Хилядолетна мистерия за насекомите и светлината през нощта най-накрая е разгадана

Учените са открили, че насекомите държат гръб към източниците на светлина през нощта, поведение, което предполага, че изкуствените светлини нарушават естествената им навигация. Това откритие, базирано на запис от високоскоростна камера, оспорва дългогодишните вярвания и подчертава въздействието на изкуственото осветление върху поведението и опазването на насекомите.

През нощта в облачната гора на Коста Рика малък екип от международни учени запали светлина и зачака. Скоро големи и малки насекоми се спуснаха от тъмнината. Пеперуди с петна, наподобяващи немигащи очи на всяко крило. Блестящи бронирани бръмбари. Той лети. Веднъж дори богомолка. Всеки от тях изпълни същия хипнотичен, шеметен танц около лампата, сякаш беше свързан с нея с невидима нишка.

Вълнението се разпространи сред групата изследователи, въпреки че това явление не беше ново за тях. Разликата е, че сега разполагат със сложна технология и високоскоростни камери – способни да заснемат бързи, неистови орбити – за да картографират трудно проследимите движения на стотици насекоми и да открият тайните около причините за техните лудории около светлината. През нощта.

Изследователският проект започна в лабораторията на Лин, където работи Фабиан, която разполага с арена за улавяне на движение като тази, използвана във филмите, само с размерите на насекоми. Кредит: Сам Фабиан

Откриване на поведение на насекоми

В данните се появи изненадваща подробност: докато летяха, насекомите държаха гърбовете си с лице към изкуствения източник на светлина.

„Гледате видеоклипове на забавен каданс и виждате как се случва отново и отново“, казва Яш Сонди, наскоро доктор по биологични науки в Международния университет на Флорида. Завършил и настоящ постдокторант изследовател в Природонаучния музей на Флорида. „Може би, когато хората го забележат, например около верандата или уличните лампи, те изглежда летят право към него, но това не е така.“

Това поведение, което не е било документирано преди, е публикувано в списанието Nature CommunicationsТой предлага ново обяснение и докато потвърждава, че светлината инактивира насекомите, предлага и нов поглед върху този интерес към опазването.

Малки L-образни етикети бяха залепени по гърбовете на много от молците и водните кончета, така че когато летяха около светлината, те също събираха данни за това как се търкаляха, обръщаха и движеха в триизмерното пространство. Кредит: Сам Фабиан

В продължение на милиони години насекомите са еволюирали, за да овладеят полета, разчитайки на най-яркото нещо, което могат да видят: небето. Днес осветеният свят хвърля инстинктите си за цикъл. Насекомите вярват, че измамното „небе“, което откриват, е истинското и попадат в капана на изтощителен цикъл, опитвайки се да останат ориентирани. Това е напразно усилие, което води до тромави маневри и случайни челни сблъсъци в светлината.

Гравитация, полет и изкуствена светлина

Доброто разбиране на гравитацията е задължително за всички животни.

Особено тези, които летят, като насекоми, които изпълняват летящи задачи, които могат да надхвърлят тези, изпълнявани от човешки пилоти. Когато летят, те усещат толкова бързо ускорение, че усещането им за гравитация става ненадеждно. Те се нуждаят от небето, дори през нощта, за да знаят в коя посока да се обърнат и да навигират, като същевременно поддържат контрол във въздуха. Но изкуствената светлина пречи на тази система.

Сонди започва да свързва точките между зрението на насекомите, светлината и полета, когато се присъединява към лабораторията на Джейми Теобалд, асистент по биология във Флоридския международен университет, през 2017 г.

Въпреки това, работата наистина започна, когато той намери група от специалисти в областта на летенето на насекоми и сензорните системи, които бяха решени да съберат и проучат потоп от 3D данни за полети, за да видят какво, ако изобщо има нещо, е разкрито.

Насекомите летят в сложни кръгове около източника на изкуствена светлина, като държат гръб към лампата, която изглежда не могат да различат от нощното небе. Кредит: Сам Фабиан

Пионерски открития и бъдещи съображения

Тази група включваше Сънди и Теобалд, както и Сам Фабиан и Хуай Ти Лин от Имперски колеж в Лондони Пабло Алън от Съвета за международен образователен обмен в Монтеверде, Коста Рика.

Изследователският проект започна в лабораторията на Лин, където работи Фабиан, която разполага с арена за улавяне на движение като тази, използвана във филмите, само с размерите на насекоми.

Кредит: Музей на Флорида

Малки L-образни етикети бяха залепени по гърбовете на много от молците и водните кончета, така че когато летяха около светлината, те също събираха данни за това как се търкаляха, обръщаха и движеха в триизмерното пространство.

„В един от първите експерименти оставих голяма жълта пеперуда под крилото да излети от ръката ми и да полети директно над UV лампата и тя моментално се обърна с главата надолу“, каза той. „Но тогава не знаехме дали поведението, което видяхме и измерихме в лабораторията, може да се види и в дивата природа.“

Прикрепването на тракери към малки насекоми изисква търпение, сръчност и практика. Кредит: Снимка от музея на Флорида от Джеф Гейдж

Финансирането на National Geographic помогна на екипа да пътува до Коста Рика – страна, богата на разнообразен живот на насекоми – с техните камери, за да разбере.

Общо те събраха повече от 477 видеоклипа, обхващащи повече от 11 разреда насекоми, след което използваха компютърни инструменти, за да реконструират точки по траекториите на полета в 3D. В комбинация с данни за улавяне на движение, изследователите разбраха всичко Класифицирайте Всъщност те се обърнаха с главата надолу, когато бяха изложени на светлина, точно като голямото жълто крило в лабораторията.

За да тества теорията си в дивата природа, екипът пътува до Estación Biológica Monteverde в Коста Рика, където поставят светлини под навес от тропическа гора. Кредит: Яш Сонди

„Това беше праисторически въпрос. В ранните писания хората биха забелязали това около огън“, каза Теобалд. „Всички наши спекулации защо се е случило това се оказаха погрешни, така че това определено е най-страхотният проект, който съм имал бях част от.”

Докато проучването потвърждава, че светлината инактивира насекомите, то също така предполага, че посоката на светлината има значение. Най-лошото е горна лампа или просто гола крушка. Покриването или екранирането може да бъде от ключово значение за компенсиране на отрицателните ефекти върху насекомите.

Типът светлина, който е най-досаден за насекомите, идва от крушки, които са насочени нагоре и такива, които нямат сянка. Покриването или екранирането може да бъде от ключово значение за компенсиране на отрицателните ефекти върху насекомите. Кредит: Сам Фабиан

Екипът мисли и за по-светли цветове, сякаш студените спрямо топлите цветове имат различен ефект. Разбира се, все още необяснената мистерия заобикаля привличането към светлината и как се появява на първо място на толкова големи разстояния.

„Преди ми беше казано, че не можете да питате защо такива въпроси и че няма смисъл от тях“, каза Сонди. „Но чрез нашата упоритост и намирането на правилните хора, ние стигнахме до отговор, за който никой от нас не се беше замислял, но който е толкова важен за повишаване на осведомеността за това как светлината влияе на популациите на насекоми и информиране за промени, които могат да им помогнат.“

Справка: „Защо летящите насекоми се събират при изкуствена светлина“ от Самуел Т. Фабиан, Яш Сонди и Пабло Е. Алън и Джими С. Теобалд, Хуай Ти Лин, 30 януари 2024 г., Nature Communications.
doi: 10.1038/s41467-024-44785-3