لغز عمره آلاف السنين حول الحشرات والضوء في الليل تم حله أخيرًا

اكتشف العلماء أن الحشرات تبقي ظهورها أمام مصادر الضوء ليلاً، وهو سلوك يشير إلى أن الأضواء الاصطناعية تعطل ملاحتها الطبيعية. هذه النتيجة، المستندة إلى لقطات كاميرا عالية السرعة، تتحدى المعتقدات السائدة منذ فترة طويلة وتسلط الضوء على تأثير الإضاءة الاصطناعية على سلوك الحشرات والحفاظ عليها.

في الليل في الغابة السحابية في كوستاريكا، قام فريق صغير من العلماء الدوليين بإشعال الضوء وانتظروا. وسرعان ما نزلت الحشرات الكبيرة والصغيرة من الظلام. فراشات بها بقع تشبه العيون غير المترمشة على كل جناح. الخنافس المدرعة لامعة. يطير. مرة واحدة، حتى فرس النبي. قام كل منهم بنفس الرقصة المنومة والمذهلة حول المصباح كما لو كان متصلاً به بخيط غير مرئي.

وانتشرت الإثارة بين مجموعة الباحثين، رغم أن هذه الظاهرة لم تكن جديدة عليهم. الفرق هو أن لديهم الآن تكنولوجيا متطورة وكاميرات عالية السرعة – قادرة على التقاط مدارات سريعة ومسعورة – لرسم خريطة للحركات التي يصعب تتبعها لمئات الحشرات واكتشاف الأسرار المحيطة بأسباب تصرفاتها الغريبة حول الضوء. بالليل.

بدأ المشروع البحثي في ​​مختبر لين حيث يعمل فابيان، ويحتوي على ساحة لالتقاط الحركة مثل النوع المستخدم في الأفلام، بحجم الحشرات فقط. الائتمان: سام فابيان

الكشف عن سلوك الحشرات

ظهرت تفاصيل مفاجئة في البيانات: أثناء الطيران، أبقت الحشرات ظهورها في مواجهة مصدر الضوء الاصطناعي.

يقول ياش سوندي، وهو دكتوراه في العلوم البيولوجية حديث في جامعة فلوريدا الدولية: “إنك تشاهد مقاطع الفيديو بالحركة البطيئة وترى ذلك يحدث مرارًا وتكرارًا”. خريج وباحث ما بعد الدكتوراه الحالي في متحف فلوريدا للتاريخ الطبيعي. “ربما عندما يلاحظ الناس ذلك، كما هو الحال حول مصابيح الشرفات أو مصابيح الشوارع، يبدو أنهم يطيرون نحوها مباشرة، ولكن هذا ليس هو الحال.”

هذا السلوك الذي لم يتم توثيقه من قبل، تم نشره في المجلة اتصالات الطبيعةيقدم تفسيرًا جديدًا، وبينما يؤكد أن الضوء يعطل الحشرات، فإنه يقدم أيضًا نظرة جديدة حول هذا الاهتمام بالحفظ.

تم لصق علامات صغيرة على شكل حرف L على طول ظهور العديد من العث واليعسوب، لذلك عندما تطير حول الضوء، كانت تجمع أيضًا بيانات حول كيفية تدحرجها وتدويرها وتحركها عبر الفضاء ثلاثي الأبعاد. الائتمان: سام فابيان

على مدى ملايين السنين، تطورت الحشرات لتصبح متقنة للطيران من خلال الاعتماد على ألمع ما تراه، وهو السماء. اليوم، يلقي العالم المضاء بغرائزه في حلقة مفرغة. تعتقد الحشرات أن “السماء” الدجالة التي تجدها هي السماء الحقيقية وتقع في فخ دائرة مرهقة تحاول البقاء موجهة. إنه جهد غير مجدي يؤدي إلى مناورات خرقاء واصطدامات عرضية مباشرة في الضوء.

الجاذبية والطيران والضوء الاصطناعي

إن الفهم الجيد للجاذبية أمر إلزامي لجميع الحيوانات.

خاصة تلك التي تحلق، مثل الحشرات التي تقوم بمهام طيران يمكن أن تفوق تلك التي يقوم بها الطيارون من البشر. عند الطيران، فإنهم يشعرون بتسارع سريع لدرجة أن استشعار الجاذبية لديهم يصبح غير موثوق به. إنهم يحتاجون إلى السماء، حتى في الليل، ليعرفوا الاتجاه الذي يتجهون إليه ويبحرون فيه، مع الحفاظ على السيطرة في الهواء. لكن الضوء الاصطناعي يعبث بهذا النظام.

بدأ Sondhi في ربط النقاط بين رؤية الحشرات والضوء والطيران عندما انضم إلى مختبر جيمي ثيوبالد، أستاذ علم الأحياء المساعد بجامعة فلوريدا الدولية، في عام 2017.

ومع ذلك، بدأ العمل بالفعل عندما وجد مجموعة من المتخصصين في مجالات طيران الحشرات والأنظمة الحسية الذين كانوا مصممين على جمع ودراسة طوفان من بيانات الطيران ثلاثية الأبعاد لمعرفة ما تم الكشف عنه، إن وجد.

تطير الحشرات في دورات معقدة حول مصدر الضوء الاصطناعي، محتفظة بظهورها للمصباح الذي يبدو أنها غير قادرة على تمييزه عن سماء الليل. الائتمان: سام فابيان

الاكتشافات الرائدة والاعتبارات المستقبلية

ضمت تلك المجموعة سوندي وثيوبالد، بالإضافة إلى سام فابيان وهواي تي لين من جامعة لندن الامبرياليهوبابلو ألين من مجلس التبادل التعليمي الدولي في مونتيفردي، كوستاريكا.

بدأ المشروع البحثي في ​​مختبر لين حيث يعمل فابيان، ويحتوي على ساحة لالتقاط الحركة مثل النوع المستخدم في الأفلام، بحجم الحشرات فقط.

الائتمان: متحف فلوريدا

تم لصق علامات صغيرة على شكل حرف L على طول ظهور العديد من العث واليعسوب، لذلك عندما تطير حول الضوء، كانت تجمع أيضًا بيانات حول كيفية تدحرجها وتدويرها وتحركها عبر الفضاء ثلاثي الأبعاد.

وقال: “في إحدى التجارب الأولى، سمحت لفراشة صفراء كبيرة تحت الجناح أن تقلع من يدي وتطير مباشرة فوق مصباح الأشعة فوق البنفسجية وانقلبت رأسا على عقب على الفور”. “لكننا لم نكن نعرف بعد ذلك ما إذا كان السلوك الذي رأيناه وقمنا بقياسه في المختبر يمكن رؤيته أيضًا في البرية”.

يتطلب ربط أجهزة التتبع بالحشرات الصغيرة الصبر والبراعة والممارسة. الائتمان: صورة متحف فلوريدا لجيف غيج

ساعد تمويل ناشيونال جيوغرافيك الفريق على السفر إلى كوستاريكا – وهي دولة غنية بحياة الحشرات المتنوعة – مع كاميراتهم لاكتشاف ذلك.

في المجمل، جمعوا أكثر من 477 مقطع فيديو يغطي أكثر من 11 ترتيبًا للحشرات، ثم استخدموا أدوات الكمبيوتر لإعادة بناء النقاط على طول مسارات الطيران ثلاثية الأبعاد. جنبا إلى جنب مع بيانات التقاط الحركة، خلص الباحثون إلى كل شيء صِنف في الواقع، انقلبت رأسًا على عقب عند تعرضها للضوء، تمامًا مثل الجناح الأصفر الكبير الموجود في المختبر.

ولاختبار نظريتهم في البرية، سافر الفريق إلى Estación Biológica Monteverde في كوستاريكا، حيث قاموا بإعداد الأضواء تحت مظلة الغابات الاستوائية المطيرة. الائتمان: ياش سوندي

“لقد كان هذا سؤال ما قبل التاريخ. قال ثيوبالد: “في الكتابات الأولى، كان الناس يلاحظون ذلك حول النار”. “اتضح أن كل تكهناتنا حول سبب حدوث ذلك كانت خاطئة، لذا فإن هذا بالتأكيد هو أروع مشروع كنت جزءًا منه.”

وبينما تؤكد الدراسة أن الضوء يعطل الحشرات، فإنها تشير أيضًا إلى أن اتجاه الضوء مهم. الأسوأ هو المصباح المتجه للأعلى أو مجرد لمبة عارية. قد يكون التكفين أو التدريع أمرًا أساسيًا لتعويض التأثيرات السلبية على الحشرات.

يأتي نوع الضوء الأكثر إزعاجًا للحشرات من المصابيح الموجهة للأعلى وتلك التي تفتقر إلى غطاء. قد يكون التكفين أو التدريع أمرًا أساسيًا لتعويض التأثيرات السلبية على الحشرات. الائتمان: سام فابيان

يفكر الفريق أيضًا في الألوان الفاتحة، كما لو كانت الألوان الباردة مقابل الألوان الدافئة لها تأثيرات مختلفة. وبطبيعة الحال، فإن اللغز الذي لا يزال غير مفسر يحيط بالانجذاب للضوء، وكيف يحدث ذلك في المقام الأول عبر مسافات بعيدة.

قال سوندي: “لقد قيل لي من قبل أنك لا تستطيع أن تسأل لماذا أسئلة كهذه، وأنه لا فائدة منها”. “لكن من خلال مثابرتنا والعثور على الأشخاص المناسبين، توصلنا إلى إجابة لم يفكر بها أحد منا حقًا، ولكن هذا مهم جدًا لزيادة الوعي حول كيفية تأثير الضوء على مجموعات الحشرات وإبلاغ التغييرات التي يمكن أن تساعدهم”.

المرجع: “لماذا تتجمع الحشرات الطائرة عند الضوء الاصطناعي” بقلم صامويل ت. فابيان، وياش سوندي، وبابلو إي. ألين، وجيمي سي. ثيوبالد، وهواي تي لين، 30 يناير 2024، اتصالات الطبيعة.
دوى: 10.1038/s41467-024-44785-3