Naukowcy rozwiązują zagadkę, dlaczego owady latające gromadzą się przy sztucznym świetle – Świat Fizyki

<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="Śledzenie lotu owadów Afrykańska ćma księżycowa zostaje uwięziona podczas przelotu wokół lampy aktynicznej UV w laboratorium Neuromechanics & Bioinspired Technologies (NBIT) w Imperial College w Londynie. (Dzięki uprzejmości: Thomas Angus)”>

Wszyscy tego doświadczyliśmy. Siedzisz na zewnątrz – być może biwakujesz z latarnią, relaksujesz się w ogrodzie, a może nawet wracasz do domu z pochodnią – i nagle wokół światła gromadzą się roje owadów. Jest to zjawisko obserwowane od wielu lat, a metodę łapania owadów stosowano od czasów rzymskich. Jednak do tej pory powód, dla którego owady wykazują takie zachowanie, umykał naukowcom.

Sama Fabiana z Imperial College w Londynie, Yasha Sondhiego z Florida International University i ich szersze zespoły badawcze rozwiązały teraz tę tajemnicę. Zapytani, dlaczego zajmuje to tak dużo czasu, Fabian i Sondhi zgadzają się, że „wystąpiły techniczne trudności w śledzeniu szybko poruszających się zwierząt, szczególnie w nocy”.

„Mucha domowa przemieszcza się z prędkością setek długości ciała na sekundę. Ze względu na swoje rozmiary jest to o rząd wielkości więcej niż w przypadku najszybszych myśliwców” – mówi Fabian. „W pewnym stopniu wynikało to z przekonania, że ​​jest to tak trudne pytanie, że nie ma sensu próbować na nie odpowiadać, ponieważ tak wiele osób próbowało i źle je odpowiedziało” – dodaje Sondhi.

Wysunięto wiele teorii na temat tego, jak i dlaczego owady gromadzą się wokół sztucznego światła i tam przebywają, począwszy od Księżyca działającego jak niebiański kompas, poprzez promieniowanie cieplne przyciągające wstawki, aż po oślepianie ich oczu przez sztuczne światło. Jednak Sondhi mówi Świat Fizyki„Pomysł, że wszystkie owady, zwłaszcza ćmy, muszą latać po linii prostej i wykorzystywać do nawigacji pozycję Księżyca, wydawał się ignorować wiele podstawowych zagadnień ekologii i nie powinien wyjaśniać tak szerokiego zakresu zachowań . Trajektoria 3D i dane wideo rzucą światło na to, co może się wydarzyć.

Do niedawna śledzenie 3D małych owadów latających w warunkach słabego oświetlenia stanowiło wyzwanie techniczne i nie było dostępnych narzędzi pozwalających uzyskać realistyczny obraz tego, co się dzieje. Jednak zrozumienie, w jaki sposób i dlaczego owady wchodzą w interakcję ze sztucznym światłem, stało się w ostatnich latach pilniejszą kwestią ze względu na wzrost zanieczyszczenia światłem w miastach, które przyczynia się do spadku liczby owadów.

Którą drogą jest w górę?

Wiele owadów latających wykazuje reakcję grzbietową na światło, czyli zachowanie, w którym ich grzbietowa (górna) strona jest zwrócona w stronę najjaśniejszego obszaru. Rozumiejąc to, badacze wykorzystali przechwytywanie ruchu w wysokiej rozdzielczości w laboratorium i stereowideografię o dużej liczbie klatek na sekundę w terenie, aby uchwycić wpływ sztucznego światła na różne trajektorie lotu owadów w nocy.

Naukowcy zebrali dane dotyczące lotu zarówno dzikich owadów w pobliżu sztucznego źródła światła w terenie, jak i orientacji ciała owadów trzymanych w niewoli podczas lotu swobodnego. Wykorzystali dane z tych dwóch procesów do zrekonstruowania kinematyki 3D lotów owadów wokół sztucznego światła.

<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="W polu Zespół użył białego bawełnianego prześcieradła nad zasłoniętym światłem UV, aby stworzyć korytarz z rozproszonym jasnym sufitem. To rozproszone źródło światła dopasowuje się do efektu nieba, umożliwiając owadom latanie pod spodem bez wpadania w pułapki. (Dzięki uprzejmości: Sam Fabian)” title=”Kliknij, aby otworzyć obraz w wyskakującym okienku” href=”https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/02/researchers-solve-mystery-of-why-flying- owady-zbierają-w-sztucznym-świecie-fizyce-świat-1.jpg”>

Chociaż wiele teorii skupiało się na przyciąganiu, zespół odkrył, że owady nie kierują się bezpośrednio w stronę światła, lecz zamiast tego zwracają grzbiet w stronę światła. W naturalnym świetle to przechylenie pomaga owadom zachować właściwą postawę i kontrolę podczas lotu. Jednak modele opracowane przez naukowców wykazały, że nachylenie grzbietu powoduje nieregularne tory lotu wokół sztucznego światła, co powoduje, że owady stale krążą wokół światła i wpadają w pułapkę w ciągłym ruchu.

„Chodzi o to, że uwięzienie światła krótkiego zasięgu nie jest zakłóceniem nawigacyjnym, lecz zaburzeniem podstawowego odruchu stabilności lotu, przewidując, że wymagania dotyczące stabilnego lotu mogą wyjaśnić to zjawisko” – mówi Sondhi.

„Najbardziej rzucającym się w oczy rezultatem jest to, że sztuczne oświetlenie dezorientuje owady, która droga jest na górze” – mówi Fabian Świat Fizyki. „Na miejscu wydaje nam się to oczywiste. W powietrzu jest to o wiele trudniejsze. Przyspieszenia w locie są nie do odróżnienia od przyspieszenia grawitacyjnego. Po prostu przyjmowanie kierunku światła jako nieba działa, nawet w nocy. W nocy jest oczywiście znacznie mniej światła, ale kontrast między niebem a ziemią jest równie silny. To piękny i niezawodny sposób na sprawdzenie, która droga jest górna – dopóki nie zaczęliśmy rozświetlać nocy”.

Co jest następne?

Chociaż w ramach tych badań udało się rozwiązać odwieczne pytanie, pozostaje jeszcze wiele do zrobienia. Zapytani o przyszłość tych badań Fabian i Sondhi wskazują, że „nie wiemy, co dzieje się dalej od źródeł światła, ponieważ nasze badanie skupiało się na owadach w promieniu kilku metrów od światła, dlatego chcielibyśmy ulepszyć śledzenie technologii, aby sprawdzić, czy potrafimy odpowiedzieć na to pytanie, a także zobaczyć, jak ich reakcja zmienia się w zależności od oświetlenia”.

Lidar śledzi zachowanie komarów, monitorując uderzenia skrzydeł

Poza tym Fabian twierdzi, że zespół chciałby „wykorzystać tę odpowiedź, aby dowiedzieć się więcej na temat kontroli lotów owadów. Możemy użyć światła, aby zmusić owady do dostosowania swojej postawy w locie, a dzięki temu dowiedzieć się o ruchach skrzydeł i ciała, które powodują tę reakcję”.

„Chcielibyśmy zbadać, jak mechanizm tego zjawiska ewoluował u różnych owadów i jakie mechanizmy niewizualne mogą zastąpić lub zadziałać nadmiarowo, gdy zakłócone zostanie wizualne wykrywanie pionowości” – mówi Sondhi. Jest oczywiste, że wciąż pozostaje wiele badań w przygotowaniu.

Badanie zostało opublikowane w Nature Communications.

• Dystrybucja treści i PR oparta na SEO. Uzyskaj wzmocnienie już dziś.
• PlatoData.Network Pionowe generatywne AI. Wzmocnij się. Dostęp tutaj.
• PlatoAiStream. Inteligencja Web3. Wiedza wzmocniona. Dostęp tutaj.
• PlatonESG. Węgiel Czysta technologia, Energia, Środowisko, Słoneczny, Gospodarowanie odpadami. Dostęp tutaj.
• Platon Zdrowie. Inteligencja w zakresie biotechnologii i badań klinicznych. Dostęp tutaj.
• Źródło: https://physicsworld.com/a/researchers-solve-mystery-of-why-flying-insects-gather-at-artificial-light/