Звездный компас богонгов: тайны ночной навигации перелетных мотыльков

Юридические новости

Путешествия животных на большие расстояния всегда вызывали у науки глубокий интерес. Среди множества видов, способных к миграции, богонги — ночные мотыльки, обитающие в Австралии — выделяются своим удивительным умением ориентироваться в пространстве в темное время суток. Их способность использовать звездное небо, играющее роль не только светового фона, но и точного навигационного ориентира, открывает новые горизонты в понимании природных компасов. Богонги совершают ежегодные миграции, преодолевая до тысячи километров, направляясь из разнообразных мест гнездовий к альпийским пещерам в австралийских горах. Там они впадают в состояние летнего покоя, известное как эстивация, спасаясь от летней жары низких равнин.

После нескольких месяцев, когда температура становится более благоприятной, эти же особи возвращаются обратно, чтобы завершить жизненный цикл — отложить яйца и умереть. Проблема для ученых заключалась в том, что мотыльки никогда ранее не посещали конечные точки маршрута — укрытия в горах — и не могли ориентироваться на локальные визуальные ориентиры. Для них был необходим глобальный ориентир, который позволял сохранить направление в течение всей длинной миграции. Последние исследования, проведённые группой учёных под руководством Давида Дрейера, Андреи Адден и Эрика Варранта, выявили удивительный факт: богонги используют звездный компас, различая специфические направления относительно географического севера и юга. Эксперименты проводились как на открытом воздухе, так и в специально оборудованной лаборатории.

Мотыльков подвергали имитации ночного неба с натуральным расположением звезд, а также с повернутым и произвольно перераспределённым звездным фоном. Данные показали, что под естественным звездным небом, даже при отсутствии луны и даже когда магнитное поле Земли было искусственно нейтрализовано, мотыльки сохраняли сезонно соответствующие миграционные направления — весной они направлялись к горам на юг, осенью — обратно на север. При повороте изображения звезд на 180 градусов направление миграции менялось точно на противоположное, а при случайном перераспределении звезд мотыльки теряли ориентацию и не придерживались какого-либо вектора движения. Обнаруженный звездный компас богонгов — исключительное явление в мире беспозвоночных. До недавнего времени считалось, что использование звезд как географического ориентира характерно преимущественно для птиц, некоторых млекопитающих и людей.

Что важно, звезды являются надежным ориентиром не только потому, что расположены в определённых положениях на небе, но и из-за их движения, вызванного вращением Земли. Мотыльки успешно компенсируют это движения, благодаря чему способны сохранять четкое направление на протяжении всей ночи. Возможно, они используют вращение неба вокруг Южного небесного полюса или обладают внутренним «временным компенсатором», аналогичным тому, что описан у бабочек-монашек при ориентировании по солнцу. Кроме звездного компаса, для навигации у богонгов важную роль играет магнитное поле Земли. В облачную погоду, когда звезды и луна закрыты облаками, мотыльки всё равно успешно ориентируются, используя, по всей видимости, магнитокомпасный механизм.

Это свидетельствует о том, что у них имеется интегрированная система навигации, способная переключаться между несколькими источниками информации. В моменты, когда один сигнал становится недоступен или искажен, другой берёт на себя функцию ориентира, обеспечивая стабильность миграционного курса. Ученые также изучили нейронные механизмы, лежащие в основе этой звездной навигации. С помощью внутриклеточных записей удалось выявить высокоспециализированные зрительные нейроны в головном мозге мотыльков, расположенные в нескольких ключевых областях — оптических луковицах, центральном комплексе и боковых придатках мозга. Эти нейроны демонстрируют повышенную активность при определённом вращении звездного неба, будучи сильно ориентированными на конкретные углы, соответствующие направлениям движения мотылька.

Примечательно, что большая часть нейронов показывает максимальную активность, когда мотылек направлен к югу, независимо от времени года. Эксперименты с нейронами показали четыре категории реакций: некоторые нейроны увеличивали или уменьшали частоту импульсов в ответ на вращающийся звездный фон, другие чувствительны к направлению вращения. Это говорит о сложной обработке визуальной информации о расположении звезд и позволяет предположить наличие специализированного нейронного кода, реализующего звездный компас. Исследования в области морфологии нейронов дополнительно подтвердили, что эти клетки связаны с областями, ответственными за обработку пространственной информации и генерацию команд на движение. Фанобразное тело, часть центрального комплекса, известно из других исследований как ключевой центр, где происходит интеграция навигационных данных и формирование направления движения.

Обнаруженные нейроны, реагирующие на звездное небо, оказываются его частью. Но вопросы о том, как именно мозг мотылька учитывает смену времен года, географические особенности и временные сдвиги звездного неба, остаются открытыми. Такая двойная навигационная система позволяет мотылькам сохранять удивительную точность ориентации в ночное время при длительных полетах через австралийские ландшафты. Помимо научного интереса, эти открытия помогают понять общие принципы биологических навигационных систем и адаптаций, которые возникли у видов, ведущих активный образ жизни в темноте. Значение открытий выходит за пределы энтомологии и нейробиологии.

Они могут вдохновить разработку новых технологий автономной навигации и роботов, способных ориентироваться в пространстве, используя слабые и изменчивые природные сигналы. Звездный компас мотыльков показывает, как природа решает задачи навигации, порой превосходя текущие технические решения. С точки зрения экологии и сохранения видов, понимание миграционных путей и факторов, влияющих на ориентирование мотыльков, крайне важно. Популяция богонгов уже сегодня восприимчива к изменениям климата и антропогенным факторам, таким как световое загрязнение, которое может нарушать восприятие звездного неба и магнитных полей. Анализ подобных воздействий поможет разработать меры по защите этих уникальных мигрантов и сохранению богатства природного наследия Австралии.

В заключение, исследования богонгов раскрывают уникальное сочетание биологических механизмов, позволяющих этим ночным насекомым со удивительной точностью пользоваться звездами и магнитным полем для ориентации в пространстве. Эти открытия открывают новый взгляд на навигацию в животном мире и подчеркивают важность междисциплинарных исследований, объединяющих этологию, нейробиологию, физику и экологию. Возможно, в ближайшем будущем мы узнаем еще больше о том, как глубоко и тонко природа умеет использовать невообразимо слабые сигналы вселенной для решения насущных биологических задач.