Исследователи разгадали тайну, почему летающие насекомые собираются при искусственном освещении

<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="Отслеживание полета насекомых Африканская лунная моль поймана в ловушку, когда она летает вокруг лампы УФ-актинической трубки в лаборатории нейромеханики и биоинспирированных технологий (NBITs) Имперского колледжа Лондона. (Любезно предоставлено: Томас Ангус)»>

Мы все это испытали. Вы сидите на улице – возможно, в походе с фонарем, возможно, отдыхаете в саду или, может быть, даже идете домой с факелом – и вдруг вокруг света собираются стаи насекомых. Это явление наблюдалось уже много лет, а метод ловли насекомых использовался еще со времен Римской империи. Но до сих пор причина, по которой насекомые демонстрируют такое поведение, ускользала от ученых.

Сэм Фабиан из Имперского колледжа Лондона, Яш Сондхи из Международного университета Флориды и их более широкие исследовательские группы теперь разгадали эту загадку. Когда Фабиана и Сонди спросили, почему это заняло так много времени, они ответили, что «при попытке выследить быстро движущихся животных, особенно в ночное время, возникла техническая трудность».

«Комнатная муха перемещается со скоростью сотни длин тела в секунду. Для своих размеров это на порядок больше, чем у самых быстрых истребителей», — говорит Фабиан. «В какой-то степени это было убеждение, что это настолько трудный вопрос, что не было особого смысла пытаться ответить на него, потому что очень много людей пытались и ошибались», — добавляет Сондхи.

Было предложено множество теорий о том, как и почему насекомые собираются вокруг искусственного света и остаются там: от Луны, действующей как небесный компас, до теплового излучения, привлекающего вставки, до ослепления их глаз искусственным светом. Однако Сондхи рассказывает Мир физики«идея о том, что всем насекомым, особенно мотылькам, необходимо летать по прямой и использовать положение Луны для навигации, казалось, будто она игнорирует многие базовые экологические принципы, и не казалось, что она должна объяснять такой широкий спектр поведения». . 3D-траектория и видеоданные прольют свет на то, что может произойти».

До недавнего времени 3D-отслеживание мелких летающих насекомых в условиях низкой освещенности было технически сложным, и не было инструментов, позволяющих получить реалистичную картину происходящего. Однако понимание того, как и почему насекомые взаимодействуют с искусственным светом, в последние годы стало более актуальным вопросом из-за увеличения светового загрязнения в городах, которое способствует сокращению количества насекомых.

Какой путь вверх?

Многие летающие насекомые демонстрируют спинную реакцию на свет — поведение, при котором их спинная (верхняя) сторона обращена к самой яркой области. Понимая это, исследователи использовали захват движения с высоким разрешением в лаборатории и стереовидеосъемку с высокой частотой кадров в полевых условиях, чтобы запечатлеть влияние искусственного света на различные траектории полета насекомых в ночное время.

Исследователи собрали данные о траекториях полета диких насекомых вблизи искусственного источника света в полевых условиях, а также о ориентации тела насекомых в свободном полете. Они использовали данные этих двух процессов для реконструкции трехмерной кинематики полетов насекомых вокруг искусственного освещения.

<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="В поле Команда использовала белую хлопчатобумажную простыню над ультрафиолетовым светом, чтобы создать коридор с рассеянным ярким потолком. Этот источник рассеянного света повторяет эффект неба, позволяя насекомым летать под ним, не попадая в ловушку. (Любезно предоставлено: Сэм Фабиан)» title = «Нажмите, чтобы открыть изображение во всплывающем окне» href = «https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/02/researchers-solve-mystery-of-why-flying- насекомые-собираются-в-искусственном-свете-физике-мир-1.jpg»>

Хотя вокруг притяжения было выдвинуто множество теорий, команда обнаружила, что насекомые не направляются прямо к свету, а вместо этого поворачивают спину к свету. При естественном освещении этот наклон помогает насекомым сохранять правильное положение в полете и контроль над ним. Однако модели, разработанные исследователями, показали, что наклон спины создает неустойчивые траектории полета вокруг искусственного света, заставляя насекомых постоянно вращаться вокруг света и застревать в постоянном движении.

«Идея заключается в том, что захват света на близком расстоянии не является нарушением навигации, а вместо этого подрывает базовый рефлекс устойчивости полета, что позволяет предположить, что требования к стабильному полету могут объяснить это явление», — говорит Сондхи.

«Самый выдающийся результат заключается в том, что искусственное освещение сбивает насекомых с толку, определяя, в какую сторону идти вверх», — рассказывает Фабиан. Мир физики. «На местах мы находим это очевидным. В воздухе это сделать намного сложнее. Ускорения в полете неотличимы от ускорений свободного падения. Простое принятие направления света за небо работает даже ночью. Очевидно, ночью гораздо меньше света, но контраст между небом и землей такой же сильный. Это прекрасный и надежный способ определить, в каком направлении находится верх — пока мы не начали освещать ночь».

Что дальше?

Хотя этому исследованию удалось решить давний вопрос, предстоит еще многое сделать. Отвечая на вопрос о будущем этого исследования, Фабиан и Сонди отмечают, что «мы не знаем, что происходит дальше от источников света, поскольку наше исследование было сосредоточено на насекомых в пределах нескольких метров от света, поэтому мы хотели бы улучшить отслеживание». технологии, чтобы увидеть, сможем ли мы ответить на этот вопрос, а также посмотреть, как их реакция меняется в зависимости от освещения».

Лидар отслеживает поведение комаров, отслеживая взмахи крыльев

Помимо этого, Фабиан говорит, что команда хотела бы «использовать этот ответ, чтобы больше узнать об управлении полетом насекомых. Мы можем использовать свет, чтобы заставить насекомых корректировать свою позу в полете, и при этом узнать о движениях крыльев и тела, которые вызывают эту реакцию».

«Мы хотели бы изучить, как этот механизм развивался у разных насекомых и какие невизуальные механизмы могут подавлять или действовать избыточно, когда визуальное восприятие вертикальности нарушается», — говорит Сондхи. Очевидно, что впереди еще много исследований.

Исследование было опубликовано в Природа связи.

• SEO-контент и PR-распределение. Получите усиление сегодня.
• PlatoData.Network Вертикальный генеративный ИИ. Расширьте возможности себя. Доступ здесь.
• ПлатонАйСтрим. Интеллект Web3. Расширение знаний. Доступ здесь.
• ПлатонЭСГ. Углерод, чистые технологии, Энергия, Окружающая среда, Солнечная, Управление отходами. Доступ здесь.
• ПлатонЗдоровье. Биотехнологии и клинические исследования. Доступ здесь.
• Источник: https://physicsworld.com/a/researchers-solve-mystery-of-why-flying-insects-gather-at-artificial-light/