反射光的效果巨大程度上取决于它是来自昆虫的下方还是上方。

学分:uux.cn/自然通讯 2024年。

DOI: 10.1038/s41467-024-44785-3

神奇的地球uux.cn据对话 塞缪尔·法比安、杰米·西奥博尔德和亚什·桑德希：这是一项与人类聚集在篝火旁一样古老的观察:晚上的光线会吸引一群不规则地盘旋的昆虫。

在艺术、音乐和文学中，这种奇观是对危险但不可抗拒的吸引力的持久隐喻。

观察它们疯狂的动作真的会让人觉得有些不对劲——这些夜间飞行的飞行员没有寻找食物和躲避捕食者，而是被灯光困住了。

可悲的是，几个世纪以来对所发生的事情的见证几乎没有产生关于为何会发生的确定性。

一束简单的光怎么将快速、精确的导航者变成无助、飞来飞去的俘虏？我们是研究飞行、视觉和进化的研究人员，我们在《自然通讯》上发表的研究中使用了高速跟踪技术来提供答案。

飞蛾扑火？

许多对这种催眠行为的旧解释都没有完全证明。

早期的想法是昆虫可能会被火焰的热量吸引。

这很有趣，因为有些昆虫真的是嗜火的:它们被火吸引，并进化成利用最近燃烧过的区域的条件。

但是灯周围的大多数昆虫不属于这一类，冷光非常吸引它们。

另一种想法是昆虫只是直接被光吸引，这种反应称为趋光性。

许多昆虫走向光明，也许是为了逃避黑暗或陷阱环境。

但是，如果这是对灯周围星团的解释，你可能会认为它们会直接撞上光源。

这一理论无法解释这种疯狂的盘旋行为。

还有一种想法是，当昆虫试图利用天体导航时，它们可能会把附近的光误认为是月亮。

许多昆虫以月亮为参照，在夜间保持它们的航线。

这种策略依赖于当你沿着直线移动时，远处的物体怎么悬停在原地。

稳定的月亮表明你没有无意中转弯，就像你被一阵风袭击时可能发生的那样。

然而，更近的物体似乎不会在天空中跟随你，而是在你经过时漂在你身后。

天体导航理论认为，昆虫努力保持这种光源稳定，在尝试直线飞行失败后急剧转向。

一个优雅的想法，但这个模型预测许多航班将螺旋向内碰撞，这通常与我们看到的轨道不匹配。

那么到底发生了什么？

背对着光

为了详细研究这个问题，我们和我们的同事在伦敦帝国理工学院的实验室和哥斯达黎加的两个野外地点CIEE和物种研究所拍摄了不同光源周围昆虫的高速视频，以精确确定飞行路径和身体姿势。

我们发现他们的飞行模式与任何现有模型都不太匹配。

相反，一大群昆虫总是背对着灯光。

这是一种被称为背光反应的已知行为。

在自然界中，假设来自天空的光线多于来自地面的光线，这种反应有助于昆虫保持正确的飞行方向。

但是将背朝向附近的人造光会改变它们的飞行路线。

就像飞机倾斜转弯一样，有时会滚动到你窗外的地面几乎呈直线状，昆虫也会倾斜转弯。

当它们的背朝向附近的光时，产生的堤岸会让它们绕着光盘旋，盘旋但很少碰撞。

这些轨道只是我们观察到的行为之一。

当昆虫直接在灯光下飞行时，当灯光从它们身后经过时，它们通常会向上拱起，背对着灯泡，直到最后笔直向上飞行时，它们停止飞行并从空中坠落。

更引人注目的是，当直接飞过一盏灯时，昆虫往往会翻转过来，再次背对着灯，但随后突然坠毁。

为何有背光反应？

尽管晚上的光线会伤害其他动物——例如，将迁徙的鸟类转移到城市地区——但较大的动物似乎不会失去它们的垂直方向。

那么，为何昆虫这种最古老、生物最丰富的飞虫会依赖一种让它们如此脆弱的反应呢？

观察到三种不同的转向行为，其中飞虫背对人造光。

学分:uux.cn/自然通讯 2024年。

DOI: 10.1038/s41467-024-44785-3

这可能与它们的体型较小有关。

较大的动物可以通过重力加速度或任何加速度拉动的感觉器官直接感受重力。

例如，人类使用内耳的前庭系统，该系统调节我们的平衡感，通常能让我们很好地判断哪边是向下的。

但是昆虫只有很小的感觉结构。

特别是当它们执行快速飞行动作时，加速度只能提供一个很差的方向指示。

相反，他们似乎在赌天空的亮度。

在现代照明出现之前，天空通常比地面更亮，无论白天还是夜晚，因此它为希望保持稳定方向的小型活跃飞行器提供了相当可靠的提示。

通过诱导昆虫绕圈飞行来破坏这种能力的人造光是最近才出现的。

日益严重的夜间照明问题

随着新技术的传播，遍布晚上的灯光比以往任什么时候候都增加得更快。

随着便宜、璀璨、宽光谱led的引入，许多地区 如大城市再也看不到黑夜了。

昆虫不是唯一受到影响的物种。

光污染扰乱了其他动物、植物和人类的昼夜节律和生理过程，通常会带来严重的处于良好的状态结果

但是被困在灯光下的昆虫似乎受到了最大的伤害。

由于无法获得食物，很容易被捕食者发现，而且容易筋疲力尽，许多动物在天亮前就死去了。

原则上，光污染是最容易解决的问题之一，通常只需扳动开关即可解决。

将户外照明限制为有用的、有针对性的暖光，不超过必要的亮度，并且不超过必要的时间，可以大大改善夜间生态系统的处于良好的状态。

同样对昆虫有益的做法有助于恢复夜空的视野:超过三分之一的世界人口生活在永远看不到银河系的地区。

尽管昆虫在灯光周围盘旋是一种迷人的景象，但当我们让晚上不亮，让它们在夜空下进行它们如此娴熟的活动时，这对昆虫和它们为人类提供的好处肯定更好。