В мире животных существует множество загадочных и поразительных способов навигации, которые помогают диким существам находить путь на большие расстояния даже в условиях ограниченной видимости. Одним из таких феноменов является ночная миграция мотыльков Богонга — насекомых, которые способны ориентироваться в темном ночном небе, используя уникальный звездный компас, что позволяет им преодолевать сотни километров и достигать строго определенных целей, не имея ни одного опыта личного путешествия туда ранее. Мотылек Богонга (Agrotis infusa) — эндемик Австралии с удивительной жизненной историей. Каждую весну миллиарды этих мотыльков совершают длительный полет длиной до тысячи километров, оставляя жаркие равнины юго-восточной Австралии и направляясь к прохладным горным пещерам в Австралийских Альпах. Именно в этих ограниченных географических районах они проходят летний период покоя — процесс, известный как эстивация.
Позднее, когда наступает осень, те же самые особи совершают обратный путь к своим местам размножения, где откладывают яйца и заканчивают свой жизненный цикл. Исторически изучать, как эти мотыльки ориентируются на столь длительных маршрутах, было непросто. Однако последние научные исследования пролили свет на то, что Богонги используют различные природные компасы, среди которых — звездное небо, доступное им в темноте. Основным открытием стало то, что мотыльки способны распознавать и использовать постоянные узоры звезд, особенно полосы Млечного Пути, для определения своей географической ориентации. Это означает, что для мотыльков не просто важна видимость звезд, а именно их закономерное расположение на ночном небосводе, которое меняется в зависимости от времени года и ночи, но сохраняет определенную структуру, достаточную для ориентирования вперед и обратно по маршруту.
Эксперименты с использованием специально сконструированных симуляторов полета, позволяющих имитировать реальное звездное небо и геомагнитные поля, подтвердили, что мотыльки выдерживают строго заданное направление полета, присущее их сезону миграции — на юг весной и на север осенью. Интересно, что когда ученые меняли ориентацию звездного неба в лабораторных условиях на 180°, мотыльки меняли направление полета в точности на противоположное, что свидетельствует об использовании именно пространственной ориентации небесных объектов. Для мотыльков Богонга звездное небо является не только источником общего направления, но и позволяет различать конкретные географические направления относительно севера. Это феномен, неподобный большинству насекомых, и более походит на навигационные механизмы, обнаруженные у мигрирующих птиц, человека и некоторых морских млекопитающих. Поддержка навигации со стороны магнитного поля Земли также играет важную роль.
Когда небо полностью затянуто облаками, а звездное сияние и лунная подсветка недоступны, мотыльки все равно сохраняют способность двигаться в правильном направлении, используя магнитные ориентиры. Если же и звезд, и нормального магнитного поля отсутствуют, мотыльки теряют ориентацию, что подчеркивает критическую роль этих двух компасов в их миграции. Нейрофизиологические исследования показали, что в мозгу мотыльков есть специализированные визуальные нейроны, которые реагируют на ориентированное вращение звездного неба. Эти клетки расположены в регионах мозга, ответственных за навигацию, таких как центральный комплекс и боковые рога мозга. Нейроны имеют специфические модели активности, максимальное возбуждение происходит, когда мотылек направлен к югу, что говорит о сложной нейронной обработке визуальной информации о небе.
Помимо звезд, мотыльки, возможно, используют и другие звездные объекты, такие как яркие звезды и отдельные созвездия, а также самые яркие части Млечного Пути, например регион вокруг туманности Киля. При этом исследования выявили, что случайное перемешивание положения звезд приводит к потере ориентировочной способности мотыльков, что подчеркивает важность точной компоновки небесных объектов в механизме навигации. Данная ориентация требует от мотыльков учёта сезонных и суточных изменений небесных карт. Звезды и Млечный Путь движутся по ночному небу вследствие вращения Земли, и мотылькам необходимо уметь компенсировать это движение, чтобы удерживать стабильное и верное направление. Этот временно-компенсированный звездный компас в мире насекомых уникален и даст ключ истинного понимания сложных навигационных стратегий.
Ещё одна интересная деталь в работе нейронов — разнообразие ответов на вращение звездного неба, включая фазы возбуждения и торможения, а также направленную чувствительность. Такие свойства создают нейронные карты, которые обеспечивают инсекту возможность постоянной оценки своего направления и корректировки курса во время полёта. В целом, миграция мотыльков Богонга представляет собой высокотехнологичную систему военной-навигации, созданную самой природой — объединение магнитных и визуальных компасов, сложные нейронные механизмы и адаптация к изменяющимся условиям неба. Эти открытия не только расширяют наши знания о биологии и поведении мотыльков, но и вдохновляют новые идеи в разработке автономных навигационных систем, например, для роботов или беспилотных летательных аппаратов. Современные исследования позволили также понять, что точная обработка звездного неба связана с интеграцией информации в центральном комплексе мозга насекомого — это своего рода навигационный центр, сравнимый с GPS для человека.
В частности, найденные нейроны имеют морфологические особенности, которых ранее не встречали в исследованиях головного мозга насекомых, что указывает на уникальные эволюционные решения для ночной миграции. Подобные механизмы навигации ранее были характерны преимущественно для ночных птиц, а наличие их у насекомых расширяет горизонты биологического понимания. Мотыльки Богонга становятся первыми известными беспозвоночными, использующими звездное небо для выбора специфического географического направления в долгом миграционном маршруте. Важность изучения этих явлений лежит не только в подтверждении новых биологических фактов, но и в актуализации вопросов сохранения экосистем и биоразнообразия. Богонги — виды, подвергающиеся угрозам из-за климатических изменений и утраты природных мест обитания, а понимание их навигационных потребностей может помочь в охране среды их обитания.
