Миграция животных всегда была одной из самых удивительных природных загадок. Одной из таких загадок стала миграция мотыльков Богонга, обитающих в юго-восточной Австралии. Несмотря на скромные размеры и кажущуюся хрупкость, эти ночные насекомые совершают крайне упорядоченный и выверенный маршрут, преодолевая до тысячи километров в сложных условиях ночного неба. Долгое время учёные предполагали, что мотыльки ориентируются с помощью магнитного поля Земли, однако недавние исследования раскрыли совершенно неожиданный механизм — использование звёздного компаса. Богонги — эндемики Австралии, которые каждую весну улетают из своих мест размножения в более прохладные регионы Австралийских Альп, где проводят несколько месяцев в состоянии летней спячки, называемой эстивацией.
К осени те же самые особи возвращаются обратно, чтобы отложить яйца и завершить жизненный цикл. Для такого путешествия мотыльки должны иметь чрезвычайно точный навигационный аппарат, позволяющий добраться до ранее не посещавшихся и чётко ограниченных мест. Новая работа учёных из Университета Лунда и других институтов показала, что мотыльки используют звёзды ночного неба, чтобы не просто ориентироваться в пространстве, а удерживать точный курс в определённом географическом направлении, сочетая эту информацию с магнитным компасом. Эксперименты с мотыльками проводились как на открытом воздухе, так и в специально оборудованных лабораторных условиях с имитацией ночного звездного неба и искусственным занулением магнитного поля. Тестируемые мотыльки, закреплённые в специальных полётных симуляторах, показывали ярко выраженное стремление лететь в смещающиеся в зависимости от сезона и времени ночи направления.
Когда воспроизводимая проекция звёздного неба поворачивалась на 180°, мотыльки корректировали курс практически зеркально, что однозначно доказало наличие звёздного компаса. Примечательно, что в естественных условиях при облачности и отсутствии видимых звёзд, мотыльки всё равно сохраняли правильное направление, что свидетельствует об использовании магнитного поля Земли в качестве дополнительного или запасного ориентира. Таким образом, эти насекомые используют комплексную систему навигации, где два компаса дополняют и усиливают друг друга для устойчивой ориентировки даже в неблагоприятных условиях. Более глубокое понимание механизмов звездной навигации мотыльков удалось получить благодаря регистрации нейронной активности в их мозге. Учёные проводили внутриклеточные записы и наблюдали отклики визуальных нейронов во множестве областей, включая оптические доли и центральный комплекс — известный центр навигации у насекомых.
Ряд нейронов демонстрировали чёткую селективность к поворотам звёздного неба, фиксируя определённое положение небесных объектов, при этом максимальная их активность ассоциировалась с направлением полёта на юг, независимо от сезона. Это даёт основание считать, что звездный компас реализован на уровне сложной нейронной сети, которая интегрирует астрономическую информацию для вычисления курса. Изучение анатомии идентифицированных нейронов подтвердило их принадлежность к специализированным регионам, ответственным за навигацию и управление движением. Например, нейроны, отвечающие за анализ звездного неба, расположены в зрительных центрах мозга, а центр обработки навигационной информации сосредоточен в центральном комплексе и латеральных придатках мозга. Это совпадает с закономерностями, наблюдаемыми у других насекомых и птиц, что указывает на общие принципы организации ориентировочных систем у животных.
Звездный компас мотыльков Богонга не просто фиксирует присутствие звезд, но позволяет определять точное географическое направление. При этом насекомые легко компенсируют суточное вращение неба, сохраняя постоянный курс. Возможна функция временной компенсации, аналогичная таковой у монархов — дневных бабочек, для которых солнечная позиция меняется в течение дня. Конкретные астрономические объекты, служащие ориентирами, пока не однозначно определены, однако яркая полоса Млечного Пути и отдельные созвездия Южного Полушария, как например яркий регион вблизи Туманности Киля, вероятно играют ключевую роль. Результаты исследований мотыльков Богонга расширяют понимание того, какие животные способны использовать звёздное небо для навигации и каким образом это возможно с учетом ограниченных визуальных и нейронных ресурсов насекомых.
До недавнего времени подобное считалось прерогативой только птиц, человека и некоторых других позвоночных. Теперь понятно, что сложные способы ориентирования в пространстве на основе звёзд доступны и беспозвоночным. Синергия магнитного и звездного компасов обеспечивает устойчивость навигации в различных условиях окружающей среды. Магнитное поле Земли надёжно помогает в тёмные, облачные ночи или в моменты, когда видимость звезд отсутствует. Звездный же компас становится главным ориентиром в ясную ночь, уточняя курс и помогая справиться с сезонными изменениями небесной сферы.
Эта многокомпонентная система гарантирует, что мотыльки успешно преодолеют путь к дальним местам отдыха и обратно, не теряясь и не сбиваясь с маршрута. Изучение звездной навигации мотыльков Богонга имеет важные прикладные аспекты. Понимание того, как мелкие насекомые справляются с ориентацией в ночном пространстве, может привести к новым технологиям био-вдохновлённой навигации для беспилотников и роботов. Более того, анализ нейронных механизмов этой навигации расширяет знания о когнитивных способностях беспозвоночных, предлагая идеи для нейробиологии и робототехники. Экологическая значимость мотыльков Богонга также высока.
Они играют важную роль в экосистемах австралийских Альп, участвуя в пищевых цепях и воздействуя на структуру почв и растительности во время массовых миграций и эстивации. Изменения климата и антропогенные факторы могут угрожать этим насекомым и, как следствие, книгам экосистемам, что делает исследование их поведения и навигации ещё более актуальным. Таким образом, звёздный компас мотыльков Богонга — не просто очередное открытие в области этологии, это масштабный шаг вперёд в понимании механизмов ориентации животных, способных ориентироваться на тысячи километров в ночном пространстве, используя небесные объекты как навигаторы. Их способность воспринимать необъятное звёздное небо и обрабатывать его в мозге для успешного длительного полёта поражает гармонией эволюционных адаптаций и открывает новые страницы в науке о миграциях.
