Forskare löser mysteriet om varför flygande insekter samlas vid artificiellt ljus – 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="Spåra insektsflyg En afrikansk månfjäril är instängd när den flyger runt ett UV-aktiniskt rörljus i Neuromechanics & Bioinspired Technologies (NBITs) laboratorium vid Imperial College London. (Med tillstånd: Thomas Angus)”>

Vi har alla upplevt det. Du sitter ute – kanske campar med en lykta, kanske kopplar av i din trädgård, eller kanske går hem med en ficklampa – och så plötsligt samlas det svärmar av insekter runt ljuset. Det är ett fenomen som har setts i många år, och ett tillvägagångssätt som har använts för att fånga insekter sedan romartiden. Men fram till nu har anledningen till att insekter uppvisar detta beteende gäckat forskare.

Sam Fabian från Imperial College London, Yash Sondhi från Florida International University, och deras bredare forskarteam har nu löst detta mysterium. På frågan om varför det har tagit så lång tid, är Fabian och Sondhi överens om att "det har funnits en teknisk svårighet att försöka spåra snabbt rörliga djur, särskilt på natten".

"En husfluga färdas med hundratals kroppslängder per sekund. För sin storlek är detta en storleksordning mer än de snabbaste stridsflygplanen, säger Fabian. "I viss mån var det denna övertygelse att det var en så svår fråga, att det inte var någon mening med att försöka svara på den, eftersom så många människor hade försökt och fått fel", tillägger Sondhi.

Många teorier har presenterats om hur och varför insekter samlas runt artificiellt ljus och stannar där, från månen som fungerar som en himmelsk kompass, till termisk strålning som lockar inlägg, till att deras ögon förblindas av artificiellt ljus. Däremot berättar Sondhi Fysikvärlden, "tanken att alla insekter, särskilt nattfjärilar, behövde flyga i en rak linje och använda månens position för att navigera kändes som om den ignorerade en hel del grundläggande ekologi och kändes inte som att den skulle förklara ett så stort utbud av beteenden . 3D-bana och videodata skulle belysa vad som kan hända."

Tills nyligen var 3D-spårning av små flygande insekter i miljöer med svagt ljus tekniskt utmanande, och det fanns inte verktygen tillgängliga för att få en realistisk bild av vad som hände. Men att förstå hur och varför insekter interagerar med artificiellt ljus har blivit en mer angelägen fråga de senaste åren på grund av den ökade ljusföroreningen i städerna som bidrar till att insekter minskar.

Vilken väg är upp?

Många flygande insekter visar ett ryggljussvar, ett beteende där deras ryggsida (översta) är vänd mot den ljusaste regionen. För att förstå detta använde forskarna högupplöst rörelsefångst i laboratoriet och stereovideo med hög bildhastighet på fältet för att fånga effekterna av artificiellt ljus på olika insekters flygbanor på natten.

Forskarna fångade flygdata på både flygvägar för vilda insekter nära en artificiell ljuskälla på fältet och kroppsorienteringarna för friflygning av fångna insekter. De använde data från dessa två processer för att rekonstruera 3D-kinematik för insektsflyg runt artificiellt ljus.

<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="På fältet Teamet använde ett vitt bomullslakan ovanför ett höljt UV-ljus för att skapa en korridor med ett diffust ljust tak. Denna diffusa ljuskälla matchar effekten av himlen, vilket gör att insekter kan flyga under utan att bli instängda. (Med tillstånd: Sam Fabian)” title=”Klicka för att öppna bilden i popup” href=”https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/02/researchers-solve-mystery-of-why-flying- insekter-samlar-vid-artificiellt-ljus-physics-world-1.jpg">

Medan många teorier har varit centrerade kring attraktion, fann teamet att insekterna inte styr direkt mot ljuset, utan istället vänder ryggen mot ljuset. I naturligt ljus hjälper denna lutning insekter att bibehålla rätt flygläge och kontroll. De modeller som utvecklats av forskarna visade dock att rygglutning skapar de oberäkneliga flygvägarna runt artificiellt ljus, vilket gör att insekterna kontinuerligt styr runt ljuset och fastnar i en konstant rörelse.

"Det är tanken att kortdistans ljusinfångning inte är en navigeringsstörning, utan istället omstörtande av en grundläggande flygstabilitetsreflex, som förutsäger att krav på stabil flygning kan förklara detta fenomen", säger Sondhi.

"Det mest framstående resultatet är att konstgjorda ljus förvirrar insekter om vilken väg som är upp," säger Fabian Fysikvärlden. "På marken finner vi detta uppenbart. I luften är det här mycket mer utmanande. Accelerationer under flygning går inte att skilja från acceleration på grund av gravitation. Att helt enkelt ta ljusets riktning som att himlen fungerar, även på natten. Natten har så klart mycket mindre ljus, men kontrasten mellan himmel och mark är lika stark. Det här är ett vackert, robust sätt att räkna ut vilken väg som är uppåt – tills vi började lysa upp natten.”

Vad kommer härnäst?

Även om denna forskning har lyckats lösa en urgammal fråga, finns det fortfarande mer arbete som kan göras. På frågan om framtiden för denna forskning påpekar Fabian och Sondhi att "vi vet inte vad som händer längre bort från ljuskällor, eftersom vår studie fokuserade på insekter inom några meter från ljuset, så vi skulle vilja förbättra spårningen teknik för att se om vi kan svara på detta, samt för att se hur deras respons varierar med olika belysning”.

Lidar spårar myggbeteende genom att övervaka vingslag

Utöver detta säger Fabian att teamet skulle vilja "använda det här svaret för att förstå mer om insektsflygkontroll. Vi kan använda ljus för att få insekter att justera sin hållning under flygning, och på så sätt lära oss om ving- och kroppsrörelserna som skapar denna reaktion”.

"Vi skulle vilja undersöka hur mekanismen för detta har utvecklats över olika insekter, och vilka icke-visuella mekanismer som kan åsidosätta eller agera överflödigt när visuell vertikalitetsavkänning störs", säger Sondhi. Det är uppenbart att det fortfarande finns mycket forskning på gång.

Forskningen publicerades i Nature Communications.

• SEO-drivet innehåll och PR-distribution. Bli förstärkt idag.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Styrka dig själv. Tillgång här.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Kunskap förstärkt. Tillgång här.
• Platoesg. Kol, CleanTech, Energi, Miljö, Sol, Avfallshantering. Tillgång här.
• PlatoHealth. Biotech och kliniska prövningar Intelligence. Tillgång här.
• Källa: https://physicsworld.com/a/researchers-solve-mystery-of-why-flying-insects-gather-at-artificial-light/