날아다니는 곤충이 인공조명에 모이는 이유에 대한 미스터리 풀다 – Physics World

날아다니는 곤충이 인공조명에 모이는 이유에 대한 미스터리 풀다 – Physics World

타임 스탬프 : 20 년 2024 월 4 일 오전 10:XNUMX

<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="곤충 비행 추적 임페리얼 칼리지 런던(Imperial College London)의 신경역학 및 생체모방 기술(NBIT) 실험실에서 아프리카 달 나방이 UV 화학선 주위를 날아다니면서 갇히고 있습니다. (제공: 토마스 앵거스)”> 인공 조명 주변의 곤충 비행 추적
곤충 비행 추적 임페리얼 칼리지 런던(Imperial College London)의 신경역학 및 생체모방 기술(NBIT) 실험실에서 아프리카 달 나방이 UV 화학선 주위를 날아다니면서 갇히고 있습니다. (제공: 토마스 앵거스)

우리 모두는 그것을 경험했습니다. 밖에 앉아 있을 때 랜턴을 들고 캠핑을 할 수도 있고, 정원에서 휴식을 취할 수도 있고, 횃불을 들고 집으로 걸어갈 수도 있습니다. 그런데 갑자기 조명 주변에 곤충 떼가 모여듭니다. 이는 수년 동안 목격된 현상이며 로마 시대부터 곤충을 포획하는 데 사용된 접근 방식입니다. 그러나 지금까지 곤충이 이런 행동을 보이는 이유는 과학자들에게 알려져 있지 않았습니다.

샘 파비안 임페리얼 칼리지 런던 출신, 야쉬 손디 플로리다 국제 대학교(Florida International University)와 그들의 광범위한 연구팀이 이제 이 미스터리를 해결했습니다. 왜 그렇게 오래 걸리는지 묻는 질문에 Fabian과 Sondhi는 "특히 야간에 빠르게 움직이는 동물을 추적하는 데 기술적인 어려움이 있었다"는 데 동의합니다.

“집파리는 초당 수백 개의 몸 길이로 이동합니다. 크기로 볼 때 이것은 가장 빠른 전투기보다 훨씬 더 큰 것입니다.”라고 Fabian은 말합니다. Sondhi는 “어느 정도는 그것이 너무 어려운 질문이고, 너무 많은 사람들이 시도했지만 틀렸기 때문에 대답하려고 노력하는 것이 별 의미가 없다는 믿음이었습니다.”라고 덧붙였습니다.

곤충이 인공 조명 주위에 모여서 그곳에 머무르는 방법과 이유에 대해 많은 이론이 제시되었습니다. 달이 천체의 나침반 역할을 한다는 것부터 열 복사를 끌어들이는 열복사, 인공 조명으로 인해 눈이 멀게 되는 것까지 말입니다. 그러나 손디는 말한다. 물리 세계, “모든 곤충, 특히 나방이 직선으로 날아야 하고 달의 위치를 ​​이용하여 길을 찾아야 한다는 생각은 많은 기본 생태학을 무시하는 것처럼 느껴졌으며 그렇게 광범위한 행동을 설명해야 한다고 생각하지 않았습니다. . 3D 궤적과 비디오 데이터는 무슨 일이 일어나고 있는지 밝혀줄 것입니다.”

최근까지 저조도 환경에서 날아다니는 작은 곤충을 3D로 추적하는 것은 기술적으로 어려웠으며, 무슨 일이 일어나고 있는지 사실적으로 파악하는 데 사용할 수 있는 도구도 없었습니다. 그러나 곤충 감소에 기여하는 도시 빛 오염의 증가로 인해 최근 몇 년 동안 곤충이 인공 조명과 상호 작용하는 방법과 이유를 이해하는 것이 더욱 시급한 문제가 되었습니다.

어떤 방법이 있습니까?

많은 날아다니는 곤충은 등쪽(윗쪽) 면이 가장 밝은 영역을 향하는 행동인 등쪽 빛 반응을 나타냅니다. 이를 이해한 연구진은 실험실에서 고해상도 모션 캡처를 사용하고 현장에서 높은 프레임 속도의 스테레오 비디오 촬영을 사용하여 밤에 곤충의 다양한 비행 궤적에 인공 조명이 미치는 영향을 캡처했습니다.

연구자들은 들판의 인공 광원 근처에 있는 야생 곤충의 비행 경로와 포획된 곤충의 자유 비행 신체 방향에 대한 비행 데이터를 수집했습니다. 그들은 이 두 프로세스의 데이터를 사용하여 인공 조명 주위로 비행하는 곤충의 3D 운동학을 재구성했습니다.

<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="해당 영역에서 팀은 가려진 UV 조명 위에 흰색 면 시트를 사용하여 밝은 확산 천장이 있는 복도를 만들었습니다. 이 확산 광원은 하늘의 효과와 일치하여 곤충이 갇히지 않고 아래로 날아갈 수 있도록 합니다. (제공: Sam Fabian)” title=”팝업에서 이미지를 열려면 클릭하세요” href=”https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/02/researchers-solve-mystery-of-why-flying- 곤충 수집-인공광-물리-세계-1.jpg”>현장에서 곤충의 비행을 연구하다
해당 영역에서 팀은 가려진 UV 조명 위에 흰색 면 시트를 사용하여 밝은 확산 천장이 있는 복도를 만들었습니다. 이 확산 광원은 하늘의 효과와 일치하여 곤충이 갇히지 않고 아래로 날아갈 수 있도록 합니다. (제공: 샘 파비안)

많은 이론이 매력에 초점을 맞추고 있지만 연구팀은 곤충이 빛을 향해 직접 방향을 바꾸지 않고 대신 빛을 향해 등쪽을 돌린다는 것을 발견했습니다. 자연광에서 이러한 기울임은 곤충이 적절한 비행 자세와 제어를 유지하는 데 도움이 됩니다. 그러나 연구원들이 개발한 모델은 등쪽 기울임이 인공 조명 주위에 불규칙한 비행 경로를 생성하여 곤충이 계속해서 빛 주위를 조종하고 일정한 움직임에 갇히게 한다는 것을 보여주었습니다.

"단거리 빛 포착은 항해 중단이 아니라 기본 비행 안정성 반사의 전복으로 안정적인 비행에 대한 요구 사항이 이 현상을 설명할 수 있다고 예측하는 아이디어입니다."라고 Sondhi는 말합니다.

"가장 눈에 띄는 결과는 인공 조명이 곤충들에게 어느 쪽이 위쪽인지 혼란스럽게 한다는 것입니다."라고 Fabian은 말합니다. 물리 세계. “현장에서 우리는 이것이 명백하다고 생각합니다. 공중에서 이것은 훨씬 더 어렵습니다. 비행 중 가속도는 중력으로 인한 가속도와 구별할 수 없습니다. 밤에도 빛의 방향을 하늘처럼 받아들이기만 하면 됩니다. 분명히 밤에는 빛이 훨씬 적지만 하늘과 땅의 대비는 그만큼 강합니다. 이것은 우리가 밤에 조명을 밝히기 시작할 때까지 어느 쪽이 위쪽인지 알아내는 아름답고 강력한 방법입니다.”

다음은 무엇?

이 연구를 통해 오래된 질문이 해결되었지만 아직 해야 할 일이 더 많이 남아 있습니다. 이 연구의 미래에 대해 질문을 받았을 때 Fabian과 Sondhi는 "우리 연구는 빛에서 몇 미터 이내의 곤충에 초점을 맞추었기 때문에 광원에서 더 멀리 떨어진 곳에서 무슨 일이 일어나고 있는지 알 수 없으므로 추적을 개선하고 싶습니다."라고 지적합니다. 우리가 이에 답할 수 있는지 확인하고 조명에 따라 반응이 어떻게 달라지는지 확인하는 기술입니다.”

이 외에도 Fabian은 팀이 "이 응답을 사용하여 곤충 비행 제어에 대해 더 많이 이해하고 싶다"고 말했습니다. 우리는 조명을 사용하여 곤충이 비행 중에 자세를 조정하도록 할 수 있으며, 이를 통해 이러한 반응을 생성하는 날개와 몸의 움직임에 대해 배울 수 있습니다.”

Sondhi는 "우리는 이에 대한 메커니즘이 다양한 곤충에서 어떻게 진화했는지, 그리고 시각적 수직 감지가 중단될 때 어떤 비시각적 메커니즘이 무시되거나 중복적으로 작동할 수 있는지 조사하고 싶습니다."라고 말했습니다. 분명히, 아직 파이프라인에 대한 많은 연구가 진행 중입니다.

이 연구는 자연 통신.

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