Дослідники розгадують таємницю того, чому літаючі комахи збираються при штучному освітленні – 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="Відстеження польоту комах Африканська місячна моль потрапила в пастку, коли вона літає навколо ультрафіолетової актинічної трубки в лабораторії нейромеханіки та біоінспірованих технологій (NBITs) в Імперському коледжі Лондона. (З дозволу: Томас Ангус)”>

Ми всі це пережили. Ви сидите надворі — можливо, в таборі з ліхтарем, можливо, відпочиваєте у своєму саду або, можливо, навіть йдете додому з ліхтариком — і раптом навколо світла збираються зграї комах. Це явище, яке спостерігалося протягом багатьох років, і підхід, який використовувався для відловлювання комах ще з римських часів. Але до цих пір причина, чому комахи демонструють таку поведінку, вислизає від вчених.

Сем Фабіан з Імперського коледжу Лондона, Яш Сонді з Міжнародного університету Флориди, і їхні ширші дослідницькі групи тепер розгадали цю таємницю. На запитання, чому це зайняло стільки часу, Фабіан і Сонді погоджуються, що «виникали технічні труднощі в спробі відстежити тварин, що швидко рухаються, особливо вночі».

«Комнатна муха подорожує зі швидкістю сотні довжин тіла за секунду. Для своїх розмірів це на порядок більше, ніж у найшвидших винищувачів», — каже Фабіан. «Певною мірою це було переконання, що це таке важке запитання, що немає особливого сенсу намагатися на нього відповісти, тому що так багато людей намагалися й помилилися», — додає Сонді.

Було запропоновано багато теорій щодо того, як і чому комахи збираються навколо штучного світла й залишаються там, від Місяця, який діє як небесний компас, до теплового випромінювання, що приваблює вставні комахи, до того, як їхні очі засліплюються штучним світлом. Однак Сонді розповідає Світ фізики, «ідея про те, що всі комахи, особливо нічні метелики, повинні літати по прямій лінії та використовувати положення Місяця для навігації, здавалося, що вона ігнорує багато основних екологічних принципів і не здається, що вона повинна пояснювати такий широкий спектр поведінки . Тривимірна траєкторія та відеодані проллють світло на те, що може відбуватися».

До недавнього часу тривимірне відстеження маленьких літаючих комах в умовах слабкого освітлення було технічно складним, і не було інструментів, щоб отримати реалістичну картину того, що відбувається. Однак розуміння того, як і чому комахи взаємодіють зі штучним світлом, стало більш актуальним питанням в останні роки через збільшення світлового забруднення в містах, яке сприяє зменшенню кількості комах.

Який шлях вгору?

Багато літаючих комах демонструють дорсальну реакцію на світло, поведінку, коли їх дорсальна (верхня) сторона звернена до найяскравішої області. Розуміючи це, дослідники використовували захоплення руху з високою роздільною здатністю в лабораторії та стереовідео з високою частотою кадрів у польових умовах, щоб зафіксувати вплив штучного світла на різні траєкторії польоту комах вночі.

Дослідники фіксували дані польоту як про траєкторії польоту диких комах біля штучного джерела світла в полі, так і про орієнтацію тіла комах у неволі у вільному польоті. Вони використали дані цих двох процесів, щоб реконструювати тривимірну кінематику польотів комах навколо штучного світла.

<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 польових умовах The team used a white cotton sheet above a shrouded UV light to create a corridor with a diffuse bright ceiling. This diffuse light source matches the effect of the sky, allowing insects to fly underneath without becoming trapped. (Courtesy: Sam Fabian)” title=”Click to open image in popup” href=”https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/02/researchers-solve-mystery-of-why-flying-insects-gather-at-artificial-light-physics-world-1.jpg”>

Хоча багато теорій зосереджено навколо тяжіння, команда виявила, що комахи не спрямовуються напряму до світла, а натомість повертають свою спину до світла. При природному освітленні такий нахил допомагає комахам зберігати правильний політ і контроль. Однак моделі, розроблені дослідниками, показали, що нахил спини створює непостійні траєкторії польоту навколо штучного світла, змушуючи комах постійно обертатися навколо світла та потрапляти в пастку постійного руху.

«Це ідея, що захоплення світла на короткій відстані не є навігаційним збоєм, а натомість підривом основного рефлексу стабільності польоту, передбачаючи, що вимоги до стабільного польоту можуть пояснити це явище», — каже Сонді.

«Найвидатнішим результатом є те, що штучне освітлення вводить комах в оману щодо того, куди вгору», — розповідає Фабіан. Світ фізики. «На місцях ми вважаємо це очевидним. У повітрі це набагато складніше. Прискорення під час польоту не відрізняються від прискорення сили тяжіння. Просто визначте напрямок світла, оскільки небо працює навіть вночі. Вночі, очевидно, набагато менше світла, але контраст між небом і землею такий же сильний. Це гарний, надійний спосіб визначити, який бік вгору, поки ми не почали освітлювати ніч».

Що далі?

Незважаючи на те, що це дослідження вдалося вирішити давнє питання, є ще багато роботи, яку можна зробити. На запитання про майбутнє цього дослідження Фабіан і Сонді зазначають, що «ми не знаємо, що відбувається далі від джерел світла, оскільки наше дослідження було зосереджено на комахах у межах кількох метрів від світла, тому ми хотіли б покращити відстеження технології, щоб побачити, чи зможемо ми відповісти на це питання, а також побачити, як їх реакція змінюється в залежності від різного освітлення».

Лідар відстежує поведінку комарів за допомогою помахів крил

Окрім цього, Фабіан каже, що команда хотіла б «використати цю відповідь, щоб зрозуміти більше про контроль польоту комах. Ми можемо використовувати світло, щоб змусити комах регулювати свою позу під час польоту, і, роблячи це, дізнаватися про рухи крил і тіла, які викликають цю реакцію».

«Ми хотіли б вивчити, як цей механізм розвивався в різних комах, і які невізуальні механізми можуть перекривати або діяти надмірно, коли візуальне визначення вертикальності порушується», — говорить Сонді. Очевидно, попереду ще багато досліджень.

Дослідження було опубліковано в Природа зв'язку.

• Розповсюдження контенту та PR на основі SEO. Отримайте посилення сьогодні.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Додайте собі сили. Доступ тут.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Розширення знань. Доступ тут.
• ПлатонЕСГ. вуглець, CleanTech, Енергія, Навколишнє середовище, Сонячна, Поводження з відходами. Доступ тут.
• PlatoHealth. Розвідка про біотехнології та клінічні випробування. Доступ тут.
• джерело: https://physicsworld.com/a/researchers-solve-mystery-of-why-flying-insects-gather-at-artificial-light/