Millenniemysteriet om insekter och nattljus löste äntligen

By | February 5, 2024

Ända sedan människor började använda eld har vi undrat varför insekter verkar ha en oemotståndlig attraktion till ljus. Med den moderna användningen av elektricitet har mysteriet fått ny betydelse, eftersom våra lampor förändrar beteendet hos insekter runt om på planeten. Nu säger forskare att de har upptäckt varför insekter attraheras av lågor. Kredit: Sam Fabian

Forskare upptäckte att insekter vänder ryggen åt ljuskällor på natten, ett beteende som tyder på att artificiellt ljus stör deras naturliga navigering. Detta fynd, baserat på höghastighetskamerabilder, utmanar långvariga föreställningar och belyser inverkan av artificiell belysning på insekters beteende och bevarande.

På natten, i Costa Ricas molnskog, tände ett litet team av internationella forskare ett ljus och väntade. Snart kom stora och små insekter ner från mörkret. Mal med fläckar som oblinkande ögon på varje vinge. Skalbaggar med lysande rustning. Flugor. En gång, till och med en bönsyrsa. Var och en gjorde samma svindlande, hypnotiska dans runt glödlampan som om de var bundna till den med en osynlig tråd.

Spänningen spred sig i gruppen av forskare, även om detta fenomen inte var nytt för dem. Skillnaden är att de nu har banbrytande teknik och höghastighetskameror, som kan fånga snabba, frenetiska banor, för att kartlägga de svårspårbara rörelserna hos hundratals insekter och upptäcka hemligheterna som förklarar varför de agerar så konstigt runt omkring. oss ljuset. på natten.

Fabian Motion Capture Arena

Forskningsprojektet började i Lins labb, där Fabian arbetar och har en motion capture-arena som den som används i filmerna, bara i insektsskala. Kredit: Sam Fabian

Avslöjar insektsbeteende

En överraskande detalj framkom från data: under flygningen höll insekterna ryggen mot den artificiella ljuskällan.

“Du tittar på videorna i slow motion och du ser det hända om och om igen”, säger Yash Sondhi, en ny doktor i biologiska vetenskaper från FIU. Kandidat och nuvarande postdoktor vid Florida Museum of Natural History. “Kanske när folk lägger märke till det, som runt verandalampor eller en gatlykta, ser det ut som att de flyger direkt mot det, men så är inte fallet.”

Detta beteende har aldrig dokumenterats tidigare, publicerat i tidskriften Slända Med Markörer

Små L-formade markörer placerades längs ryggen på flera nattfjärilar och trollsländor, så att när de flög runt ljuset, samlade de också in data om hur de rullade, roterade och rörde sig genom tredimensionell rymd. Kredit: Sam Fabian

Under miljontals år har insekter utvecklats till att bli mästare på flygning, förlitade sig på det ljusaste de ser: himlen. Idag vänder den upplysta världen på sina instinkter. Insekter tror att bedragaren “himlen” de möter är den verkliga och blir instängda i en utmattande cykel som försöker hålla sig orienterad. Det är en meningslös insats som resulterar i klumpiga manövrar och enstaka kraschar direkt i ljuset.

Gravitation, flykt och artificiellt ljus

God kunskap om gravitation är obligatoriskt för alla djur.

Speciellt flygare, som insekter som utför flygbragder som kan överträffa mänskliga piloters. När de flyger upplever de så snabb acceleration att deras gravitationsdetektering blir opålitlig. De behöver himlen, även på natten, för att urskilja vilken riktning som är uppåt och gå framåt och behålla kontrollen i luften. Artificiellt ljus stör dock detta system.

Sondhi började koppla ihop prickarna mellan insekters syn, ljus och flykt när han gick med i FIUs docent i biologi Jamie Theobalds labb 2017.

Men arbetet tog fart när han hittade en grupp specialister inom områdena insektsflyg och sensoriska system som var fast beslutna att samla in och reflektera över en lavin av 3D-flygdata för att se vad, om något, som avslöjades.

Insekter flög i komplexa varv runt en artificiell ljuskälla

Insekterna flög i komplexa varv runt en artificiell ljuskälla, med ryggen mot glödlampan, som de verkade inte kunna skilja från natthimlen. Kredit: Sam Fabian

Innovativa upptäckter och framtida överväganden

Den gruppen inkluderade Sondhi och Theobald, samt Sam Fabian och Huai-Ti Lin från Rörelseljus för konstgjorda insekter

Kredit: Florida Museum

Små L-formade markörer placerades längs ryggen på flera nattfjärilar och trollsländor, så att när de flög runt ljuset, samlade de också in data om hur de rullade, roterade och rörde sig genom tredimensionell rymd.

“I ett av de första experimenten lät jag en stor gul undervingsfjäril lossna från min hand och flyga direkt över en ultraviolett glödlampa och den vände omedelbart,” sa han. “Men då visste vi inte om beteendet vi såg och mätte i labbet också skulle ses i det vilda.”

Placera spårningsenheter på små insekter

Att placera spårningsenheter på små insekter krävde tålamod, skicklighet och övning. Kredit: Florida Museum Foto av Jeff Gage

Finansiering från National Geographic hjälpte laget att resa till Costa Rica, ett land rikt på olika insekter, med sina kameror för att ta reda på det.

Totalt samlade de in mer än 477 videor som spänner över mer än 11 ​​beställningar av insekter och använde sedan datorverktyg för att rekonstruera punkter längs flygbanorna i 3D. Tillsammans med motion capture-data drog forskarna slutsatsen alla Monteverde biologiska station i Costa Rica

För att testa sin teori i naturen, reste teamet till Monteverde Biological Station i Costa Rica, där de installerade lampor under tak av en regnskog. Kredit: Yash Sondhi