Мотылёк Богона (Agrotis infusa) – уникальный представитель ночных насекомых Австралии, обладающий способностью совершать поразительные миграции на огромные расстояния. Эти мотыльки ежегодно преодолевают пути длиной до тысячи километров, направляясь из своих привычных мест обитания к ограниченному числу прохладных пещер в Австралийских Альпах, где они проводят летний период в состоянии спячки, называемой эстивацией. Загадка их пути привлекла внимание учёных, стремящихся понять, каким образом мотыльки ориентируются в ночном пространстве и находят свой путь на протяжении миграции, не имея опыта предыдущих путешествий. Современные исследования проливают свет на то, что мотыльки Богона используют звёздные ориентиры как часть сложной навигационной системы, сочетающей феномен звёздного компаса с восприятием магнитного поля Земли. Использование звёздного компаса насекомыми – редкое явление, которое до недавнего времени было известно лишь для некоторых птиц и млекопитающих.
Для мотыльков Богона подтверждение использования ими именно звёздной навигации представляет собой значительный прорыв в понимании биологии насекомых и механизмов их ориентации. Многолетние экспериментальные наблюдения с использованием современных методов, включая виртуальные полёты в имитационных условиях и нейрофизиологические исследования, предоставили убедительные доказательства тотального взаимодействия зрительной системы мотыльков с изображением ночного неба. Эксперименты с мотыльками, проводимые в специально оборудованных лабораториях с имитацией ночного звёздного неба, продемонстрировали, что мотыльки способны держать курс в строго определённом направлении, соответствующем их сезонной миграции – на юг весной и на север осенью. При повороте изображения ночного неба на 180 градусов мотыльки адекватно меняли направление полёта на противоположное, что доказывает, что они не просто ориентируются на яркость или случайные световые ориентиры, а используют пространственную конфигурацию звёзд для определения географической направленности. Даже при отсутствии магнитного поля, созданном с помощью специальных электромагнитных установок, мотыльки сохраняли способность ориентироваться по звёздному небу, что указывает на наличие отдельного системы звёздного компаса.
Однако в условиях, когда ночное небо скрыто облаками, и звёзды недоступны, мотыльки переходят на использование магнитного поля Земли для навигации, показывая, что обе системы – магнитная и звёздная – работают в связке, обеспечивая надёжный ориентир при различных атмосферных условиях. Нейрофизиологические исследования выявили группы нейронов в трёх областях мозга мотылька – в глазном мозге (оптической доле), центральном комплексе и латеральных аксессуарных долях – которые отвечают на вращение обстановки ночного неба и активируются в зависимости от направления полёта насекомого. Особое внимание уделяется центральному комплексу, который считается ключевым центром ориентации и навигации во многих насекомых. Нейроны этих областей показывают специфическую активность, максимально возбуждаясь, когда мотылёк направлен на юг, вне зависимости от сезона. Это свидетельствует о том, что мозг мотылька обрабатывает визуальную информацию о звёздах, интегрируя её с другими навигационными сигналами, чтобы сформировать точное представление о направлении движения.
Одной из главных загадок является то, каким образом мотыльки справляются с изменениями положения звёзд на небе в течение ночи. Поскольку Земля вращается, звёзды меняют своё расположение относительно наблюдателя, что требует от насекомого либо использования так называемого «компенсированного по времени» звёздного компаса, либо ориентации на стабильные астрономические объекты, например, на положение Южного небесного полюса или яркие участки Млечного Пути. Предполагается, что мотыльки могут распознавать устойчивые узоры, такие как полоса Млечного Пути, которая в южном полушарии действует как важный ориентир, располагаясь преимущественно в южной части неба. Эта полоса отличается относительно постоянным положением даже при ночном движении звёзд и может служить основным визуальным ориентиром. Кроме того, обнаружено, что мотыльки не просто реагируют на одиночные звёзды, а воспринимают целостные созвездия и распределение ярких участков, что позволяет им формировать когнитивную карту ночного пространства, аналогичную той, что известна у птиц и даже некоторых млекопитающих.
При рандомизации расположения звёзд мотыльки теряют ориентацию, подчёркивая важность именно узнаваемой схемы звездного неба, а не просто общего светового фона. За счёт использования как визуальных навигационных сигналов, так и магнитного поля, мотыльки Богона создают устойчивую и надёжную систему для длительных миграционных перелётов при различных погодных и космических условиях. Эта способность важна не только для успешного достижения летних убежищ, но и для обратного пути на зимние места размножения, что характеризует мотыльков как обладателей сложнейших стратегий пространственной ориентации в мире насекомых. Экологическое значение миграций мотыльков Богона сложно переоценить. Они выполняют важную роль в экосистемах Австралийских Альп, оказывая влияние на структуры биологических сообществ, питания хищников и распространения семян.
Сохраняя свою способность к долгим миграционным перелётам и точной навигации, они гарантируют устойчивость множества взаимосвязанных биологических процессов. Выявленные исследователями особенности нейронных механизмов навигации мотыльков открывают новые горизонты в понимании того, как сравнительно простые организмы, обладающие небольшим мозгом, могут обрабатывать сложную зрительную информацию для решения задач высокоточной ориентации. Это влечёт за собой возможность сопоставимать стратегии и нейронные архитектуры разных групп животных, выявляя универсальные принципы навигации. Изучение звёздной навигации мотыльков Богона также имеет потенциальное прикладное значение. Понимание природных биокомпасов способно вдохновить разработку новых алгоритмов ориентирования для автономных летательных аппаратов и роботов, функционирующих в условиях ограниченной видимости и слабых GPS-сигналов.
В целом, исследования мотыльков Богона впервые чётко зафиксировали использование звёздного неба в качестве ориентира для конкретного географического направления, обеспечивающего долгосрочную миграцию на тысячи километров. Эта уникальная адаптация совмещена с магнитным чувством, создавая двойную систему компаса, способную поддерживать навигацию в самых разнообразных условиях. Открытие таких сложных навигационных способностей у насекомых расширяет наше понимание биоразнообразия механизмов ориентации и показывает, насколько совершенна и адаптивна может быть природа в решении навигационных задач.
