昆虫と夜の光に関する数千年にわたる謎がついに解けた

科学者たちは、昆虫が夜間に光源に背を向けないことを発見しました。これは、人工の光が昆虫の自然な航行を妨げていることを示唆する行動です。 高速カメラの映像に基づいたこの発見は、長年信じられてきたことに疑問を投げかけ、昆虫の行動と保護に対する人工照明の影響を浮き彫りにしました。

コスタリカの雲霧林の夜、国際科学者の小さなチームが明かりをつけて待っていました。 やがて暗闇から大小の虫たちが降りてきた。 それぞれの羽に瞬きしない目のような斑点を持つ蝶。 光沢のある装甲甲虫。 彼は飛ぶ。 かつてはカマキリも。 彼らはそれぞれ、まるで目に見えない糸でランプにつながっているかのように、ランプの周りで同じ催眠術のようなめまいのするようなダンスをしました。

この現象は彼らにとって新しいことではありませんでしたが、研究者グループの間に興奮が広がりました。 違いは、彼らが現在、高度な技術と、高速で熱狂的な軌道を捉えることができる高速カメラを備えており、追跡するのが難しい何百もの昆虫の動きをマッピングし、光の周りでのおかしな行動の理由をめぐる秘密を解明できることです。 夜に。

研究プロジェクトは、フェビアン氏が働くリン氏の研究室で始まった。そこには、映画で使用されるような、昆虫ほどの大きさしかないモーションキャプチャーアリーナがある。 クレジット: サム・ファビアン

昆虫の行動の検出

データから驚くべき詳細が明らかになりました。昆虫は飛行中、人工光源に背中を向け続けていました。

フロリダ国際大学で生物学の博士号を取得したばかりのヤシュ・ソンディ氏は、「スローモーションビデオを見ると、それが何度も繰り返されるのがわかります」と語る。 フロリダ自然史博物館の大学院生であり、現在博士研究員。 「ポーチライトや街路灯の周りなど、人々がそれに気づくと、真っすぐに向かって飛んでくるように見えるかもしれませんが、そうではありません。」

この行動はこれまで文書化されていなかったが、雑誌に掲載された。 ネイチャーコミュニケーションズこれは新しい説明を提供し、光が昆虫を不活性化することを裏付けると同時に、この保護への関心に対する新たな見方も提供します。

多くの蛾やトンボの背中には小さな L 字型のタグが貼り付けられており、光の周りを飛ぶ際に、どのように転がったり、回転したり、三次元空間を移動したりするかについてのデータも収集していました。 クレジット: サム・ファビアン

何百万年もの間、昆虫は目に見える最も明るいもの、つまり空を頼りに飛行をマスターするように進化してきました。 今日、光に満ちた世界は本能をループさせます。 昆虫たちは、自分たちが見つけた偽者の「空」が本物であると信じており、方向性を維持しようとする疲れ果てるサイクルに閉じ込められます。 それは無駄な努力であり、結果として不器用な操作をしたり、時折光に正面衝突したりすることになる。

重力、飛行、人工光

重力をよく理解することは、すべての動物にとって必須です。

特に、人間のパイロットが実行する飛行タスクを超える可能性のある飛行タスクを実行する昆虫など、飛行するもの。 飛行中に非常に急激な加速を感じるため、重力の感知が信頼できなくなります。 彼らは、空中での制御を維持しながら、どの方向に曲がって航行すべきかを知るために、たとえ夜であっても空を必要とします。 しかし、人工の光がこのシステムを台無しにします。

ソンディ氏は、2017 年にフロリダ国際大学の生物学助教授ジェイミー セオバルド氏の研究室に加わったとき、昆虫の視覚、光、飛行の間の点を結び始めました。

しかし、実際に研究が始まったのは、昆虫の飛行と感覚システムの分野で、大量の 3D 飛行データを収集して研究し、何が明らかになったのかを確認しようと決意した専門家のグループを見つけたときでした。

昆虫は人工光源の周囲を複雑な円を描いて飛び回り、夜空と見分けがつかないように見えるランプを背にしている。 クレジット: サム・ファビアン

先駆的な発見と今後の考察

このグループには、サンディとテオバルド、サム・ファビアンとファイ・ティ・リンが含まれていました。 インペリアル・カレッジ・ロンドンコスタリカのモンテベルデにある国際教育交換評議会のパブロ・アレン氏。

研究プロジェクトは、フェビアン氏が働くリン氏の研究室で始まった。そこには、映画で使用されるような、昆虫ほどの大きさしかないモーションキャプチャーアリーナがある。

クレジット: フロリダ博物館

多くの蛾やトンボの背中には小さな L 字型のタグが貼り付けられており、光の周りを飛ぶ際に、どのように転がったり、回転したり、三次元空間を移動したりするかについてのデータも収集していました。

「最初の実験の1つで、翼の下にある大きな黄色い蝶を手から離陸させ、UVランプの真上を飛行させたところ、即座にひっくり返りました」と彼は語った。 「しかし、私たちが実験室で観察し測定した行動が野生でも見られるかどうかは、当時はわかりませんでした。」

トラッカーを小さな昆虫に取り付けるには、忍耐、器用さ、そして練習が必要です。 クレジット: フロリダ博物館、写真提供: Jeff Gage

ナショナル ジオグラフィックの資金提供により、研究チームはさまざまな昆虫が生息する豊かな国であるコスタリカにカメラを持って赴き、調査を行いました。

彼らは、11 以上の昆虫の目をカバーする合計 477 以上のビデオを収集し、コンピューター ツールを使用して飛行経路に沿ったポイントを 3D で再構築しました。 モーション キャプチャ データと組み合わせて、研究者たちはすべてを解明しました 分類する 実際、実験室にある大きな黄色い翼と同じように、光が当たると上下逆さまになりました。

彼らの理論を実際にテストするために、チームはコスタリカのエスタシオン・バイオロジカ・モンテベルデに行き、熱帯雨林の樹冠の下に照明を設置しました。 クレジット: ヤシュ・ソンディ

「これは先史時代の疑問でした。初期の著作では、人々は火事の近くでこれに気づきました。なぜこれが起こったのかについての私たちの推測はすべて間違っていたことが判明しました。したがって、これは間違いなく私がこれまでに最もクールなプロジェクトです」とテオバルド氏は述べました。の一部でした。」

この研究は、光が昆虫を不活性化することを確認する一方で、光の方向が重要であることも示唆している。 最悪の場合は、アップライトまたは単なる裸電球です。 昆虫に対する悪影響を相殺するには、覆いや遮蔽が鍵となる可能性があります。

昆虫にとって最も不快な光は、上向きの電球や日陰のない電球から発せられます。 昆虫に対する悪影響を相殺するには、覆いや遮蔽が鍵となる可能性があります。 クレジット: サム・ファビアン

チームはまた、寒色と暖色が異なる効果を持つかのように、明るい色についても考えています。 もちろん、光への引力や、そもそもこれほど遠く離れたところで光がどのようにして起こるのかについては、まだ説明されていない謎が残っています。

「以前、そのような理由を尋ねてはいけないし、意味がないと言われたことがあります」とソンディ氏は語った。 「しかし、私たちは忍耐力と適切な人材を見つけることで、誰も考えもしなかった答えを導き出しました。これは、光が昆虫の個体数にどのような影響を与えるかについての意識を高め、昆虫を助ける変化を知らせるために非常に重要です。」

参考文献：「なぜ飛行昆虫は人工光の下に集まるのか」サミュエル T. ファビアン、ヤシュ ソンディ、パブロ E. アレン、ジミー C. テオバルド、ファイ・ティ・リン、2024 年 1 月 30 日、 ネイチャーコミュニケーションズ。
土井: 10.1038/s41467-024-44785-3