В мире насекомых существует множество удивительных примеров навигации, позволяющей животным ориентироваться в пространстве на большие расстояния. Одним из наиболее впечатляющих является миграция богонговых молей (Agrotis infusa) — уникальных представителей фауны Австралии, способных совершать многокилометровые перелеты в ночное время суток, используя звездное небо в качестве компаса. Их поведение и способность ориентироваться на звезды открывают новые горизонты в изучении биологических навигационных механизмов и показывают сложность адаптации даже самых маленьких существ к вызовам окружающей среды. Богонговые моли — эндемики Австралии, которые совершает сезонные миграции длиной до 1000 километров. Весной молодые взрослые особи покидают свои места рождения, расположенные в юго-восточной части континента, направляясь в горные районы Австралийских Альп.
Там в высокогорных пещерах они проводят несколько месяцев летней спячки, называемой эстивацией. С наступлением осени те же самые особи делают обратный путь к местам спаривания и размножения, завершая жизненный цикл. Уникальной особенностью этого пути является то, что моли никогда не посещают конечные пункты до начала своих миграций — их способность успешно добираться до нужного места заложена генетически. На протяжении десятилетий ученые изучали способы ориентации богонговых молей во время ночных перелетов и пытались понять, какие сигналы окружающей среды служат для них ориентирами. Исследования показывают, что моли используют комбинацию нескольких природных компасов — земное магнитное поле и звездное небо.
Эти два механизма работают дополняя друг друга и обеспечивают надежную навигацию в различных условиях. Важным открытием стала способность богонговых молей воспринимать и использовать ориентиры, связанные с созвездиями и ярким полосатым светом Млечного Пути, характерным для ночного неба Австралии. В отличие от некоторых других ночных ночных существ, которые ориентируются преимущественно по Луне или магнитному полю, моли способны анализировать сложные структуры звездного неба, выделять географические направления и корректировать свой маршрут в зависимости от сезона и времени ночи. Экспериментально это было подтверждено с помощью специально разработанных летных симуляторов, где животные могли летать в условиях естественного звездного неба или его имитации, а также при отключении магнитного поля. Результаты показали, что даже при отсутствии магнитного поля моли сохраняли сезонно характерное направление полета, используя исключительно звездные ориентиры.
Если звезды на небе перемещались или их проекция изменялась на 180 градусов, поведение соответственно менялось, что еще раз было доказательством того, что звезды служат для них настоящим навигационным компасом. Возникает вопрос — как именно работает этот звездный компас на нейронном уровне? Для ответа на него ученые провели электрофизиологические исследования мозга богонговых молей. В результате была обнаружена группа специализированных нейронов, расположенных в различных отделах мозга, отвечающих за обработку визуальной информации и особенно за навигацию. Некоторые из этих нейронов активно реагируют на вращение изображения ночного неба, показывая максимальную активность, когда изображение соответствует определенному направлению — например, когда мотылек «смотрит» на юг. Такие нейроны проявляют устойчивое и специфическое реагирование на положение звезд и световые узоры Млечного Пути, а при показе случайно расположенных звездных образов они теряют такую направленность, что указывает на высокую избирательность к природным ориентирам.
Более того, архитектура мозга богонговых молей включает в себя области, сходные с так называемым центральным комплексом, известным как важный центр навигации у многих насекомых. Здесь формируются представления о направлении движения и пространстве, а также происходит интеграция информации от разных сенсорных систем. Нейроны, участвующие в восприятии звездного неба, связаны с областями, отвечающими за осуществление моторных команд, что обеспечивает возможность успешного изменения направления полета в реальном времени на основе звездной ориентации. Такой сложный и точный механизм навигации, основанный на звездных ориентирах, до сих пор не документировался у беспозвоночных в подобной форме. Ранее считалось, что только некоторые птицы и млекопитающие используют звездное небо для определения географического направления во время миграции.
Открытие звездного компаса у богонговых молей кардинально расширяет понимание возможностей насекомых и подчеркивает роль визуальных и магнитных сигналов в навигационный комплекс этих удивительных существ. Более того, биоценоз, в который вовлечены богонговые моли, нельзя рассматривать без учета их миграций и уникальной навигации. Эти насекомые играют важную роль в экосистемах, перенося питательные вещества и служа пищей для различных птиц и животных. Понимание способов их ориентации и перемещения способствует не только научному прогрессу, но и сохранению биологического разнообразия, особенно с учетом угроз изменения климата и разрушений естественных мест их обитания. Изучение звездного компаса богонговых молей также открывает новые перспективы для биомиметической инженерии и создания автономных навигационных систем, вдохновленных животным миром.
Возможность ориентироваться по сложным визуальным паттернам в условиях ограниченной видимости и отсутствия спутниковых систем GPS уже сейчас крайне востребована в технологиях беспилотных летательных аппаратов, подводных роботов и других устройств. Кроме того, вопросы интеграции магнитных и визуальных стимулов, коррекции направления с учетом времени суток и сезона, а также адаптация к вариациям звездного неба лежат на стыке нейронауки, орнитологии, энтомологии и физики, что делает эту тему междисциплинарной и привлекательной для дальнейших исследований. В конечном итоге способность богонговых молей использовать звездный компас является не просто удивительным примером навигации у насекомых, а важным ключом к пониманию эволюции навигационных стратегий и взаимодействия организмов с окружающей средой. В эпоху стремительных экологических изменений и урбанизации изучение таких явлений становится необходимым для разработки мер сохранения и восстановления природных процессов, находящихся под угрозой.
