janvier 21, 2022

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Le mouvement des toiles d’araignées en tant qu’électrons en orbite autour d’un noyau a été étudié

Araignée Trichonephila femelle (à gauche) à côté du mâle beaucoup plus petit (à droite). Crédit : MPI Animal Behavior / Alex Jordan

Une petite araignée mâle qui tisse un orbe doré fait face à un énorme défi lorsqu’elle cherche un partenaire. Il fait une petite partie de la taille d’une énorme femelle, mais il doit entrer prudemment dans son filet et s’approcher d’elle sans se faire remarquer, car la femelle cannibale le tuera et le mangera s’il fait un faux pas sur son filet. Ajoutez à cela la concurrence à laquelle il fait face d’autres hommes également dans l’arène sensible sur le Web, et vous serez confronté à un problème d’optimisation complexe que les analystes humains trouveraient intimidants. Cependant, ces petites araignées ont à peine ce que nous pouvons reconnaître comme un cerveau. Comment agissent-ils alors ? C’est une question qui intrigue Alex Jordan et les membres de son laboratoire du Max Planck Institute for Animal Behavior depuis plus d’une décennie. Désormais, en collaboration avec des chercheurs du Weizmann Institute of Science, ils sont plus proches d’une réponse.


La solution semble résider dans le magnétisme animal, ou plus correctement, dans les forces physiques effectives que les mâles et les femelles subissent sur la surface élastique d’une toile d’araignée. « Notre concept initial était d’explorer l’idée que ces araignées se déplaçant sur la toile se comportent comme des électrons en orbite autour d’un noyau, ou des planètes en orbite autour d’une étoile », explique Jordan, qui dirige le laboratoire d’écologie comportementale intégrative de l’Institut Max Planck pour le comportement animal, et est un co-auteur Dans l’étude. De cette idée initiale est né un programme de recherche qui a conduit les deux équipes à développer un dossier modèle physique et mener des expériences dans les forêts tropicales du Panama.

femmes attirantes

Alors que les détails de la physique exacte ont finalement divergé des niveaux atomique et cosmique, le concept s’est avéré utile. « Imaginez des électrons en orbite autour d’un noyau, ou d’une étoile massive dans l’espace, qui est si grande qu’elle génère son propre champ gravitationnel qui attire les objets autour d’elle – une femelle cannibale géante peut être considérée de la même manière », dit Jordan. « Imaginez maintenant des planètes plus petites, des satellites ou des comètes s’approchant de cette force d’attraction – ce sont nos braves petits mâles. » Approchez-vous de la star (ou de la femme) trop rapidement, ou sous le mauvais angle, et vous risquez de tomber sous le charme de son attirance. À l’échelle cosmique, cela conduira à une collision cosmique qui entraînera l’évaporation de la planète. Pour le mâle audacieux, une approche incorrecte signifie tomber dans une attraction fatale et finir en proie.

Selon la co-auteure de l’étude, Silvia Garza, qui a passé des mois au Panama en tant qu’étudiante à la maîtrise à enregistrer le comportement des araignées mâles et femelles, puis à utiliser des approches d’apprentissage automatique pour suivre tous leurs mouvements.

Des mâles abominables

Tout comme les jeunes planètes ont leur propre attraction, les mâles s’attirent également – au début, ils se rapprochent du concurrent perçu. Les mâles commencent également à se repousser au fur et à mesure qu’ils se rapprochent, de cette façon ils se comportent un peu comme des électrons autour du noyau.

« Le mouvement de ces mâles est comme des interactions entre des particules qui s’attirent ou se repoussent en fonction de la distance qui les sépare », explique Amir Haluts, physicien de formation et auteur principal de l’étude du Weizmann Institute of Science. Le co-auteur principal Nir Goff, également de Weizmann, a déclaré : « Nous utilisons des modèles pour cartographier les forces physiques effectives subies par les hommes, ce qui nous permet d’expliquer le mouvement de leur toile, ainsi que la dynamique de compétition des hommes de différentes tailles. » Au fur et à mesure que les mâles s’entourent, ils finiront par se rapprocher les uns des autres, s’affrontant dans un combat ouvert. Tout cela se fait à la surface de la toile, qui agit comme un canal de vibrations que les mâles utilisent pour communiquer, mais peut aussi alerter la femelle de leur présence et déclencher une attaque mortelle.

Les recherches de l’équipe montrent que les décisions apparemment complexes prises par les hommes, équilibrant le risque et la récompense, et la vie et la mort, ne nécessitent pas une intelligence ou une compréhension avancée du jeu auquel ils jouent. Alternativement, les mêmes solutions peuvent être obtenues en détectant les vibrations sur la toile et en répondant aux forces physiques d’attraction et de répulsion, tout comme les particules physiques pourraient le faire. « Au début, j’ai été déconcerté par nos premiers résultats, qui ont montré que ces hommes pouvaient résoudre ces tâches apparemment complexes sans la machinerie cognitive requise », a déclaré Jordan. « Nair a plaisanté en disant que c’est presque comme ça Masculin Ce sont des électrons en orbite autour du « noyau » féminin. Cela a conduit à l’invention du terme «araignées atomiques» et il s’avère qu’il n’est peut-être pas loin de la vérité. »


Les moineaux femelles sont pointilleux mais pratiques lors du choix d’un partenaire


Plus d’information:
Prince of Haluts et al, La dynamique spatio-temporelle des compétitions animales résulte des forces effectives entre les concurrents, Actes de l’Académie nationale des sciences (2021). DOI : 10.1073/pnas.2106269118

Introduction de
Société Max Planck

la citation: Le mouvement des araignées Web étudiées en tant qu’électrons en orbite autour d’un noyau (2021, 3 décembre) Récupéré le 3 décembre 2021 sur https://phys.org/news/2021-12-spiders-motion-web-electrons-orbiting.html

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