Миграция — одно из удивительных природных явлений, заставляющих исследователей восторгаться инстинктами животных. Особенно завораживает способность насекомых преодолевать огромные расстояния, не имея при этом развития сложных сенсорных фильтров и органов. Одной из таких способностей обладает бабочка Богонг (Agrotis infusa), которая ежегодно совершает масштабный ночной перелёт, ориентируясь с помощью необычного навигационного механизма — звёздного компаса. Бабочка Богонг — крупное ночное насекомое, обитающее в Австралии. Каждую весну миллиарды этих бабочек отправляются в путь к прохладным горным пещерам Австралийского горного массива в юго-восточной части континента, проделывая путь до 1000 километров.
Там они проводят летний период в состоянии покоя, называемом эстивацией. Осенью те же бабочки возвращаются обратно на места размножения, где откладывают яйца и завершают свой жизненный цикл. Навигация Богонгов долгие годы оставалась загадкой. Ранее считалось, что бабочки ориентируются на магнитное поле Земли и визуальные ориентиры на местности. Однако в последнее время учёные обнаружили, что звёзды играют ключевую роль в их способности точно держать курс ночью.
Подобная ориентация с помощью звёздной карты до сих пор почти не изучалась у насекомых. Эксперименты, проведённые учёными в Австралии, подтвердили, что бабочки Богонг способны определять своё положение относительно географических направлений, используя звёздное небо как естественный компас. Для этого в специализированных «симуляторах полёта» исследователи закрепляли бабочек и наблюдали за их поведением в условиях имитации естественного ночного неба без луны. Даже при выключении влияния магнитного поля насекомые удерживали свой сезонно характерный курс — на юг весной и обратно на север осенью. Удивительно, что бабочки не только используют звёзды в ясную ночь, но и способны сохранять направление в облачную погоду, основываясь на магнитном поле Земли.
Таким образом, Богонги применяют двойную систему компасов — звездный и магнитный — которые взаимозаменяют друг друга в зависимости от доступности информации. Если звёзды закрыты облаками, активируется магнитная ориентация и наоборот. Чтобы понять, как именно насекомые «читают» небесные карты, были проведены нейрофизиологические исследования. В мозгу бабочек обнаружены специальные визуальные интернейроны, чувствительные к вращению и конфигурации ночного неба. Эти нейроны особенно активны, когда бабочка направлена на юг, независимо от сезона.
Интересно, что разные типы нейронов реагируют на определённые углы поворота звездного неба, что говорит о сложной обработке навигационной информации. Анатомический анализ показал, что эти нейроны локализованы в трёх ключевых областях мозга: в оптических долях, центральном комплексе и латеральных аксессорных узлах — областях, которые у насекомых ответственны за восприятие визуальных сигналов, ориентацию и управление двигательной активностью. Несмотря на размер мозга, бабочки способны объединять сигналы от звездного неба и магнитного поля, чтобы поддерживать стабильное направление миграции. Более того, учет сезонных изменений в конфигурации звездного неба и условий магнитного поля позволяет им переключаться между ориентационными системами и корректировать маршрут в зависимости от ночного времени и местоположения. Звёздный компас Богонгов, вероятно, основан не столько на отдельных звёздах, сколько на характерных световых особенностях ночного неба, таких как полоса Млечного Пути — яркий звёздный шлейф, хорошо видимый в южном полушарии.
Размеры глаз и чувствительность зрительного аппарата бабочек позволяют им различать яркие области Млечного Пути, служащие им важным ориентиром. Важным аспектом успеха миграции является способность насекомых распознавать постоянное направление в условиях вращения неба из-за суточного вращения Земли. Предполагается, что бабочки либо используют постоянный центр вращения звездного неба (полюс) для определения «север-юг», либо применяют компенсированный во времени звёздный компас, схожий с механизмом у дневных насекомых, ориентирующихся по солнцу. Поддержание направления при смене положения ночных светил чрезвычайно важно, поскольку маршруты миграции охватывают сотни километров и проходят через разнообразные ландшафты. Ошибка в ориентации может привести к пропаже цели миграции — анабиозных пещер в горах или мест размножения.
Польза изучения навигации Богонгов огромна не только с познавательной точки зрения, но и для понимания биоориентации в целом. В отличие от птиц, способных использовать многие карточные признаки неба, бабочки демонстрируют, что даже насекомые способны интегрировать несколько сенсорных систем для длительной навигации. Это открывает новые пути для биомиметики и разработки навигационных систем для робототехники. Кроме того, учитывая глобальное изменение климата и рост светового загрязнения, понимание механизмов ночной навигации у насекомых становится особенно важным. Световая и магнитная антропогенная интерференция могут нарушать их естественные компасы, оказывая влияние на миграционные пути и выживание насекомых.
Научные работы последних лет вооружают нас глубокими знаниями о поведении и нервной анатомии Богонгов. Полевые наблюдения в соотношении с лабораторными исследованиями диагностики нейронных сигнатур и моделированием звездного неба дают комплексное представление о механизмах ориентации. Связь между поведенческими реакциями и активностью отдельных нейронов подчёркивает важность интегративных подходов к изучению навигации. Таким образом, бабочки Богонг представляют собой уникальную модель для изучения ночной миграции и навигации в животном мире. Знания о том, как эти насекомые используют звёздный и магнитный компасы, помогают понять принципы работы навигационных систем, которые эволюционно возникли в условиях ограниченного сенсорного окружения и бескрайнего ночного неба.
Ключевой вывод состоит в том, что звездное небо для Богонгов — не просто красивое явление, а жизненно важный навигационный инструмент, встроенный в их мозг и связанный с функционированием сенсорных систем. Их способность ориентироваться по звёздам — свидетельство высокой адаптивности и изобретательности природы в создании эффективных решений для одной из самых важных задач в жизни — найти путь домой.
