منذ أن بدأ البشر في استخدام النار، تساءلنا لماذا يبدو أن الحشرات لديها انجذاب لا يقاوم للضوء. ومع الاستخدام الحديث للكهرباء، اكتسب اللغز أهمية جديدة، حيث تعطل أضواءنا سلوك الحشرات في جميع أنحاء الكوكب. يزعم العلماء الآن أنهم فهموا سبب انجذاب الحشرات إلى اللهب. الائتمان: سام فابيان
اكتشف العلماء أن الحشرات تدير ظهورها لمصادر الضوء ليلاً، وهو سلوك يشير إلى أن الأضواء الاصطناعية تعطل ملاحتها الطبيعية. يتحدى هذا الاكتشاف، المبني على صور من كاميرات عالية السرعة، المعتقدات السائدة منذ زمن طويل ويسلط 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 خرجت الحشرات، الكبيرة والصغيرة، من الظلام. الفراشات ذات بقع مثل العيون المحدقة على كل جناح. الخنافس المدرعة لامعة. يطير. مرة واحدة، حتى فرس النبي. قام الجميع بنفس الرقصة المنومة والمذهلة حول المصباح كما لو كان متصلاً به بخيط غير مرئي.
وانتشر الحماس بين مجموعة الباحثين، رغم أن هذه الظاهرة لم تكن جديدة عليهم. الفرق هو أن لديهم الآن تكنولوجيا متطورة وكاميرات عالية السرعة – قادرة على التقاط المدارات السريعة المحمومة – لرسم خريطة للحركات التي يصعب تتبعها لمئات الحشرات وكشف أسرار سلوكها الغريب للغاية في العالم. ضوء. الليل.
بدأ المشروع البحثي في مختبر لين حيث يعمل فابيان، ويحتوي على ساحة لالتقاط الحركة مماثلة لتلك المستخدمة في الأفلام، ولكن على نطاق الحشرات فقط. الائتمان: سام فابيان
الكشف عن سلوك الحشرات
ظهرت تفاصيل مفاجئة في البيانات: أثناء الطيران، أبقت الحشرات ظهورها في مواجهة مصدر الضوء الاصطناعي.
قال ياش سوندي، الحاصل على درجة الدكتوراه مؤخرًا في العلوم البيولوجية من جامعة فلوريدا الدولية: “تشاهد مقاطع الفيديو بالحركة البطيئة وترى هذا يحدث مرارًا وتكرارًا”. خريج وباحث ما بعد الدكتوراه الحالي في متحف فلوريدا للتاريخ الطبيعي. “ربما عندما يلاحظ الناس ذلك، كما هو الحال بالقرب من المناور أو أضواء الشوارع، يبدو أنهم يطيرون نحوها مباشرة، ولكن هذا ليس هو الحال.”
هذا السلوك غير المسبوق، الذي نشر في المجلة الاتصالات الطبيعيةيقدم تفسيرًا جديدًا، وفي حين أنه يؤكد أن الضوء يعطل الحشرات، فإنه يقدم أيضًا رؤية جديدة لمشكلة الحفظ هذه.
تم وضع علامات صغيرة على شكل حرف L على طول ظهور العديد من العث واليعسوب. لذلك أثناء تحليقهم حول الضوء، قاموا أيضًا بجمع بيانات حول كيفية التدحرج والدوران والتحرك في الفضاء ثلاثي الأبعاد. الائتمان: سام فابيان
على مدى ملايين السنين، تطورت الحشرات لتصبح متقنة للطيران من خلال الاعتماد على ألمع ما تراه: السماء. واليوم، يضع العالم المستنير غرائزه في حلقة مفرغة. تعتقد الحشرات أن “السماء” الدجالة التي تجدها هي الشيء الحقيقي وتصبح محاصرة في دورة مرهقة تحاول البقاء موجهة. إنه جهد ضائع يتسبب في مناورات خرقاء واصطدامات عرضية مباشرة في الضوء.
الجاذبية والطيران والضوء الاصطناعي
التحكم الجيد في الجاذبية أمر إلزامي لجميع الحيوانات.
وخاصة تلك التي تطير، كالحشرات التي تقوم بمهام طيران يمكن أن تفوق تلك التي يقوم بها الطيارون من البشر. عندما تطير، فإنها تعاني من تسارع سريع لدرجة أن اكتشافها للجاذبية يصبح غير موثوق. إنهم بحاجة إلى السماء، حتى في الليل، لتحديد الاتجاه والتنقل مع الحفاظ على السيطرة في الهواء. ومع ذلك، الضوء الاصطناعي يعطل هذا النظام.
بدأ سوندي في الربط بين رؤية الحشرات والضوء والطيران عندما انضم إلى مختبر الأستاذ المشارك في علم الأحياء بجامعة فلوريدا الدولية جيمي ثيوبالد في عام 2017.
ومع ذلك، بدأ العمل بالفعل عندما وجد مجموعة من المتخصصين في مجالات طيران الحشرات والأنظمة الحسية، عازمين على جمع وطرح طوفان من بيانات الطيران ثلاثية الأبعاد لمعرفة ما تم الكشف عنه، إن وجد.
قامت الحشرات بدورات معقدة حول مصدر ضوء صناعي، وأدارت ظهورها للمصباح الذي بدا أنها غير قادرة على تمييزه عن سماء الليل. الائتمان: سام فابيان
الاكتشافات الرائدة والاعتبارات المستقبلية
ضمت هذه المجموعة Sondhi وTheobald، بالإضافة إلى Sam Fabian وHuai-Ti Lin 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 مماثلة لتلك المستخدمة في الأفلام، ولكن على نطاق الحشرات فقط.
الائتمان: متحف فلوريدا
تم وضع علامات صغيرة على شكل حرف L على طول ظهور العديد من العث واليعسوب. لذلك أثناء تحليقهم حول الضوء، قاموا أيضًا بجمع بيانات حول كيفية التدحرج والدوران والتحرك في الفضاء ثلاثي الأبعاد.
ويقول: “في إحدى التجارب الأولى، سمحت لفراشة صفراء كبيرة تحت جناحها بالإقلاع من يدي وتطير مباشرة فوق لمبة الأشعة فوق البنفسجية وانقلبت على الفور”. “لكننا لم نكن نعرف بعد ذلك ما إذا كان السلوك الذي لاحظناه وقاسناه في المختبر يمكن ملاحظته أيضًا في الطبيعة”.
يتطلب ربط أجهزة التتبع بالحشرات الصغيرة الصبر والبراعة والممارسة. الائتمان: صورة متحف فلوريدا لجيف غيج
ساعد التمويل الذي قدمته ناشيونال جيوغرافيك الفريق على السفر إلى كوستاريكا – وهي دولة غنية بالحشرات – بكاميراتهم لمعرفة ذلك.
في المجمل، جمعوا أكثر من 477 مقطع فيديو يغطي أكثر من 11 رتبة من الحشرات، ثم استخدموا أدوات حسابية لإعادة بناء النقاط على طول مسارات الطيران بشكل ثلاثي الأبعاد. مع بيانات التقاط الحركة، خلص الباحثون إلى أن كل شيء صِنف في الواقع، فإنه يستدير عند تعرضه للضوء، تمامًا مثل الأجنحة الصفراء الكبيرة الموجودة في المختبر.
ولاختبار نظريتهم في البرية، سافر الفريق إلى Estación Biológica Monteverde في كوستاريكا، حيث قاموا بتركيب مصابيح تحت مظلة غابة استوائية مطيرة. الائتمان: ياش سوندي
“إنه سؤال ما قبل التاريخ. قال ثيوبالد: “في الكتابات المبكرة، لاحظ الناس ذلك بالقرب من النار”. “اتضح أن كل تكهناتنا حول سبب حدوث ذلك كانت خاطئة، لذا فهو بالتأكيد أروع مشروع كنت جزءًا منه.”
ورغم أن الدراسة تؤكد أن الضوء يعطل الحشرات، إلا أنها تشير أيضًا إلى أن اتجاهه مهم. الأسوأ هو المصباح المتجه للأعلى أو مجرد المصباح العاري. قد يكون التغليف أو التدريع ضروريًا لتعويض التأثيرات السلبية على الحشرات.
يأتي أكثر أنواع الضوء إزعاجًا للحشرات من المصابيح التي تواجه الأعلى وتلك التي لا تحتوي على طلاء. قد يكون التغليف أو التدريع ضروريًا لتعويض التأثيرات السلبية على الحشرات. الائتمان: سام فابيان
كما فكر الفريق أيضًا في لون الضوء، كما لو أن الألوان الباردة والدافئة لها تأثيرات مختلفة. وبطبيعة الحال، فإن الغموض الذي لا يزال غير مفسر يحيط بالانجذاب للضوء – وكيف يحدث ذلك عبر مسافات كبيرة في المقام الأول.
قال سوندي: “لقد قيل لي من قبل أنه لا يمكنك أن تسأل لماذا أسئلة كهذه، وأنه لا فائدة منها”. “ولكن من خلال المثابرة والعثور على الأشخاص المناسبين، وجدنا إجابة لم يفكر بها أحد منا حقًا، ولكن من المهم جدًا زيادة الوعي بتأثير الضوء على التجمعات السكانية في “الحشرات” وإعلامهم بالتغيرات التي يمكن أن تساعدهم. “
المرجع: “لماذا تتجمع الحشرات الطائرة في الضوء الاصطناعي” بقلم صامويل ت. فابيان، وياش سوندي، وبابلو إي. ألين، وجيمي سي. ثيوبالد، وهواي-تي لين، 30 يناير 2024، الاتصالات الطبيعية.
دوى: 10.1038/s41467-024-44785-3
