Forskere løser mysteriet om, hvorfor flyvende insekter samles ved kunstigt lys - Physics World

Forskere løser mysteriet om, hvorfor flyvende insekter samles ved kunstigt lys - Physics World

Tidsstempel: 20. februar 2024 kl. 4:10

<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="Sporing af insektflugt En afrikansk månemøl er fanget, mens den flyver rundt i et UV-aktinisk rørlys i Neuromechanics & Bioinspired Technologies (NBITs) laboratoriet på Imperial College London. (Med høflighed: Thomas Angus)”> Sporing af insektflugt omkring et kunstigt lys
Sporing af insektflugt En afrikansk månemøl er fanget, mens den flyver rundt i et UV-aktinisk rørlys i Neuromechanics & Bioinspired Technologies (NBITs) laboratoriet på Imperial College London. (Med høflighed: Thomas Angus)

Vi har alle oplevet det. Du sidder udenfor – måske camperer med en lanterne, slapper af i din have, eller måske går du hjem med en fakkel – og så pludselig er der sværme af insekter, der samler sig omkring lyset. Det er et fænomen, der er set i mange år, og en tilgang, der er blevet brugt til at fange insekter siden romertiden. Men indtil nu har grunden til, at insekter udviser denne adfærd, undgået videnskabsmænd.

Sam Fabian fra Imperial College London, Yash Sondhi fra Florida International University, og deres bredere forskerhold har nu løst dette mysterium. På spørgsmålet om, hvorfor det har taget så lang tid, er Fabian og Sondhi enige om, at "der har været tekniske problemer med at prøve at spore dyr i hurtig bevægelse, især om natten".

"En stueflue rejser med hundredvis af kropslængder i sekundet. For sin størrelse er dette en størrelsesorden mere end de hurtigste kampfly,” siger Fabian. "Til en vis grad var det denne tro på, at det var så svært et spørgsmål, at der ikke var meget mening i at prøve at besvare det, fordi så mange mennesker havde prøvet og taget fejl," tilføjer Sondhi.

Der er blevet fremlagt mange teorier om, hvordan og hvorfor insekter samles omkring kunstigt lys og bliver der, lige fra Månen, der fungerer som et himmelsk kompas, til termisk stråling, der tiltrækker indsatser, til deres øjne bliver blændet af kunstigt lys. Dog fortæller Sondhi Fysik verden, "tanken om, at alle insekter, især møl, skulle flyve i en lige linje og bruge Månens position til at navigere, føltes som om den ignorerede en masse grundlæggende økologi og følte ikke, at den skulle forklare en så stor række af adfærd. . 3D-bane og videodata ville kaste lys over, hvad der kunne ske."

Indtil for nylig var 3D-sporing af små flyvende insekter i miljøer med lavt lys teknisk udfordrende, og der var ikke værktøjerne til at få et realistisk billede af, hvad der skete. Men at forstå, hvordan og hvorfor insekter interagerer med kunstigt lys, er blevet en mere presserende sag i de senere år på grund af stigningen i byernes lysforurening, der bidrager til insektnedgang.

Hvilken vej er op?

Mange flyvende insekter viser en dorsalt lysrespons, en adfærd, hvor deres dorsale (øverste) side vender mod det lyseste område. For at forstå dette brugte forskerne højopløselig motion capture i laboratoriet og høj-frame rate stereo-videografi i felten til at fange virkningerne af kunstigt lys på forskellige insekters flyvebaner om natten.

Forskerne fangede flyvedata på både flyveveje for vilde insekter nær en kunstig lyskilde i felten og friflyvnings-kropsorienteringer for fangede insekter. De brugte dataene fra disse to processer til at rekonstruere 3D-kinematik af insekters flyvninger omkring kunstigt lys.

<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="I marken The team used a white cotton sheet above a shrouded UV light to create a corridor with a diffuse bright ceiling. This diffuse light source matches the effect of the sky, allowing insects to fly underneath without becoming trapped. (Courtesy: Sam Fabian)” title=”Click to open image in popup” href=”https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/02/researchers-solve-mystery-of-why-flying-insects-gather-at-artificial-light-physics-world-1.jpg”>Studerer insektflugt i marken
I marken Holdet brugte et hvidt bomuldslag over et indhyllet UV-lys for at skabe en korridor med et diffust lyst loft. Denne diffuse lyskilde matcher virkningen af ​​himlen, og tillader insekter at flyve nedenunder uden at blive fanget. (Med høflighed: Sam Fabian)

Mens en masse teorier har været centreret omkring tiltrækning, fandt holdet ud af, at insekterne ikke styrer direkte mod lyset, men i stedet vender deres ryg mod lyset. I naturligt lys hjælper denne vipning insekter med at opretholde den rette flyveholdning og kontrol. De modeller, som forskerne har udviklet, viste dog, at dorsal vipning skaber de uregelmæssige flyvebaner omkring kunstigt lys, hvilket får insekterne til kontinuerligt at styre rundt i lyset og blive fanget i en konstant bevægelse.

"Det er ideen, at kortdistance lysindfangning ikke er en navigationsforstyrrelse, men i stedet undergravning af en grundlæggende flyvestabilitetsrefleks, der forudsiger, at krav til stabil flyvning kan forklare dette fænomen," siger Sondhi.

"Det mest iøjnefaldende resultat er, at kunstigt lys forvirrer insekter med hensyn til, hvilken vej der er op," fortæller Fabian Fysik verden. »På jorden finder vi det indlysende. I luften er dette meget mere udfordrende. Accelerationer under flyvning kan ikke skelnes fra acceleration på grund af tyngdekraften. Du skal blot tage lysets retning, da himlen virker, selv om natten. Natten har naturligvis meget mindre lys, men kontrasten mellem himmel og jord er lige så stærk. Dette er en smuk, robust måde at finde ud af, hvilken vej der er op – indtil vi begyndte at lyse op om natten.”

Hvad kommer der nu?

Selvom denne forskning har formået at løse et ældgammelt spørgsmål, er der stadig mere arbejde, der kan gøres. På spørgsmålet om fremtiden for denne forskning påpeger Fabian og Sondhi, at "vi ved ikke, hvad der sker længere væk fra lyskilder, da vores undersøgelse fokuserede på insekter inden for få meter fra lyset, så vi vil gerne forbedre sporingen. teknologi for at se, om vi kan svare på dette, samt for at se, hvordan deres respons varierer med forskellig belysning”.

Ud over dette siger Fabian, at holdet gerne vil "bruge dette svar til at forstå mere om insektflyvningskontrol. Vi kan bruge lys til at få insekter til at justere deres kropsholdning under flugten, og derved lære om de vinge- og kropsbevægelser, der skaber denne reaktion”.

"Vi vil gerne undersøge, hvordan mekanismen for dette har udviklet sig på tværs af forskellige insekter, og hvilke ikke-visuelle mekanismer, der kan tilsidesætte eller virke overflødigt, når visuel vertikalitetsføling er forstyrret," siger Sondhi. Det er klart, at der stadig er meget forskning i pipelinen.

Forskningen blev offentliggjort i Nature Communications.

Tidsstempel:

Mere fra Fysik verden