chercheurs de l'Université de Cambridge ont découvert remark de tels essaims de cigales synchrones peuvent émerger malgré ces différences de température.
Les chercheurs ont développé un modèle mathématique de prise de décision dans un environnement présentant des variants de température et ont découvert que la conversation entre les nymphes des cigales permet au groupe de parvenir à un consensus sur la température moyenne locale, ce qui conduit ensuite à des essaims à grande échelle. Ce modèle est étroitement lié à celui qui a été utilisé pour décrire les « avalanches » dans la prise de décision, comme celles des traders en bourse, conduisant à des krachs.
Les mathématiciens ont été captivés par l'apparition de cycles de 17 et 13 ans chez diverses espèces de cigales et ont déjà développé des modèles mathématiques montrant comment l'apparition de nombres premiers aussi grands est une conséquence des pressions évolutives visant à éviter la prédation. Cependant, le mécanisme par lequel les essaims émergent de manière cohérente au cours d’une année donnée n’a pas été compris.
En développant leur modèle, l'équipe de Cambridge s'est inspirée de recherches antérieures sur la prise de décision qui représente chaque membre d'un groupe par une « rotation » comme celle d'un aimant, mais au lieu de pointer vers le haut ou vers le bas, les deux États représentent la décision de « rester » ou « émerger ».
La température locale ressentie par les cigales est alors comme un champ magnétique qui are inclined à aligner les spins et varie lentement d'un endroit à l'autre à l'échelle de plusieurs centaines de mètres, des sommets ensoleillés aux vallées ombragées d'une forêt. La conversation entre nymphes proches est représentée par une conversation entre les spins qui conduit à un accord community des voisins.
Les chercheurs ont montré qu'en présence de telles interactions, les essaims sont grands et remplissent l'espace, impliquant chaque membre de la populace dans une gamme d'environnements de température locaux, contrairement au cas sans interaction dans lequel chaque nymphe est seule, répondant à chaque variation subtile du microclimat.
La recherche a été réalisée par le professeur Raymond E Goldstein, le professeur Alan Turing de systèmes physiques complexes au Département de mathématiques appliquées et de physique théorique (DAMTP), le professeur Robert L Jack du DAMTP et le Département de chimie Yusuf Hamied, et le Dr Adriana I Pesci. associé de recherche principal au DAMTP.
« En tant que mathématicien appliqué, il n'y a rien de additionally intéressant que de trouver un modèle able d'expliquer le comportement des êtres vivants, même dans les cas les additionally simples », a déclaré Pesci.
Les chercheurs affirment que même si leur modèle ne nécessite aucun moyen de communication particulier entre les nymphes souterraines, la signalisation acoustique est un candidat possible, compte tenu des sons déchirants que font les essaims une fois sortis du sous-sol.
Les chercheurs espèrent que leurs conjectures concernant le rôle de la communication stimuleront les recherches sur le terrain pour tester cette hypothèse.
« Si notre conjecture selon laquelle la communication entre les nymphes joue un rôle dans l'émergence des essaims est confirmée, cela fournirait un exemple frappant de la manière dont l'évolution darwinienne peut agir au income du groupe, et pas seulement de l'individu », a déclaré Goldstein.
Ce travail a été soutenu en partie par le Fonds pour les systèmes physiques complexes.
