В мире естественной навигации многие животные используют сложные биологические механизмы для ориентирования и перемещения на большие расстояния. Одним из удивительных примеров является миграция Богонгской моли (Agrotis infusa), эндемика Австралии, который ежегодно совершает длительные ночные путешествия, преодолевая тысячи километров. Одной из ключевых загадок, долгое время волновавшей исследователей, было понимание того, как эти насекомые находят путь в темноте, зачастую без каких-либо видимых ориентиров. Недавние научные исследования показали, что Богонгские моли используют звёздный компас — способность ориентироваться по расположению звездного неба — для точной навигации во время миграций. Это открытие кардинально меняет представления о когнитивных способностях простейших представителей фауны и поднимает вопросы о сложных нейронаучных функциях у насекомых.
Миллиарды Богонгских моли ежегодно мигрируют в весенний период с предгорий и равнин юго-восточной Австралии к ограниченному количеству прохладных пещер в Австралийских Альпах для летней диапаузы — состояния покоя, известного как эстивация. В это время они не питаются и ждут до осеннего периода, когда совершают обратный путь к местам размножения, чтобы продолжить цикл жизни. Что делает миграцию особенно уникальной, так это то, что насекомые направляются в места, которые не посещали ранее, используя наследованные навигационные направления. Исследования, проведённые с использованием специально разработанных летательных симуляторов, продемонстрировали, что Богонгские моли способны использовать ночное небо без присутствия Луны, ориентируясь именно по звёздам. Это стало возможным благодаря тщательному экспериментальному контролю, когда моли летели в специальных аренных системах под проекцией натурального ночного звёздного неба — снимков, воспроизводящих звездную карту Южного полушария.
Кроме того, была отключена чувствительность к магнитному полю Земли, чтобы исключить возможность использования магнитного компаса в эти моменты. Несмотря на это, моли точно сохраняли направление миграции — на юг в весенний период и на север осенью. Феномен звездного компаса требует от животных учитывать сложные изменения положения небесных тел относительно земли из-за вращения планеты и смены сезонов. Тем не менее, Богонгские моли успешно компенсируют сдвиги позиций звёзд, что говорит о наличии в их нервной системе механизмов, обрабатывающих эти пространственные и временные изменения. Некоторые учёные выдвигают гипотезы о том, что Богонгские моли могут определять центральную точку вращения звёзд (полюс вращения неба), подобно птицам, что позволяет им ориентироваться относительно истинного севера или юга.
Что особенно интересно — в периоды, когда звёзды и Луна скрыты облаками, Богонгские моли сохраняют ориентацию и продолжают движение в нужном направлении. Это свидетельствует о том, что, помимо использования звездного компаса, они обладают магнитным компасом, чувствительным к магнитному полю Земли. Такое комбинирование нескольких навигационных систем создает резервный механизм, обеспечивающий безопасность миграции в условиях непредсказуемой окружающей среды. Глубокое понимание нейрофизиологических основ звездного компаса было достигнуто благодаря электрофизиологическим исследованиям. Учёные записывали активность специфических нейронов в головном мозге Богонгских моли, выявляя клетки, отвечающие на вращение имитированного звездного неба.
Эти нейроны локализуются в ключевых отделах, таких как оптическая доля, центральный комплекс и латеральные аксессорные ядра – структурах, отвечающих за восприятие, интеграцию зрительной информации и управление движением. Ответы нейронов показывают височную избирательность к определённым азимутальным направлениям звёздного неба, особенно максимальное возбуждение при направлении полёта насекомого на юг. Такой нейронный кодирует положение и перемещение звёздного неба, обеспечивая точное вычисление курса. Морфологический анализ этих нейронов показывает многообразие форм и распределений по мозговым структурам, что указывает на сложность системы обработки информации и распределения навигационных сигналов. Интересно, что эти типы нейронов не полностью совпадают с известными нейронами ориентации от других насекомых, что говорит о специфической адаптации Богонгских моли к их уникальному способу миграции.
Дальнейшие исследования необходимы для понимания всех аспектов обработки, интеграции и передачи команд для движения в нужном направлении. Экологический и эволюционный контекст миграций Богонгских моли заслуживает особого внимания. Австралийский континент характеризуется резкими климатическими изменениями и различными ландшафтными формами, что побуждает насекомых мигрировать в поиск оптимальных условий для размножения и выживания. Использование звёздного и магнитного компасов даёт им возможность ориентироваться мгновенно и автономно без необходимости запоминать сложные маршруты или использовать наземные ориентиры, которые могут быть недоступны в ночное время. Исторически звёздная навигация была известна прежде всего у птиц, млекопитающих и даже человека.
Хотя были случаи, когда насекомые, например жуки и некоторые виды бабочек, использовали позиции солнца или Луны для ориентации, доказательства использования ими именно звёздной карты для точного определения географических направлений были крайне ограничены. Чем больше исследователи погружаются в изучение Богонгских моли, тем яснее становится, что они стали первыми выявленными представителями беспозвоночных с такой способностью, что открывает новую страницу в понимании биологии поведения и чувствительности ночных насекомых. Практическое значение этих открытий не ограничивается только теоретическими аспектами. Понимание биологических компасов может послужить вдохновением для разработки новых технологий в области навигации, дронов и робототехники. Имитация звездного компаса, основанного на оптических и магнитных сигналах, способна обеспечить высокую точность ориентации в условиях, где современные GPS-системы могут быть недоступны.
Кроме того, изучение влияния факторов окружающей среды на навигационные механизмы насекомых позволит более полно понять воздействие глобальных изменений климата и загрязнения на исчезающие виды. Также следует отметить, что Богонгские моли играют значимую роль в экосистемах Австралии, будучи важным звеном пищевой цепи и участвуя в опылении различных растений. Сохранение и защита мест их принесения особенно актуальны с учётом их уязвимости к антропогенным воздействиям и изменению климатических условий. Исследование навигационных стратегий этих насекомых помогает лучше оценивать факторы, угрожающие их миграционной способности и выживанию. В заключение, звёздный компас Богонгских моли является впечатляющим примером адаптивной навигации в мире насекомых.
Использование сложных сенсорных систем для ориентации в пространстве, учитывая сезонные и суточные изменения, свидетельствует о глубокой эволюционной проработке миграционного поведения. Дальнейшее изучение их биологии, нейрофизиологии и экологии откроет новые горизонты в понимании миграций и навигации ночных животных и предоставит ценные данные для охраны и устойчивого управления природными ресурсами.
