Познавательные факты
Почему насекомые летят на свет ночью
Replyon.net
Стоит летом открыть вечером окно при включённом свете, и через некоторое время возле лампы появляются мотыльки, комары и другие насекомые. Одни кружат вокруг неё, другие раз за разом ударяются о стекло или плафон, а некоторые в конце концов падают рядом.
Долгое время это объясняли довольно просто: ночные насекомые ориентируются по Луне, а электрическая лампа сбивает их с курса. Эта версия стала настолько популярной, что её до сих пор часто приводят как установленный факт.Однако современные эксперименты показали другую картину. Многие насекомые, оказавшись возле искусственного источника света, вовсе не пытаются целенаправленно в него прилететь. Они поворачиваются к свету верхней стороной тела, поскольку в природе самая светлая часть окружающего пространства обычно находится сверху — это небо.
Лампа ночью нарушает это древнее правило. Для маленького летающего насекомого она фактически создаёт ложное направление «вверх», из-за чего нормальный полёт превращается в круги, резкие подъёмы, перевороты и падения.
Почему свет помогает насекомому понять, где верх
Для человека определение верха и низа кажется настолько естественным, что мы практически никогда об этом не задумываемся. Наш организм получает информацию о положении тела в том числе от вестибулярного аппарата внутреннего уха.
Летающему насекомому приходится решать ту же задачу совершенно в других условиях. Его крошечное тело постоянно ускоряется, поворачивает и меняет направление. Различные зрительные и механические органы помогают контролировать эти движения, но существует ещё один чрезвычайно удобный ориентир — небо.
На протяжении миллионов лет до появления искусственного освещения самая яркая область окружающего пространства для летящего ночью насекомого практически всегда находилась сверху.
Поэтому у многих летающих насекомых существует так называемый дорсальный световой рефлекс — dorsal light response. Животное стремится ориентировать спинную, то есть верхнюю, сторону тела в направлении наиболее яркой области.
В естественных условиях это простое правило работает великолепно: светлее всего небо → значит, там верх. Проблемы начинаются, когда ночью появляется яркая лампа.
Что происходит рядом с лампой
Представим мотылька, пролетающего рядом с фонарём. Самая яркая область в его поле зрения теперь находится не над ним, а сбоку. Насекомое инстинктивно наклоняется так, чтобы его спина была обращена к этому свету. Но при наклоне меняется направление подъёмной силы и траектория полёта.
Вместо того чтобы спокойно лететь вперёд, насекомое начинает поворачивать. Лампа остаётся сбоку — насекомое продолжает корректировать положение тела. Так возникает движение вокруг источника света.
Именно это обнаружили исследователи, записывая полёт различных насекомых высокоскоростными камерами и восстанавливая траектории в трёх измерениях. Возле точечного источника света насекомые не направлялись прямо к нему. Они постоянно наклоняли спину в сторону лампы.
Получается неожиданная вещь: насекомое может кружить возле лампы не потому, что пытается до неё добраться. Оно пытается правильно ориентировать собственное тело, но получает неправильную информацию о том, где находится верх.
Почему мотылёк кружит вокруг лампочки
Исследователи обнаружили несколько характерных типов поведения. Первый — движение по орбите.
Если источник находится сбоку, насекомое наклоняет тело к нему. Постоянный наклон заставляет траекторию изгибаться, и насекомое начинает кружить возле лампы. Получается своеобразная ловушка. Каждый новый поворот оставляет источник света в таком положении, которое вызывает следующую корректировку.
Второй вариант возникает, когда насекомое оказывается непосредственно под лампой. Чтобы повернуть спину к яркому источнику, находящемуся сверху, оно начинает резко подниматься. Скорость постепенно уменьшается, насекомое практически останавливается в воздухе, после чего может свалиться вниз.
Исследователи назвали такой тип поведения сваливание — по аналогии с потерей скорости и срывом в полёте. Есть и третий, ещё более странный вариант.
Почему насекомое может перевернуться и упасть
Если насекомое пролетает над яркой лампой, источник света оказывается под ним. Но его система ориентации всё ещё пытается выполнить привычное правило: спина должна быть направлена к наиболее яркой области. В результате насекомое способно начать переворачиваться.
Теперь его спина оказывается обращена вниз — к лампе, — а нормальная ориентация относительно земли нарушается. После этого насекомое может резко потерять высоту и упасть.
В природе подобная ситуация практически невозможна. Ночное небо не находится под летящим насекомым. Искусственный свет создаёт визуальную конфигурацию, к которой эволюционная система управления полётом просто не была приспособлена.
Эксперимент со светом снизу
Одним из наиболее наглядных подтверждений этой гипотезы стал эксперимент, в котором исследователи меняли положение искусственного освещения. Когда ультрафиолетовый свет освещал поверхность сверху, создавая подобие светлого неба, насекомые могли нормально лететь под ней.
Затем эксперимент перевернули. Свет стал поступать снизу. Результат был совершенно другим: насекомые наклонялись, переворачивались и падали в направлении освещённой поверхности. Сам по себе свет не заставлял их обязательно лететь прямо к источнику.
Решающее значение имело то, с какой стороны он находился относительно тела. Такое поведение хорошо согласуется с гипотезой о том, что искусственное освещение нарушает систему определения вертикали.
Значит, версия про Луну оказалась неправильной?
Не совсем. Долгое время одной из наиболее популярных гипотез было поперечное ориентирование по небесному источнику света. Очень далёкий объект, например Луна, практически не меняет своего углового положения при перемещении насекомого.
Поэтому теоретически животное могло бы поддерживать определённый угол относительно Луны и таким образом сохранять направление полёта.
Если вместо далёкой Луны использовать находящуюся в нескольких метрах лампочку, геометрия полностью меняется. Чтобы сохранять тот же угол, насекомому пришлось бы двигаться по искривляющейся траектории. Отсюда и появилось знаменитое объяснение движения мотыльков по спирали вокруг ламп.
Однако наблюдения 2024 года не обнаружили ожидаемого поведения в непосредственной близости от источника. Насекомые не сохраняли фиксированный навигационный угол и не двигались по предсказанной такой моделью спирали. Зато очень устойчиво проявлялась ориентация спиной к свету.
Поэтому для объяснения кружения и попадания насекомых в световую ловушку вблизи лампы дорсальный световой рефлекс сегодня имеет значительно более сильное экспериментальное подтверждение. Но полностью списывать небесную навигацию со счетов тоже рано.
Насекомые действительно способны использовать небесные ориентиры, а механизмы, определяющие их движение к искусственному источнику с большого расстояния, изучены хуже.
Видит ли мотылёк лампу издалека и специально летит к ней?
Вот здесь появляется важное различие между двумя вопросами: почему насекомое не может нормально улететь от лампы, оказавшись рядом с ней и почему оно вообще приблизилось к лампе?
Эксперимент 2024 года очень хорошо объясняет первое, но не доказывает, что тот же механизм полностью отвечает за привлечение насекомых с большого расстояния. Более того, авторы исследования обращают внимание на предыдущий эксперимент, в котором мотыльков выпускали в 85 метрах от источника света.
Из 50 отслеживаемых особей только две закончили полёт непосредственно возле него. Это плохо согласуется с бытовым представлением о лампе как о мощном «магните», который насекомое замечает издалека и целенаправленно летит к нему.
Возможно, значительная часть насекомых просто проходит достаточно близко к источнику света, после чего нарушение ориентации не позволяет им нормально продолжить путь. Но на больших расстояниях могут работать и другие механизмы, в том числе связанные с навигацией.
Поэтому вопрос о том, как именно насекомое впервые оказывается возле света, пока сложнее, чем вопрос о его странном поведении непосредственно возле лампы.
Почему насекомые летят на ультрафиолет
Все источники света действуют на насекомых неодинаково. Зрение насекомых отличается от человеческого. Многие виды хорошо воспринимают коротковолновое излучение, включая ультрафиолет, который человек вообще не видит.
Это одна из причин, почему в специальных световых ловушках для насекомых часто применяют источники с ультрафиолетовой составляющей. Но утверждать, что существует одна универсальная «самая привлекательная длина волны» для всех насекомых, неправильно.
Зрительные системы разных групп отличаются, поэтому реакция зависит от вида, спектра источника, яркости и окружающих условий. Тем не менее в естественном ночном небе коротковолновая составляющая света особенно важна для определения направления вверх.
Искусственный источник с подходящим спектром способен поэтому особенно эффективно вмешиваться в зрительную ориентацию некоторых насекомых.
Почему не все насекомые летят на свет
Если механизм настолько фундаментален, почему вокруг каждой лампы не собираются вообще все ночные насекомые? Потому что реакции разных видов отличаются.
В экспериментах дорсальная ориентация к свету наблюдалась у представителей множества групп, но её выраженность была неодинаковой. Некоторые насекомые демонстрировали значительно меньшую реакцию при определённых условиях.
Кроме того, поведение зависит от состояния самого животного. Насекомое может искать пищу, партнёра, место для откладки яиц или убежище. На его движение одновременно воздействуют запахи, ветер, температура, зрительные ориентиры и множество других сигналов.
Поэтому фраза «все насекомые летят на свет» — такое же упрощение, как утверждение, что все они принимают лампу за Луну. Правильнее говорить, что искусственный свет способен нарушать ориентацию многих летающих насекомых, особенно в ночное время.
Почему днём Солнце не заставляет насекомых кружить
На первый взгляд возникает противоречие. Если насекомые ориентируют спину в сторону яркой области, почему они не начинают кружить вокруг Солнца или Луны? Главное отличие естественного неба от лампы — масштаб и распределение света.
Небо представляет собой огромную светящуюся область над животным. Даже ночью верхняя полусфера обычно остаётся более яркой, чем земля и растительность.
Лампочка же представляет собой небольшой чрезвычайно яркий источник, который может оказаться сбоку, снизу или практически в любой другой точке поля зрения. Она превращает надёжный природный ориентир в ложный сигнал.
Кроме того, зрительная система насекомых не ограничивается одним-единственным рефлексом. В реальных условиях она объединяет множество сигналов, позволяющих поддерживать устойчивый полёт. Именно искусственный точечный источник создаёт особенно необычную для природы ситуацию.
Чем опасен искусственный свет для насекомых
Кружение возле лампы кажется безобидным, но для маленького животного оно может иметь серьёзные последствия. Пока насекомое находится в световой ловушке, оно расходует энергию и теряет время, которое могло использовать для поиска пищи или партнёра.
Освещённое место также делает его более заметным для хищников. Некоторые насекомые сталкиваются с горячими поверхностями, попадают внутрь светильников или просто истощаются после длительного кружения.
Проблема становится особенно заметной в масштабах города. Отдельная лампа влияет на небольшое пространство, но миллионы уличных фонарей, рекламных конструкций, зданий и других источников формируют световое загрязнение, которое изменяет естественную ночную среду.
И речь идёт не только о мотыльках. Искусственное освещение способно влиять на перемещение, питание и размножение различных ночных животных.
Как сделать ночное освещение менее опасным
Результаты новых исследований дают довольно логичную подсказку: особенно нежелателен свет, который попадает в направления, где в природе ночью должен находиться тёмный участок окружающего пространства. Поэтому уличные светильники разумно экранировать так, чтобы они освещали необходимую поверхность, а не светили во все стороны и вверх.
Помогает и очевидное правило — не использовать ночью больше света, чем действительно необходимо.
Имеет значение также спектр освещения. В зависимости от группы насекомых источники с большим количеством коротковолнового и ультрафиолетового излучения могут оказывать более сильное воздействие.
Поэтому борьба со световым загрязнением — это не обязательно жизнь в полной темноте. Во многих случаях достаточно направлять свет туда, где он нужен человеку, и не освещать то, что освещать незачем.
Ссылки по теме:
