Midges rör sig med våldsam slumpmässighet, utsätter sig ofta för accelerationer på mer än 10g, långt över gränsen för stridspiloter, när de dukar och dyker i svärmar som fortfarande behåller en nästan paradoxal sammanhållning trots blåsig vind eller kraftiga uppströmmar.

Kollektivt, myggor rör sig väldigt annorlunda än fågelflockar, stim av fisk eller djurbesättningar; det finns ingen ordning på deras flyg, inga orkestrerade svep eller riktningsändringar. Myggornas rörelse är helt slumpartad, och kan förvånansvärt testa.

"Lyckligtvis för myggor, insektshjärnor rör sig inte runt i skallen, "konstaterar Andy Reynolds, en fysiker vid Rothamsted Research som studerar insekters flygning för institutets program Smart Crop Protection. Hans senaste fynd publiceras idag i Royal Society journal, Gränssnitt .

Målet är att förutse, till "postnummernivå" noggrannhet, där luftburna skadedjur, som bladlöss, kommer att dyka upp härnäst. Bortsett från den komplexa flygdynamiken, det finns problemet att sådant beteende inte har observerats direkt, genom experiment, så att blivande modeller kunde finslipas.

"Istället, vi har mätningar av luftdensitetsprofiler och hastighetsstatistik, " säger Reynolds. Han använde denna "enkla" data, i en tillhörande tidning som publicerades förra året, att formulera en teori om flygbeteende som medarbetare från Stanford University kunde verifiera experimentellt.

"Vi visade att du verkligen kan härleda insekters flygbeteenden från de enklaste observationer, "säger Reynolds. Hans senaste forskning driver teorin mycket längre. Han har tagit fram en enkel modell som förutspår de märkliga egenskaperna hos midgesvärmar som observerats tidigare.

"Muggor drar ofta 10g eller mer; tränger undan en svärm (med en vindpust) och den beter sig som en fast kropp trots allt det tomma utrymmet; svärmen består av en tät inre kärna och yttre ångfas med konstiga termodynamiska egenskaper, " konstaterar Reynolds.

"Teorin kan också förklara varför laboratoriesvärmar och naturliga svärmar beter sig olika - på grund av inverkan av väderförhållanden, " tillägger han. "Det verkar anmärkningsvärt att all denna komplexitet kan härledas från de mest grundläggande ingredienserna."

Grunden för hans matematiska modeller är lite "old school-fysik" i form av Langevin-ekvationen, som är från 1908 och beskriver Brownsk rörelse, den slumpmässiga rörelsen av partiklar suspenderade i en vätska.

"Som andra väletablerade ekvationer, det har skett stora förändringar i vår förståelse av de sammanhang där det är giltigt, och skälen till dess giltighet, " säger Reynolds. "Muggarna är det senaste exemplet på en sådan förändring i vår förståelse."

Han tillägger:"Ekvationen visar att myggsvärmar effektivt binds samman av gravitationsliknande krafter och därför beter sig mycket som stjärnhopar."

Reynolds är övertygad om att matematiska modeller kan fånga luftburna insektsbeteende och förutse hur skadedjur kommer att spridas. "Att förutsäga beteendet hos enstaka bladlöss är mycket lättare än att förutsäga beteendet hos en svärm; om vi kan göra det senare så bra, vi kan göra det förra trots bristen på data, " han säger.