14 ноември 2019
Категории
  •  Космос
  •  Физика
  •  Науки за земята
  •  Биология
  •  Медицина
  •  Говорят медиците
  •  Математика
  •  Научни дискусии
  •  Разни
FACEBOOK

Екологичните "флаш мобове" се описват с модел на феромагнетизма

| ПОСЛЕДНА ПРОМЯНА 08 април 2015 в 12:1213900
Миграция на прилепи.

От къде знае жълъдът, че трябва да падне, когато го правят и другите жълъди? Какво кара насекомите изведнъж да се събират на големи рояци? Защо овощните дървета имат в някои години високи добиви, а в други - не?

Въпросите какво предизвиква такива синхронни поведения, такива екологични "флаш мобове" на големи площи, отдавна объркват еколозите. Част от отговора е свързан с нещо, което на пръв поглед е несвързано - намагнитването, разказва сайтът phys.org.

Едно изследване на учени от Университета на Калифорния, Дейвис, е установило, че един и същ математически модел, който е бил използван, за да се проучи как работят магнитите, една концепция във физиката, наречена модел на Изинг може да се приложи за да се разбере каква е причината за събития в биологията, които настъпват по едно и също време на големи разстояния.

Модел на Изинг

Каква е същността на модела? Магнетизмът на различните тела е свързан с магнитните свойства на атомите, изграждащи съответното тяло, а те пък се обусловени от магнитните характеристики на електроните, влизащи в състава на атомите. Магнитни свойства на електрона се определят от собственият му магнитен момент (спин). За разлика от заряда, магнитният момент на електрона се характеризира не само с големина, но и с посока (той е вектор). Обикновено магнитните моменти на електроните са насочени в различни страни, така че тяхната векторна сума е практически равна на нула. Обаче в някои случаи магнитните моменти на значителна част от електроните са построени успоредно помежду си. Тогава и възниква силният магнетизъм или както обикновено го наричат – феромагнетизъм.

Решетка на модела на взаимодействие на магнитен спин с най-близкия съсед. Червеният бипол взаимодейства само с 4-те съседни жълти бипола.

Причината за такова построяване на магнитните моменти на електроните е тяхното взаимодействие помежду им. Такова взаимодействие може да бъде пряко и косвено, чрез „посредници”, каквито могат да бъдат други електрони – свободни или влизащи в състава на атома.

Моделът на Изинг е математически модел на статистическата физика, който описва на намагнитването на материалите.

Моделът на Изинг улавя основни аспекти на взаимодействието между ред и хаос в материята. Този модел се състои от набор от магнитни спинове, които могат да бъдат насочени "нагоре" или "надолу" и да си взаимодействат един с друг и с външното поле. При висока температура, спиновете са склонни да заемат произволни ориентации. При ниска температура, ниските енергийни нива благоприятстват съгласуваното подравняване и системата като цяло е принуден да избира между две противоположни, но равностойни ориентации. Преходът (критичната температура) между случаен и последователно подреждане е много остър.

Полевки и плодове

Изследването, публикувано онлайн на 8 април в списание Nature Communications, предлага нов начин за определяне на синхрона в областта на екологията, който има следствия и за неща като измирания и заболявания.

Излиза, че моделът на Изинг може да се приложи за такива явления като миграциите на полевките и зреенето на плодовете.

"Те [полевките] тръгват от гнездото си и има едно определено разстояние, което изминават", каза ко-водещият автор Алън Хейстингс (Alan Hastings), професор в катедрата по екология. "Но сгъстяването на популацията се покачва и пада на по-дълги разстояния. Влиянието на това поведение на полевките се проявява много по-далеч, отколкото индивидуалните пътешествия на отделните полевки през целия им живот."

"Всички плодните дървета имат добри реколти в една и съща година заради същия модел, защото имат нещо общо с малките магнити, подредени еднакво, за да се създаде един голям магнит", обясни Хейстингс. "По-доброто разбиране на модела, който описва как ще тръгнат нещата в синхрон на големи разстояния е много важно за разбирането на динамиката на популациите."

Научно сътрудничество

Работата е финансирана от програмата INSPIRE на Националната научна фондация (National Science Foundation), която подкрепя интердисциплинарни сътрудничества между научни области, които рядко работят заедно.

"Нашата публикация показа неочаквано силна връзка между физиката и биологията на популациите", каза ко-водещият автор Андрю Ноубъл (Andrew Noble). "Това откритието дава обща рамка за разбирането на несвързани на пръв поглед научни въпроси."


Препоръчани материали

Няма коментари към тази новина !

 
Още от : Новини
Първото селфи в Космоса
Първото селфи в Космоса
11 ноември 2019 в 00:00
Всички текстове и изображения публикувани в OffNews.bg са собственост на "Офф Медия" АД и са под закрила на "Закона за авторското право и сродните им права". Използването и публикуването на част или цялото съдържание на сайта без разрешение на "Офф Медия" АД е забранено.