Ученые объяснили стремление насекомых к искусственному свету

Исследователи из Великобритании, Коста-Рики и США изучили особенности полета дневных и ночных насекомых вблизи источников искусственного света. Они обнаружили, что многие насекомые летят не прямо к источнику, а перпендикулярно ему, обращая к свету дорсальную ось тела. Это приводит к тому, что насекомые подолгу кружат вокруг источника и падают на землю, оказавшись над ним. По мнению ученых, наклона спины к свету достаточно, чтобы траектории полета насекомых менялись в ночное время, когда они оказываются рядом с фонарями и лампами. Результаты опубликованы в Nature Communications.

Искусственное освещение в темное время суток привлекает насекомых — как ночных, так и дневных. Однако до сих пор до конца не ясно, почему ночные насекомые летят на свет. Одна из гипотез объясняет это так: насекомые используют свет Луны и звезд для навигации, но искусственные источники света ярче — и сбивают их. Также ученые предполагали, что искусственный свет может ослеплять насекомых, привыкших к темноте, в результате чего они начинают беспорядочно летать вокруг источников света. Другое объяснение состояло в том, что насекомые летят на тепло, которое излучают лампы и костры, а не на свет, — но эту гипотезу опровергли.

Сэмюэл Фабиан (Samuel T. Fabian) из Имперского колледжа Лондона с коллегами из Великобритании, Коста-Рики и США решил проверить другую гипотезу. Летающим насекомым важно корректно определять и поддерживать ориентацию тела относительно внешних ориентиров — например, земли. И легче всего ориентироваться по небу, поскольку даже ночью оно будет самой яркой частью поля зрения. Ранее было показано, что во время полета насекомые поворачивают дорсальную (спинную) сторону своего тела к свету. Ночью искусственные источники освещения, которые действительно более яркие, чем ночное небо, могут нарушить полет насекомых и заставить их изменить нормальное положение. Чтобы понять, так ли это, ученые провели полевые и лабораторные эксперименты с разными насекомыми из десяти отрядов. Для исследования траекторий полета ученые применяли камеры захвата движений.

Используя разные точечные источники ультрафиолетового света в полевых условиях ночью, ученые обнаружили три основных поведенческих мотива. Во-первых, многие насекомые летали вокруг ламп по относительно стабильной траектории с постоянной скоростью. Тело насекомого при этом было наклонено вбок в сторону источника света. Когда насекомое отворачивалось от источника, оно начинало круто подниматься вверх, теряя скорость. А если вдруг оно оказывалось над источником света, то падало на землю. В темноте или при рассеянном освещении насекомые начинали летать по более прямолинейным траекториям и не падали.

Затем исследователи провели эксперименты в лаборатории с использованием захвата движения: на грудной клетке насекомых располагали рамку — ее движение и наклон отслеживались с помощью инфракрасного света. В экспериментах участвовали дневные стрекозы Sypetrum striolatum и Aeshna mixta, ночные бабочки совки Noctua pronuba и Noctua fimbriata павлиноглазка Attacus lorquinii. В качестве источников света использовали ультрафиолетовую светодиодную лампу, ультрафиолетовую синюю актиническую трубку и холодную белую светодиодную лампу. Анализ траекторий показал, что насекомые летят не прямо к свету, а перпендикулярно ему. Как и ожидалось, насекомые наклоняли спину к источникам света, когда летали вблизи и вокруг них.

Далее исследователи использовали ультрафиолетовую лампу и ткань, чтобы рассеять свет. Когда лампа светила на ткань, разложенную на земле (и свет отражался снизу), насекомые переворачивались, кувыркались в воздухе и падали. Когда ткань была натянула сверху и отражала свет так, что получалась имитация неба, насекомые летали по различным траекториям через этот световой коридор, но не подлетали к самой лампе и не падали. Также вели себя и более мелкие насекомые, за исключением дрозофил — они могли летать даже когда свет отражался от ткани, лежащей на земле. Кроме того, все двукрылые могли летать над тканью, которая отражала свет, если на нее светили светодиодной лампой белого цвета, а не ультрафиолетовой. Вероятно, роль играет и длина световых волн.

Чтобы проверить, не могут ли насекомые кружить вокруг ламп из-за проблем с навигацией, исследователи включали им сначала один точечный источник света, а затем другой — рядом. Примерно половина насекомых оставалась летать вокруг первой лампы, другая — летела к новому источнику света и начинала кружить вокруг него, причем в некоторых случаях меняя направление. Если бы дело было в навигации, насекомые бы старались удерживать источник света с одной стороны от себя, но здесь этого не наблюдалось. Поэтому авторы пришли к выводу, что наклона спины по направлению к свету достаточно, чтобы траектории полета насекомых вблизи источников искусственного света менялись.

Искусственный свет сбивает с толку не только наземных животных: даже рыбы-клоуны, живущие в прибрежных водах, страдают от него. Ранее ученые выяснили, что выживаемость рыб возле берегов ниже, чем в тех местах, куда свет не добирается.