Forscher lösen Rätsel, warum sich fliegende Insekten bei künstlichem Licht versammeln – Physics World

<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="Insektenflug verfolgen Eine afrikanische Mondmotte ist gefangen, während sie im Labor für Neuromechanik und bioinspirierte Technologien (NBITs) am Imperial College London um eine UV-Aktinröhre herumfliegt. (Mit freundlicher Genehmigung von Thomas Angus)“>

Wir alle haben es erlebt. Sie sitzen draußen – vielleicht campen Sie mit einer Laterne, entspannen vielleicht in Ihrem Garten oder gehen vielleicht sogar mit einer Taschenlampe nach Hause – und dann versammeln sich plötzlich Insektenschwärme um die Lampe. Es handelt sich um ein seit vielen Jahren beobachtetes Phänomen und eine Methode, die seit der Römerzeit zum Fangen von Insekten eingesetzt wird. Der Grund, warum Insekten dieses Verhalten zeigen, ist den Wissenschaftlern bislang jedoch unklar.

Sam Fabian vom Imperial College London, Yash Sondhi von der Florida International University und ihre breiteren Forschungsteams haben dieses Rätsel nun gelöst. Auf die Frage, warum es so lange gedauert hat, sind sich Fabian und Sondhi einig, dass „es technische Schwierigkeiten gab, sich schnell bewegende Tiere aufzuspüren, insbesondere nachts“.

„Eine Stubenfliege bewegt sich mit Hunderten von Körperlängen pro Sekunde. Für seine Größe ist das eine Größenordnung mehr als die schnellsten Kampfjets“, sagt Fabian. „In gewisser Weise war es der Glaube, dass es sich um eine so schwierige Frage handelte, dass es keinen Sinn machte, sie zu beantworten, weil so viele Leute es versucht hatten und es falsch verstanden hatten“, fügt Sondhi hinzu.

Es gibt viele Theorien darüber, wie und warum sich Insekten um künstliches Licht herum versammeln und dort bleiben, vom Mond, der als Himmelskompass fungiert, über Wärmestrahlung, die Insekten anzieht, bis hin zur Blendung ihrer Augen durch künstliches Licht. Allerdings erzählt Sondhi Physik-Welt„Die Vorstellung, dass alle Insekten, insbesondere Motten, in einer geraden Linie fliegen und die Position des Mondes zur Navigation nutzen müssen, hatte den Eindruck, dass sie viele grundlegende Ökologie ignorierte und nicht das Gefühl hatte, dass sie eine so große Bandbreite an Verhaltensweisen erklären sollte.“ . 3D-Flugbahn- und Videodaten würden Aufschluss darüber geben, was passieren könnte.“

Bis vor Kurzem war die 3D-Verfolgung kleiner Fluginsekten in Umgebungen mit schlechten Lichtverhältnissen eine technische Herausforderung, und es standen nicht die Tools zur Verfügung, um ein realistisches Bild des Geschehens zu erhalten. Allerdings ist das Verständnis, wie und warum Insekten mit künstlichem Licht interagieren, in den letzten Jahren aufgrund der zunehmenden städtischen Lichtverschmutzung, die zum Rückgang der Insekten beiträgt, immer dringlicher geworden.

Welcher Weg ist oben?

Viele Fluginsekten zeigen eine dorsale Lichtreaktion, ein Verhalten, bei dem ihre Rückenseite (Oberseite) dem hellsten Bereich zugewandt ist. Um dies zu verstehen, nutzten die Forscher hochauflösende Bewegungserfassung im Labor und Stereo-Videografie mit hoher Bildrate im Feld, um die Auswirkungen von künstlichem Licht auf verschiedene Flugbahnen von Insekten bei Nacht zu erfassen.

Die Forscher erfassten Flugdaten sowohl zu den Flugrouten wilder Insekten in der Nähe einer künstlichen Lichtquelle im Feld als auch zu den Körperausrichtungen gefangener Insekten im Freiflug. Mithilfe der Daten dieser beiden Prozesse rekonstruierten sie die 3D-Kinematik von Insektenflügen um künstliche Lichter.

<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="Im Feld Das Team verwendete ein weißes Baumwolllaken über einem abgeschirmten UV-Licht, um einen Korridor mit einer diffusen, hellen Decke zu schaffen. Diese diffuse Lichtquelle gleicht die Wirkung des Himmels aus und ermöglicht es Insekten, darunter zu fliegen, ohne darin gefangen zu werden. (Mit freundlicher Genehmigung von Sam Fabian)“ title=“Klicken Sie hier, um das Bild im Popup zu öffnen“ href=“https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/02/researchers-solve-mystery-of-why-flying- Insects-gather-at-artificial-light-physics-world-1.jpg“>

Während sich viele Theorien auf die Anziehung konzentrieren, fand das Team heraus, dass die Insekten nicht direkt auf das Licht zusteuern, sondern stattdessen ihren Rücken dem Licht zuwenden. Bei natürlichem Licht hilft diese Neigung den Insekten, die richtige Fluglage und Kontrolle beizubehalten. Die von den Forschern entwickelten Modelle zeigten jedoch, dass durch die Rückenneigung unregelmäßige Flugbahnen um künstliches Licht herum entstehen, was dazu führt, dass die Insekten ständig um das Licht herumsteuern und in einer ständigen Bewegung gefangen sind.

„Es geht um die Idee, dass der Lichteinschluss im Nahbereich keine Navigationsstörung darstellt, sondern stattdessen einen grundlegenden Flugstabilitätsreflex untergräbt, was voraussagt, dass Anforderungen für einen stabilen Flug dieses Phänomen erklären können“, sagt Sondhi.

„Das auffälligste Ergebnis ist, dass künstliches Licht die Insekten verwirrt und nicht weiß, wo oben ist“, erzählt Fabian Physik-Welt. „Vor Ort finden wir das offensichtlich. In der Luft ist das deutlich anspruchsvoller. Beschleunigungen während des Fluges sind nicht von der Beschleunigung aufgrund der Schwerkraft zu unterscheiden. Es funktioniert auch nachts, einfach die Richtung des Lichts als Himmelsrichtung zu betrachten. Die Nacht hat natürlich viel weniger Licht, aber der Kontrast zwischen Himmel und Boden ist genauso stark. Dies ist eine schöne, robuste Methode, um herauszufinden, wo oben ist – bis wir anfingen, die Nacht zu beleuchten.“

Was kommt als nächstes?

Obwohl es dieser Forschung gelungen ist, eine uralte Frage zu lösen, gibt es noch viel zu tun. Auf die Frage nach der Zukunft dieser Forschung weisen Fabian und Sondhi darauf hin, dass „wir nicht wissen, was weiter entfernt von Lichtquellen passiert, da sich unsere Studie auf Insekten im Umkreis von wenigen Metern um das Licht konzentrierte und wir daher gerne die Verfolgung verbessern würden.“ Technologie, um zu sehen, ob wir darauf eine Antwort geben können, und um zu sehen, wie ihre Reaktion bei unterschiedlicher Beleuchtung variiert.“

Lidar verfolgt das Verhalten von Mücken durch die Überwachung der Flügelschläge

Darüber hinaus sagt Fabian, dass das Team „diese Reaktion nutzen möchte, um mehr über die Flugkontrolle von Insekten zu verstehen“. Mithilfe von Lichtern können wir Insekten dazu bringen, ihre Flughaltung anzupassen, und so mehr über die Flügel- und Körperbewegungen erfahren, die diese Reaktion hervorrufen.“

„Wir möchten untersuchen, wie sich der Mechanismus dafür bei verschiedenen Insekten entwickelt hat und welche nicht-visuellen Mechanismen außer Kraft treten oder redundant wirken können, wenn die visuelle Wahrnehmung der Vertikalität gestört ist“, sagt Sondhi. Offensichtlich gibt es noch viel Forschungsarbeit.

Die Forschung wurde in veröffentlicht Nature Communications veröffentlicht .

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• Quelle: https://physicsworld.com/a/researchers-solve-mystery-of-why-flying-insects-gather-at-artificial-light/