Это наблюдение сделали уже очень давно — ещё когда люди стали собираться вокруг костров: свет в ночное время может привлечь беспорядочно кружащую стайку насекомых. В искусстве, музыке и литературе это зрелище является устойчивой метафорой опасного, но непреодолимого влечения. И при наблюдении за их бешеными движениями действительно возникает ощущение, что что-то не так: вместо того чтобы искать пищу и уходить от хищников, эти ночные летуны попадают в световую ловушку.
К сожалению, столетия наблюдений за происходящим не дали полной уверенности в том, почему это происходит. Как простой свет превращает быстрых, точных навигаторов в беспомощных, порхающих пленников? Мы исследователи, изучающие полёт, зрение и эволюцию, и в исследовании, опубликованном в журнале Nature Communications, мы использовали высокоскоростные методы слежения, чтобы найти ответ.
Мотыльки и пламя
Многие старые объяснения этого гипнотического поведения не выдержали проверки временем. Вначале предполагалось, что насекомых привлекает жар пламени. Это было интересно, поскольку некоторые насекомые действительно являются пирофилами: их привлекает огонь, и они эволюционировали, чтобы выгодно пользоваться условиями, сформировавшимися в местах недавних пожаров. Но большинство насекомых, обитающих в пределах досягаемости светильника, не относятся к этой категории, а прохладный свет их привлекает не хуже горячего.
Другая мысль заключалась в том, что насекомых просто напрямую привлекает свет — такая реакция называется фототаксисом. Многие насекомые движутся к свету, возможно, спасаясь от темноты или опасности. Но если бы это было объяснением скоплений насекомых вокруг света, можно было бы ожидать, что они натолкнутся прямо на источник. Эта теория не объясняет их круговые движения вокруг источника света.
Ещё одна идея заключалась в том, что насекомые могли принять близкий свет за луну, пытаясь использовать навигацию по небу. Многие насекомые ориентируются на луну, чтобы держать курс ночью.
Эта стратегия основана на том, что находящиеся на большом расстоянии объекты кажутся неподвижными, когда вы двигаетесь по прямой траектории. Неподвижная луна подтверждает, что вы не совершили никаких непреднамеренных поворотов, как это может произойти с насекомым, например, при сильном порыве ветра. Однако более близкие объекты не следуют за вами по небу, а остаются позади, когда вы пролетаете мимо них.
Согласно теории небесной навигации, насекомые стараются удержать этот источник света на месте, резко поворачивая в неудачной попытке лететь прямо. Элегантная идея, но эта модель предсказывает, что полёты должны проходить по уменьшающейся спирали, ведущей к столкновению с источником света, что обычно не соответствует наблюдаемым траекториям движения насекомых. Так что же происходит на самом деле?
Поворачиваясь спиной к свету
Чтобы детально изучить этот вопрос, мы с коллегами снимали высокоскоростные видеоролики, наблюдая за поведением насекомых вблизи различных источников света, чтобы точно определить траекторию полёта и позу их тел. Делали мы это как в лаборатории Имперского колледжа Лондона, так и в двух полевых лабораториях в Коста-Рике, в CIEE и Estación Biológica. Мы обнаружили, что траектория полёта насекомых не объясняется ни одной из существующих моделей.
Искусственное освещение в ночное время нарушает нормальный режим полёта насекомых. В этом видеоролике показан орбитальный мотив поведения, при котором насекомые кружат вокруг света.
Напротив, насекомые самых различных разновидностей постоянно направляли свои спины в сторону света. Это известное поведение, называемое спинной реакцией на свет. В природе обычно с неба падает больше света, чем с земли, и такая реакция помогает насекомым сохранять правильную ориентацию для полёта.
Но если направить спины в сторону близкого искусственного освещения, то траектория их полёта изменится. Насекомые поворачивают подобно тому, как самолёты закладывают виражи для поворота, иногда разворачиваясь так, что земля за окном кажется почти вертикальной. Когда насекомые поворачиваются спиной к близко расположенному свету, то в результате начинают описывать траекторию вокруг него, постоянно кружась, но редко сталкиваясь с источником.
Эти орбитальные траектории были лишь одним из видов поведения, которые мы наблюдали. Когда насекомые пролетали прямо под лампой, то сразу после пролёта они часто начинали забирать вверх, держась спиной к лампе, и, в конце концов, перейдя на вертикальную траекторию, они замирали и падали вниз. И что было ещё более убедительно, пролетая прямо над светом, насекомые, как правило, переворачивались вверх ногами, опять-таки поворачивая спину к свету, после чего резко теряли скорость и падали.
Зачем нужна спинная реакция на свет?
Хотя свет ночью может вредить другим животным, например, привлекать перелётных птиц в городские районы, более крупные животные, похоже, не теряют вертикальной ориентации. Так почему же насекомые, старейшая и наиболее богатая видами группа летающих животных, используют реакцию, которая делает их настолько уязвимыми?
Возможно, это связано с их маленьким размером. Более крупные животные могут ощущать гравитацию непосредственно с помощью органов чувств. Люди, например, используют вестибулярную систему внутреннего уха, которая регулирует наше чувство равновесия и обычно даёт нам хорошее представление о том, в какой стороне находится низ.
Но у насекомых сенсорные структуры совсем небольшие. И особенно когда они совершают быстрые манёвры в полёте, ускорение даёт лишь слабое представление о том, в какой стороне низ. Вместо этого они, похоже, ориентируются по яркому небу.
До появления современного освещения небо обычно было ярче земли, как днём, так и ночью, поэтому оно служило достаточно надёжным ориентиром для маленького активного летуна, надеющегося сохранить устойчивую ориентацию. Искусственное освещение, которое нарушает эту способность, побуждая насекомых летать по кругу, появилось сравнительно недавно.
Растущая проблема ночного освещения
По мере распространения новых технологий ночное освещение становится всё более распространённым. С появлением дешёвых ярких светодиодов широкого спектра действия во многих районах, например в крупных городах, никогда не бывает тёмной ночи.
Насекомые — не единственные существа, страдающие от этого. Световое загрязнение нарушает циркадные ритмы и физиологические процессы у других животных, растений и людей, что часто имеет серьёзные последствия для здоровья.
Но хуже всего приходится насекомым, оказавшимся в световой ловушке. Не имея возможности добыть пищу, легко замечаемые хищниками и подверженные истощению, многие из них погибают ещё до наступления утра.
В принципе, световое загрязнение — одна из самых простых вещей, которую можно исправить, зачастую просто щёлкнув выключателем. Ограничив наружное освещение полезным, направленным, тёплым светом, яркость и длительность свечения которого не превышает необходимую, можно значительно улучшить здоровье ночных экосистем. И те же методы, которые полезны для насекомых, помогают восстановить вид на ночное небо: более трети населения Земли живёт в районах, где Млечный Путь не видно никогда.
Хотя насекомые, кружащие вокруг фонаря, представляют собой захватывающее зрелище, для насекомых и пользы, которую они приносят людям, конечно, будет лучше, если мы оставим ночь неосвещённой и позволим им заниматься тем, что они так мастерски делают под тёмным ночным небом.
