Как моли Богона ориентируются в ночи: звездный компас в дальних миграциях

Цифровое искусство NFT

Миграция животных — одно из самых завораживающих явлений природы, и часто кажется, что далеко не все тайны этого процесса разгаданы. Среди ночных путешественников Австралии особенное место занимает моль Богона, которая демонстрирует потрясающую способность ориентироваться на большие расстояния в ночное время. Ученые недавно подтвердили, что эти моли используют звездный компас — ориентирование по расположению звезд — для навигации во время своей дальних миграций. Это открытие не только расширяет наши представления о способностях насекомых, но и показывает уникальные нейронные механизмы, лежащие в основе их навигации. Моли Богона (Agrotis infusa) выполняют ежегодные сезонные миграции, преодолевая до тысячи километров.

Весной, при наступлении жаркой погоды на равнинах Юго-Восточной Австралии, миллиарды этих насекомых направляются к избранным прохладным горным пещерам Австралийских Альп, в которые они никогда ранее не попадали. Там они проводят несколько месяцев в состоянии оцепенения, после чего осенью возвращаются назад к своим местам размножения. Удивительно, что моли способны проложить точный маршрут к целевому месту, опираясь исключительно на инстинктивные механизмы навигации. До недавнего времени ученые предполагали, что моли используют магнитное поле Земли в сочетании с визуальными ориентирами для определения направления. Эксперименты в полевых условиях и лабораторные исследования подтвердили эту гипотезу, демонстрируя, что даже при отключении магнитного восприятия моли способны сохранять направление благодаря зрительным сигналам.

Ключем к разгадке стало исследование их поведения под естественным звездным небом и моделями ночного неба в лаборатории. В специальных летательных симуляторах насекомые были помещены под проекцию звездного неба с точным воспроизведением расположения созвездий и Млечного Пути. Моли, лишённые возможности ориентироваться по магнитному полю, проявляли устойчивое направленное поведение, меняя курс в зависимости от сезона миграции. Это указывает на использование звездного компаса, который позволяет им идентифицировать конкретное географическое направление. Ночное небо в южном полушарии представлено яркой полосой Млечного Пути, особенно заметной около созвездия Киля и яркой области туманности Киля.

Эта полоса становится своеобразной ориентирующей линией, которую моли, вероятно, используют для удержания курса. Несмотря на то, что движение звезд по ночному небу обусловлено вращением Земли, моли способны компенсировать изменения положения небесных тел в течение ночи, сохраняя правильный курс — в этом проявляется сложность и совершенство их компаса. Однако загадкой оставалось, каким образом моль распознает звезды и созвездия с помощью своих относительно примитивных глаз. Исследования на нейронном уровне показали, что у этих насекомых есть специализированные зрительные интернейроны, которые реагируют на вращение звездного неба и имеют максимальную активность, когда моль направляется в южном направлении, то есть в сторону миграционного пункта назначения. Эти нейроны локализованы в зрительных центрах мозга, включая оптические доли и центральный комплекс, важнейшую область для пространственной ориентации и навигации в насекомых.

Экспериментальные данные подтверждают, что эти нейроны не просто детектируют любой визуальный стимул, а отличаются избирательностью к определенным конфигурациям звездного неба. При случайном перемешивании звездных точек, то есть разрушении естественного расположения звезд, активность нейронов резко падает, а моли теряют способность к ориентированию. Подобная точность и сложность зрительной обработки свидетельствуют о наличии у моли продвинутого визуального механизма, который в сочетании с магнитным восприятием обеспечивает надежную систему навигации. Исследования под открытым небом показали, что в отсутствие звезд и луны, например при сильной облачности, моли все равно сохраняют ориентировку, используя магнитный компас. Но при ясной ночи именно звездные сигналы берут верх.

Такой двойной способ навигации делает миграции моли Богона более устойчивыми к изменяющимся и неблагоприятным условиям на маршруте. Нейрофизиологические исследования позволяют говорить о сложном сочетании различных типов визуальных нейронов, которые обеспечивают оптимальную обработку звездных ориентиров. Некоторые нейроны возбуждаются, другие – подавляются при прохождении определенных участков ночного неба, а некоторые реагируют специфично на направление вращения небесного купола. Такая многообразная активация служит для точного вычисления направления и формирования команды на изменение курса движения. Сравнение с навигационными механизмами других животных показывает, что использование звездного компаса встречается у птиц, некоторых млекопитающих и даже насекомых, но у большинства последних он ограничивается только короткими ориентирами или интуитивным следованием за яркими световыми зонами.

Моль Богона же демонстрирует уникальную способность использовать звезды для долгосрочной навигации к заранее неопознанному месту назначения. Этот феномен имеет важное значение для понимания эволюции навигационных способностей у насекомых. В свете современных экологических вызовов, включая изменение климата и нарушение природных миграционных путей, знание механизма навигации моли Богона помогает прогнозировать возможные последствия для ее популяций и разработать меры по их сохранению. Исследование звездного компаса моли Богона открывает также перспективы для биологически вдохновленных методов в робототехнике и искусственном интеллекте, особенно в создании автономных систем навигации, способных работать в полевых условиях без спутниковой связи. В заключение можно отметить, что моль Богона является уникальным образцом природы, демонстрирующим высочайший уровень адаптации к ночному образу жизни и миграциям на большие расстояния.

Ее звездный компас — результат сложной нейробиологической организации и интуитивного использования доступных природных ориентиров. Понимание этого механизма расширяет горизонты нашего знания о навигации, не только среди насекомых, но и среди животных в целом.