الباحثون يحلون لغز سبب تجمع الحشرات الطائرة عند الضوء الاصطناعي – عالم الفيزياء

<a href="https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/02/researchers-solve-mystery-of-why-flying-insects-gather-at-artificial-light-physics-world-3.jpg" data-fancybox data-src="https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/02/researchers-solve-mystery-of-why-flying-insects-gather-at-artificial-light-physics-world-3.jpg" data-caption="تتبع رحلة الحشرات فراشة قمرية أفريقية محاصرة أثناء تحليقها حول ضوء أنبوبي شعاعي للأشعة فوق البنفسجية في مختبر الميكانيكا العصبية والتقنيات الحيوية (NBITs) في إمبريال كوليدج لندن. (بإذن من: توماس أنجوس)”>

لقد جربناها جميعًا. أنت تجلس في الخارج - ربما تخيم مع فانوس، أو ربما تسترخي في حديقتك، أو ربما تمشي إلى المنزل حاملاً شعلة - وفجأة، هناك أسراب من الحشرات تتجمع حول الضوء. إنها ظاهرة شوهدت منذ سنوات عديدة، وهي طريقة تم استخدامها لاصطياد الحشرات منذ العصر الروماني. لكن حتى الآن، لا يزال السبب وراء ظهور الحشرات لهذا السلوك بعيد المنال عن العلماء.

سام فابيان من إمبريال كوليدج لندن، ياش سوندي من جامعة فلوريدا الدولية، وقد تمكنت فرقهم البحثية الأوسع من حل هذا اللغز. وعندما سُئلا عن سبب استغراق الأمر وقتًا طويلاً، اتفق فابيان وسوندي على أنه "كانت هناك صعوبة فنية في محاولة تعقب الحيوانات سريعة الحركة، خاصة في الليل".

"تسافر الذبابة المنزلية بسرعة مئات من أطوال الجسم في الثانية الواحدة. يقول فابيان: "بالنسبة لحجمها، فهي أكبر بكثير من أسرع الطائرات المقاتلة". ويضيف سوندي: "إلى حد ما، كان هذا الاعتقاد هو أنه سؤال صعب للغاية، وأنه لم تكن هناك فائدة كبيرة من محاولة الإجابة عليه، لأن الكثير من الناس حاولوا وأخطأوا في فهمه".

تم طرح العديد من النظريات حول كيفية وسبب تجمع الحشرات حول الضوء الاصطناعي والبقاء هناك، بدءًا من القمر الذي يعمل كبوصلة سماوية، إلى الإشعاع الحراري الذي يجذب المدخلات، إلى إصابة أعينها بالعمى بسبب الضوء الاصطناعي. ومع ذلك، يقول سوندي عالم الفيزياء"فكرة أن جميع الحشرات، وخاصة العث، تحتاج إلى الطيران في خط مستقيم واستخدام موقع القمر للتنقل، بدت وكأنها تتجاهل الكثير من المبادئ البيئية الأساسية ولم أشعر أنها يجب أن تفسر مثل هذا النطاق الكبير من السلوكيات . ومن شأن المسار ثلاثي الأبعاد وبيانات الفيديو أن تلقي الضوء على ما قد يحدث.

حتى وقت قريب، كان التتبع ثلاثي الأبعاد للحشرات الطائرة الصغيرة في البيئات منخفضة الإضاءة يمثل تحديًا تقنيًا، ولم تكن هناك أدوات متاحة للحصول على صورة واقعية لما كان يحدث. ومع ذلك، أصبح فهم كيفية وسبب تفاعل الحشرات مع الضوء الاصطناعي أمرًا أكثر إلحاحًا في السنوات الأخيرة بسبب زيادة التلوث الضوئي في المناطق الحضرية الذي يساهم في انخفاض أعداد الحشرات.

أي طريق يصل؟

تُظهر العديد من الحشرات الطائرة استجابةً للضوء الظهري، وهو سلوك حيث يواجه جانبها الظهري (العلوي) المنطقة الأكثر سطوعًا. ولفهم ذلك، استخدم الباحثون التقاط حركة عالي الدقة في المختبر وتصوير فيديو مجسم عالي السرعة في الميدان لالتقاط تأثيرات الضوء الاصطناعي على مسارات طيران الحشرات المختلفة في الليل.

حصل الباحثون على بيانات الطيران الخاصة بمسارات طيران الحشرات البرية بالقرب من مصدر الضوء الاصطناعي في الميدان واتجاهات جسم الطيران الحر للحشرات الأسيرة. واستخدموا البيانات من هاتين العمليتين لإعادة بناء الحركية ثلاثية الأبعاد لرحلات الحشرات حول الأضواء الاصطناعية.

<a data-fancybox data-src="https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/02/researchers-solve-mystery-of-why-flying-insects-gather-at-artificial-light-physics-world-1.jpg" data-caption="في الحقل استخدم الفريق قطعة من القطن الأبيض فوق ضوء الأشعة فوق البنفسجية المغطى لإنشاء ممر بسقف مشرق منتشر. يتطابق مصدر الضوء المنتشر مع تأثير السماء، مما يسمح للحشرات بالطيران تحتها دون أن تصبح محاصرة. (بإذن من: سام فابيان)” title=”انقر لفتح الصورة في النافذة المنبثقة” href=”https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/02/researchers-solve-mystery-of-why-flying- الحشرات-تتجمع-في-الضوء-الاصطناعي-عالم-الفيزياء-1.jpg”>

وبينما تمحورت الكثير من النظريات حول الجذب، وجد الفريق أن الحشرات لا تتجه مباشرة نحو الضوء، بل تدير ظهرها نحو الضوء. في الضوء الطبيعي، يساعد هذا الإمالة الحشرات على الحفاظ على وضع الطيران والتحكم المناسبين. ومع ذلك، أظهرت النماذج التي طورها الباحثون أن الميل الظهري يخلق مسارات طيران غير منتظمة حول الضوء الاصطناعي، مما يتسبب في توجيه الحشرات باستمرار حول الضوء وتصبح محاصرة في حركة مستمرة.

يقول سوندي: "إن الفكرة القائلة بأن انحباس الضوء قصير المدى لا يمثل اضطرابًا ملاحيًا، ولكنه بدلاً من ذلك تخريب لانعكاس استقرار الطيران الأساسي، مما يتنبأ بأن متطلبات الطيران المستقر يمكن أن تفسر هذه الظاهرة".

يقول فابيان: "النتيجة الأكثر بروزًا هي أن الأضواء الاصطناعية تربك الحشرات فيما يتعلق بالاتجاه الذي تتجه إليه". عالم الفيزياء. "على أرض الواقع نجد هذا واضحا. وفي الهواء، يعد هذا الأمر أكثر صعوبة بكثير. لا يمكن تمييز التسارع أثناء الرحلة عن التسارع الناتج عن الجاذبية. ببساطة أخذ اتجاه الضوء كما لو كانت السماء تعمل، حتى في الليل. من الواضح أن الليل لديه ضوء أقل بكثير، لكن التباين بين السماء والأرض قوي بنفس القدر. هذه طريقة جميلة وقوية لتحديد الاتجاه الصحيح - حتى بدأنا بإضاءة الليل."

ماذا يأتي بعد ذلك؟

وبينما نجح هذا البحث في حل سؤال قديم، لا يزال هناك المزيد من العمل الذي يمكن القيام به. وعندما سئل فابيان وسوندي عن مستقبل هذا البحث، أشارا إلى أننا "لا نعرف ما الذي يحدث بعيدًا عن مصادر الضوء، حيث ركزت دراستنا على الحشرات الموجودة على بعد أمتار قليلة من الضوء، لذلك نود تحسين التتبع". التكنولوجيا لمعرفة ما إذا كان بإمكاننا الإجابة على هذا السؤال، وكذلك لمعرفة كيف تختلف استجاباتهم باختلاف الإضاءة".

يتتبع جهاز Lidar سلوك البعوض من خلال مراقبة ضربات الأجنحة

أبعد من ذلك، يقول فابيان إن الفريق يرغب في “استخدام هذه الاستجابة لفهم المزيد عن التحكم في طيران الحشرات. يمكننا استخدام الأضواء لجعل الحشرات تعدل وضعيتها أثناء الطيران، ومن خلال القيام بذلك نتعرف على حركات الجناح والجسم التي تخلق هذه الاستجابة.

يقول سوندي: "نود أن ندرس كيف تطورت آلية ذلك عبر الحشرات المختلفة، وما هي الآليات غير البصرية التي يمكن أن تتغلب أو تتصرف بشكل متكرر عندما يتعطل الاستشعار العمودي البصري". ومن الواضح أنه لا يزال هناك الكثير من الأبحاث قيد الإعداد.

نشر البحث في طبيعة الاتصالات.

• محتوى مدعوم من تحسين محركات البحث وتوزيع العلاقات العامة. تضخيم اليوم.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. تمكين نفسك. الوصول هنا.
• أفلاطونايستريم. ذكاء Web3. تضخيم المعرفة. الوصول هنا.
• أفلاطون كربون، كلينتك ، الطاقة، بيئة، شمسي، إدارة المخلفات. الوصول هنا.
• أفلاطون هيلث. التكنولوجيا الحيوية وذكاء التجارب السريرية. الوصول هنا.
• المصدر https://physicsworld.com/a/researchers-solve-mystery-of-why-flying-insects-gather-at-artificial-light/