W końcu rozwiązano liczącą tysiące lat tajemnicę dotyczącą owadów i światła nocnego

Naukowcy odkryli, że w nocy owady trzymają się tyłem do źródeł światła, co sugeruje, że sztuczne światło zakłóca ich naturalną nawigację. Odkrycie to, oparte na nagraniach z szybkiej kamery, podważa utarte przekonania i podkreśla wpływ sztucznego oświetlenia na zachowanie i ochronę owadów.

Nocą w mglistym lesie Kostaryki mały zespół międzynarodowych naukowców włączył światło i czekał. Wkrótce z ciemności wyszły duże i małe owady. Motyle z plamami przypominającymi nieruchome oczy na każdym skrzydle. Błyszczące chrząszcze pancerne. On leci. Raz nawet modliszka. Każdy z nich wykonał wokół lampy ten sam hipnotyczny, oszałamiający taniec, jakby był z nią połączony niewidzialną nicią.

Podekscytowanie rozprzestrzeniło się wśród grupy badaczy, choć zjawisko to nie było dla nich nowością. Różnica polega na tym, że dysponują teraz zaawansowaną technologią i szybkimi kamerami – zdolnymi do rejestrowania szybkich, szalonych orbit – aby mapować trudne do wyśledzenia ruchy setek owadów i odkrywać tajemnice otaczające przyczyny ich wybryków związanych ze światłem. W nocy.

Projekt badawczy rozpoczął się w laboratorium Lin, w którym pracuje Fabian, wyposażonym w arenę do rejestracji ruchu podobną do tej stosowanej w filmach, tylko wielkości owadów. Źródło: Sam Fabian

Wykrywanie zachowań owadów

Z danych wyłonił się zaskakujący szczegół: podczas lotu owady były zwrócone tyłem do sztucznego źródła światła.

„Oglądasz filmy w zwolnionym tempie i widzisz, jak to się dzieje w kółko” – mówi Yash Sondhi, niedawno doktorant nauk biologicznych na Florida International University. Absolwent i obecnie pracownik naukowy ze stopniem doktora w Muzeum Historii Naturalnej na Florydzie. „Być może ludzie, którzy to zauważą, na przykład w pobliżu latarni na werandzie lub latarni ulicznych, wydają się lecieć prosto na to, ale tak nie jest”.

To zachowanie, które nie było wcześniej udokumentowane, zostało opublikowane w czasopiśmie Komunikacja przyrodniczaOferuje nowe wyjaśnienie i chociaż potwierdza, że ​​światło dezaktywuje owady, oferuje także nowe spojrzenie na to zainteresowanie ochroną.

Małe znaczniki w kształcie litery L przyklejono na grzbietach wielu ćm i ważek, więc kiedy latały wokół światła, zbierały również dane o tym, jak toczą się, obracają i poruszają w trójwymiarowej przestrzeni. Źródło: Sam Fabian

Przez miliony lat owady ewoluowały, aby opanować lot, polegając na najjaśniejszej rzeczy, jaką widzą: niebie. Dziś oświetlony świat rzuca swoje instynkty w pętlę. Owady wierzą, że znalezione przez nich fałszywe „niebo” jest prawdziwe i wpadają w pułapkę wyczerpującego cyklu prób utrzymania orientacji. Jest to daremny wysiłek, który skutkuje niezdarnymi manewrami i okazjonalnymi czołowymi zderzeniami w światło.

Grawitacja, lot i sztuczne światło

Dobre zrozumienie grawitacji jest obowiązkowe dla wszystkich zwierząt.

Zwłaszcza te, które latają, takie jak owady, które wykonują zadania latania, które mogą przewyższać zadania wykonywane przez ludzkich pilotów. Podczas lotu odczuwają tak duże przyspieszenie, że ich wykrywanie grawitacji staje się zawodne. Potrzebują nieba, nawet w nocy, aby wiedzieć, w którym kierunku skręcić i nawigować, zachowując jednocześnie kontrolę w powietrzu. Ale sztuczne światło zakłóca ten system.

Sondhi zaczął łączyć kropki między widzeniem owadów, światłem i lotem, kiedy w 2017 roku dołączył do laboratorium Jamiego Theobalda, adiunkta biologii na Florida International University.

Jednak tak naprawdę praca zaczęła się, gdy znalazł grupę specjalistów w dziedzinie lotu owadów i systemów sensorycznych, którzy byli zdeterminowani zebrać i zbadać zalew danych 3D z lotu, aby zobaczyć, co, jeśli w ogóle, zostało odkryte.

Owady latają w skomplikowanych kręgach wokół sztucznego źródła światła, trzymając się tyłem do lampy, której wydają się nie być w stanie odróżnić od nocnego nieba. Źródło: Sam Fabian

Pionierskie odkrycia i rozważania na przyszłość

W tej grupie znaleźli się Sundy i Theobald, a także Sam Fabian i Huai Ti Lin Imperial College w Londynieoraz Pablo Allen z Rady ds. Międzynarodowej Wymiany Edukacyjnej w Monteverde w Kostaryce.

Projekt badawczy rozpoczął się w laboratorium Lin, w którym pracuje Fabian, wyposażonym w arenę do rejestracji ruchu podobną do tej stosowanej w filmach, tylko wielkości owadów.

Źródło: Muzeum Florydy

Małe znaczniki w kształcie litery L przyklejono na grzbietach wielu ćm i ważek, więc kiedy latały wokół światła, zbierały również dane o tym, jak toczą się, obracają i poruszają w trójwymiarowej przestrzeni.

„W jednym z pierwszych eksperymentów wypuściłem dużego żółtego motyla spod skrzydła i przeleciałem bezpośrednio nad lampą UV, a on natychmiast przewrócił się do góry nogami” – powiedział. „Ale wtedy nie wiedzieliśmy, czy zachowanie, które zaobserwowaliśmy i zmierzyliśmy w laboratorium, można również zaobserwować na wolności”.

Mocowanie trackerów do małych owadów wymaga cierpliwości, zręczności i praktyki. Źródło: zdjęcie z Muzeum Florydy autorstwa Jeffa Gage'a

Fundusze National Geographic pomogły zespołowi udać się z aparatem do Kostaryki – kraju bogatego w różnorodne życie owadów – aby się tego dowiedzieć.

W sumie zebrali ponad 477 filmów przedstawiających ponad 11 rzędów owadów, a następnie wykorzystali narzędzia komputerowe do rekonstrukcji punktów na torach lotu w 3D. W połączeniu z danymi dotyczącymi przechwytywania ruchu badacze odkryli wszystko Klasyfikować W rzeczywistości pod wpływem światła wywróciły się do góry nogami, podobnie jak duże żółte skrzydło w laboratorium.

Aby przetestować swoją teorię na wolności, zespół udał się do Estación Biológica Monteverde w Kostaryce, gdzie umieścił światła pod baldachimem tropikalnego lasu deszczowego. Źródło: Yash Sondhi

„To było pytanie prehistoryczne. We wczesnych pismach ludzie zauważali to przy ognisku” – powiedział Theobald. „Wszystkie nasze spekulacje na temat tego, dlaczego tak się stało, okazały się błędne, więc jest to zdecydowanie najfajniejszy projekt, jaki kiedykolwiek zrealizowałem byłem częścią.”

Chociaż badanie potwierdza, że ​​światło dezaktywuje owady, sugeruje również, że kierunek światła ma znaczenie. Najgorsze jest oświetlenie górne lub po prostu goła żarówka. Osłanianie lub ekranowanie może być kluczem do zrównoważenia negatywnego wpływu na owady.

Najbardziej irytujący dla owadów rodzaj światła to żarówki skierowane w górę i takie, które nie mają cienia. Osłanianie lub ekranowanie może być kluczem do zrównoważenia negatywnego wpływu na owady. Źródło: Sam Fabian

Zespół myśli także o jaśniejszych kolorach, jakby kolory chłodne i ciepłe miały inny efekt. Oczywiście wciąż niewyjaśnioną tajemnicą otacza przyciąganie światła i to, w jaki sposób ono zachodzi na tak dużych odległościach.

„Powiedziano mi wcześniej, że nie można zadawać takich pytań i że nie mają one sensu” – powiedziała Sondhi. „Ale dzięki naszej wytrwałości i znalezieniu odpowiednich ludzi znaleźliśmy odpowiedź, o której nikt z nas tak naprawdę nie myślał, a która jest niezwykle ważna dla podnoszenia świadomości na temat wpływu światła na populacje owadów i informowania o zmianach, które mogą im pomóc”.

Odniesienie: „Dlaczego owady latające gromadzą się przy sztucznym świetle” Samuela T. Fabian, Yash Sondhi i Pablo E. Allena i Jimmy’ego C. Theobald, Huai Ti Lin, 30 stycznia 2024 r., Komunikacja przyrodnicza.
doi: 10.1038/s41467-024-44785-3