Duizenden jaren oud mysterie over insecten en licht ‘s nachts eindelijk opgelost

By | February 5, 2024

Sinds mensen vuur hebben gebruikt, vragen we ons af waarom insecten een onweerstaanbare aantrekkingskracht op licht lijken te hebben. Met het moderne gebruik van elektriciteit heeft het mysterie een nieuwe betekenis gekregen nu onze lichten het gedrag van insecten over de hele wereld verstoren. Nu zeggen wetenschappers dat ze ontdekt hebben waarom insecten zich aangetrokken voelen tot de vlam. Fotocredit: Sam Fabian

Wetenschappers hebben ontdekt dat insecten ‘s nachts lichtbronnen de rug toekeren, een gedrag dat erop wijst dat kunstlicht hun natuurlijke navigatie verstoort. Dit resultaat, gebaseerd op hogesnelheidscamerabeelden, daagt lang gekoesterde aannames 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. Motten met vlekken op elke vleugel die op starende ogen lijken. Glanzende gepantserde kevers. Vlieg. Ooit zelfs een bidsprinkhaan. Iedereen voerde dezelfde hypnotiserende, duizelingwekkende dans rond de gloeilamp uit, alsof ze eraan vastzaten met een onzichtbaar touwtje.

De spanning verspreidde zich door 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 de snelle, hectische banen kunnen vastleggen om de moeilijk te volgen bewegingen van honderden insecten in kaart te brengen en geheimen te onthullen over waarom ze zich in de buurt van licht zo vreemd gedragen. ‘s nachts.

Fabian Motion Capture Arena

Het onderzoeksproject begon in het laboratorium van Lin, waar Fabian werkt en een motion capture-arena heeft zoals die in films wordt gebruikt – alleen dan op insectenschaal. Fotocredit: Sam Fabian

Onthullend gedrag van insecten

Uit de gegevens kwam een ​​verrassend detail naar voren: tijdens de vlucht hielden de insecten hun rug naar de kunstmatige lichtbron gekeerd.

“Je bekijkt de video’s in slow motion en ziet het keer op keer gebeuren”, zegt Yash Sondhi, een recente FIU-student in biologische wetenschappen. Afgestudeerde en huidige postdoctorale fellow bij het Florida Museum of Natural History. “Als mensen het opmerken, bijvoorbeeld in de buurt van hun verandaverlichting of een straatlantaarn, lijkt het misschien alsof ze er recht op af vliegen, maar dat is niet het geval.”

Dit nooit eerder gedocumenteerde gedrag werd in het tijdschrift gepubliceerd Libel met markeringen

Op de ruggen van verschillende motten en libellen zijn kleine L-vormige markeringen aangebracht. Dus terwijl ze rond het licht vlogen, verzamelden ze ook gegevens over hoe ze door de driedimensionale ruimte rolden, roteerden en bewogen. Fotocredit: Sam Fabian

In de loop van miljoenen jaren zijn insecten geëvolueerd tot meesters in het vliegen, door te vertrouwen op het helderste wat ze zien: de lucht. Tegenwoordig zet de verlichte wereld zijn instincten op zijn kop. Insecten denken dat de valse ‘hemel’ die ze vinden de echte is en komen terecht in een uitputtende cyclus van proberen georiënteerd te blijven. Het is een vergeefse poging die resulteert in onhandige manoeuvres en af ​​en toe een botsing recht tegen het licht.

Zwaartekracht, vlucht en kunstlicht

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

Vooral vliegende dieren zoals insecten, die vliegprestaties kunnen leveren die die van menselijke piloten kunnen overtreffen. Tijdens het vliegen ervaren ze zo’n hoge versnelling dat hun zwaartekrachtmeting onbetrouwbaar wordt. Ze hebben de lucht nodig, zelfs ‘s nachts, om te weten welke kant ze op gaan en om daarheen te vliegen terwijl ze de controle over de lucht behouden. Kunstlicht verstoort dit systeem echter.

Sondhi begon met het verbinden van de verbindingen tussen het zicht, licht en de vlucht van insecten toen hij in 2017 bij het laboratorium van FIU-assistent biologieprofessor Jamie Theobald kwam.

Maar het werk kwam pas echt op gang 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 analyseren om te zien wat er eventueel uit voortkwam.

Insecten vlogen in complexe revoluties rond een kunstmatige lichtbron

Insecten vlogen in complexe rotaties rond een kunstmatige lichtbron, met hun rug naar de gloeilamp, die ze niet leken te onderscheiden van de nachtelijke hemel. Fotocredit: Sam Fabian

Baanbrekende ontdekkingen en toekomstige overwegingen

Deze groep bestond uit Sondhi en Theobald, evenals Sam Fabian en Huai-Ti Lin van de Kunstmatig insectenbewegingslicht

Fotocredit: Florida Museum

Op de ruggen van verschillende motten en libellen zijn kleine L-vormige markeringen aangebracht. Dus terwijl ze rond het licht vlogen, verzamelden ze ook gegevens over hoe ze door de driedimensionale ruimte rolden, roteerden en bewogen.

“In een van de allereerste experimenten liet ik een grote gele mot zijn vleugels uit mijn hand tillen en rechtstreeks over de UV-lamp vliegen, en hij draaide onmiddellijk ondersteboven”, zei hij. “Maar we wisten toen nog niet of het gedrag dat we in het lab zagen en meten ook in het wild te zien zou zijn.”

Volgapparatuur aan kleine insecten bevestigen

Het bevestigen van volgapparatuur aan kleine insecten vereiste geduld, vaardigheid en oefening. Fotocredit: 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 soorten insecten en gebruikten vervolgens computerhulpmiddelen om de punten langs de 3D-vliegroutes te reconstrueren. Samen met de motion capture-gegevens concludeerden de onderzoekers dat alle resultaten aanwezig zijn Estación Biologica Monteverde in Costa Rica

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. Fotocredit: Yash Sondhi