Een duizenden jaren oud mysterie over insecten en licht 's nachts is eindelijk opgelost

Wetenschappers hebben ontdekt dat insecten 's nachts met hun rug naar lichtbronnen staan, een gedrag dat erop wijst dat kunstlicht hun natuurlijke navigatie verstoort. Deze bevinding, gebaseerd op hogesnelheidscamerabeelden, daagt langgekoesterde overtuigingen uit en benadrukt de impact van kunstlicht op het gedrag en het behoud van insecten.

'S Nachts deed een klein team van internationale wetenschappers in het nevelwoud van Costa Rica het licht aan en wachtte. Al snel daalden grote en kleine insecten uit de duisternis neer. Vlinders met vlekken die lijken op niet-knipperende ogen op elke vleugel. Glanzende gepantserde kevers. Hij vliegt. Eén keer zelfs een bidsprinkhaan. Ieder van hen deed dezelfde hypnotiserende, duizelingwekkende dans rond de lamp alsof ze er door een onzichtbare draad mee verbonden waren.

De opwinding verspreidde zich onder de groep onderzoekers, ook al was dit fenomeen niet nieuw voor hen. Het verschil is dat ze nu beschikken over geavanceerde technologie en hogesnelheidscamera's – die snelle, hectische banen kunnen vastleggen – om de moeilijk te volgen bewegingen van honderden insecten in kaart te brengen en de geheimen te ontdekken rond de redenen voor hun capriolen rond licht. 's Nachts.

Het onderzoeksproject begon in Lin's laboratorium waar Fabian werkt, dat een arena voor bewegingsregistratie heeft zoals gebruikt in films, alleen zo groot als insecten. Krediet: Sam Fabian

Detectie van insectengedrag

Uit de gegevens kwam een ​​verrassend detail naar voren: tijdens het vliegen hielden de insecten hun rug naar de kunstmatige lichtbron gericht.

“Je kijkt naar slow motion-video’s en ziet het keer op keer gebeuren”, zegt Yash Sondhi, onlangs gepromoveerd in biologische wetenschappen aan de Florida International University. Afgestudeerd en huidig ​​postdoctoraal onderzoeker bij het Florida Museum of Natural History. “Misschien lijken mensen er recht op af te vliegen als mensen het opmerken, zoals bij verandaverlichting of straatlantaarns, maar dat is niet het geval.”

Dit gedrag, dat nog niet eerder was gedocumenteerd, werd in het tijdschrift gepubliceerd NatuurcommunicatieHet biedt een nieuwe verklaring, en hoewel het bevestigt dat licht insecten inactiveert, biedt het ook een nieuwe kijk op dit natuurbehoudsprobleem.

Op de ruggen van veel motten en libellen werden kleine L-vormige tags geplakt, dus toen ze rond het licht vlogen, verzamelden ze ook gegevens over hoe ze door de driedimensionale ruimte rolden, draaiden en bewogen. Krediet: Sam Fabian

Gedurende miljoenen jaren zijn insecten geëvolueerd om het vliegen onder de knie te krijgen door te vertrouwen op het helderste wat ze kunnen zien: de lucht. Tegenwoordig gooit de verlichte wereld haar instincten in de war. De insecten geloven dat de bedrieglijke 'hemel' die ze vinden de echte is en raken verstrikt in een uitputtende cyclus waarin ze proberen georiënteerd te blijven. Het is een vergeefse poging die resulteert in onhandige manoeuvres en af ​​en toe een frontale botsing tegen het licht.

Zwaartekracht, vlucht en kunstlicht

Een goed begrip van de zwaartekracht is voor alle dieren verplicht.

Vooral degenen die vliegen, zoals insecten die vliegtaken uitvoeren die groter kunnen zijn dan die van menselijke piloten. Tijdens het vliegen voelen ze zo'n snelle versnelling dat hun zwaartekrachtwaarneming onbetrouwbaar wordt. Ze hebben de lucht nodig, zelfs 's nachts, om te weten in welke richting ze moeten draaien en navigeren, terwijl ze de controle in de lucht behouden. Maar kunstlicht knoeit met dit systeem.

Sondhi begon met het verbinden van de punten tussen het zicht, het licht en de vlucht van insecten toen hij in 2017 bij het laboratorium van Jamie Theobald, assistent-professor biologie aan de Florida International University, kwam werken.

Het werk begon echter pas echt toen hij een groep specialisten op het gebied van insectenvluchten en sensorische systemen vond die vastbesloten waren een stortvloed aan 3D-vluchtgegevens te verzamelen en te bestuderen om te zien wat er eventueel werd onthuld.

De insecten vliegen in complexe cirkels rond de kunstmatige lichtbron en houden hun rug naar de lamp, die ze niet lijken te kunnen onderscheiden van de nachtelijke hemel. Krediet: Sam Fabian

Baanbrekende ontdekkingen en toekomstige overwegingen

Tot deze groep behoorden Sundy en Theobald, evenals Sam Fabian en Huai Ti Lin Imperial College Londenen Pablo Allen van de Council for International Educational Exchange in Monteverde, Costa Rica.

Het onderzoeksproject begon in Lin's laboratorium waar Fabian werkt, dat een arena voor bewegingsregistratie heeft zoals gebruikt in films, alleen zo groot als insecten.

Krediet: Florida Museum

Op de ruggen van veel motten en libellen werden kleine L-vormige tags geplakt, dus toen ze rond het licht vlogen, verzamelden ze ook gegevens over hoe ze door de driedimensionale ruimte rolden, draaiden en bewogen.

“In een van de eerste experimenten liet ik een grote gele vlinder onder de vleugel uit mijn hand opstijgen en rechtstreeks over de UV-lamp vliegen, waarna hij onmiddellijk ondersteboven draaide”, zei hij. “Maar we wisten toen nog niet of het gedrag dat we in het laboratorium zagen en meten ook in het wild te zien was.”

Het bevestigen van trackers aan kleine insecten vereist geduld, behendigheid en oefening. Krediet: Florida Museum-foto door Jeff Gage

Dankzij financiering van National Geographic kon het team met hun camera's naar Costa Rica reizen, een land dat rijk is aan divers insectenleven, om daar meer over te weten te komen.

In totaal verzamelden ze meer dan 477 video's van meer dan 11 insectenorden, en gebruikten vervolgens computerhulpmiddelen om punten langs de vliegroutes in 3D te reconstrueren. Gecombineerd met motion capture-gegevens kwamen de onderzoekers er allemaal achter Classificeren Sterker nog, ze draaiden ondersteboven als ze aan licht werden blootgesteld, net als de grote gele vleugel in het laboratorium.

Om hun theorie in het wild te testen, reisde het team naar Estación Biológica Monteverde in Costa Rica, waar ze lampen opstelden onder het bladerdak van een tropisch regenwoud. Krediet: Yash Sondhi

“Dit was een prehistorische vraag. In de vroege geschriften merkten mensen dit rond een vuur”, zei Theobald. “Al onze speculaties over waarom dit gebeurde bleken verkeerd te zijn, dus dit is absoluut het coolste project dat ik ooit heb gedaan. deel van uit geweest.”

Hoewel de studie bevestigt dat licht insecten inactiveert, suggereert het ook dat de richting van het licht ertoe doet. Het ergste is een uplight of gewoon een kale lamp. Het omhullen of afschermen kan van cruciaal belang zijn om de negatieve effecten op insecten te compenseren.

Het soort licht dat het meest hinderlijk is voor insecten, komt van lampen die naar boven gericht zijn en lampen die geen schaduw hebben. Het omhullen of afschermen kan van cruciaal belang zijn om de negatieve effecten op insecten te compenseren. Krediet: Sam Fabian

Het team denkt ook aan lichtere kleuren, alsof koele en warme kleuren verschillende effecten hebben. Het nog steeds onverklaarde mysterie omringt natuurlijk de aantrekking tot licht, en hoe dit in de eerste plaats over zulke grote afstanden gebeurt.

'Er is mij al eerder verteld dat je zulke vragen niet kunt stellen, en dat het geen zin heeft,' zei Sondhi. “Maar door ons doorzettingsvermogen en het vinden van de juiste mensen kwamen we met een antwoord waar niemand van ons echt over had nagedacht, maar dat zo belangrijk is om het bewustzijn te vergroten over hoe licht insectenpopulaties beïnvloedt en om veranderingen te informeren die hen kunnen helpen.”

Referentie: “Waarom komen vliegende insecten samen onder kunstlicht” door Samuel T. Fabian, Yash Sondhi en Pablo E. Allen en Jimmy C. Theobald, Huai Ti Lin, 30 januari 2024, Natuurcommunicatie.
doi: 10.1038/s41467-024-44785-3