A62 Perte de synchronisation

Topique

Un essaim d'insectes peut perdre la synchronisation collective qu'il maintient normalement entre ses membres pour plusieurs raisons : une augmentation du bruit ambiant, une réduction de la densité de l'essaim qui sépare les individus, ou des perturbations externes qui désynchronisent les mouvements de chaque individu par rapport aux autres.

Le modèle de Kuramoto explique pourquoi chacune de ces trois causes peut rompre la synchronisation de l'essaim : il décrit cette synchronisation comme un équilibre dynamique entre deux forces agissant en sens opposé sur la phase de chaque individu. D'une part, le couplage entre les membres de l'essaim tend à aligner leurs phases ; d'autre part, la dispersion naturelle des fréquences propres de chaque individu, combinée au bruit ambiant, tend à les désynchroniser.

Pour que le couplage entre les individus persiste dans cette lutte et que l'essaim reste synchronisé, ce couplage doit franchir un seuil critique qui, à son tour, augmente avec le bruit ambiant : un essaim volant dans un environnement bruyant doit rester plus dense qu'un essaim volant dans un environnement calme, précisément pour que le couplage effectif entre ses individus atteigne le seuil de plus en plus élevé exigé par le bruit.

Lorsque le couplage entre les individus de l'essaim tombe en dessous de ce seuil critique, la synchronisation de l'essaim ne se perd pas progressivement mais s'effondre relativement vite : le paramètre mesurant le degré de synchronisation de l'essaim décroît exponentiellement, et l'essaim finit par se trouver dans un état où les phases de ses individus sont distribuées de manière quasi uniforme, sans aucune coordination de phase perceptible.

Cette perte de synchronisation a des conséquences fonctionnelles immédiates pour l'essaim, selon l'insecte en question : l'essaim de lucioles cesse d'être visible comme un motif coordonné de flashs servant à attirer les partenaires, et l'essaim d'abeilles perd la coordination de vol qui lui permet de maintenir la forme cohérente dans laquelle il se déplace normalement.

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