一项新的研究利用动作捕捉技术揭示了昆虫不会直接飞向光源，而是将背部向光源倾斜，从而将它们困在环路中。
这种“背光反应”帮助昆虫在空间中定位自己，但在光线附近却适得其反。
这一发现解释了昆虫在灯光周围盘旋的熟悉景象，并可以为减少光污染影响的努力提供信息。
研究人员表示，减少朝上的光线和地面反射可以帮助夜间飞行的昆虫。
几个世纪以来，飞虫对火焰和人造光的神秘吸引力一直吸引着科学家和公众。“飞蛾扑火”这句古老的谚语描述了飞蛾在夜晚绕着灯旋转的令人困惑的倾向。但不仅仅是飞蛾——苍蝇、黄蜂和其他昆虫也会在灯周围盘旋，在天黑后撞到发光的表面。
现在，新的研究揭示了这一现象背后的机制。科学家们利用动作捕捉相机和立体摄像技术，在灯光周围追踪昆虫的3D运动。他们发现，昆虫并不是直接朝着光线方向，而是将背部向光源倾斜。这种错误的反射使它们陷入环状飞行。
伦敦帝国理工学院昆虫学家、首席研究员塞缪尔·法比安在接受《自然》杂志采访时说:“我们不断发现，昆虫，如蜻蜓、飞蛾、蝴蝶和其他夜间飞行的昆虫，都会向光倾斜它们的背部，我们称之为背轴，它们的背。”
这种“背光反应”帮助昆虫在三维空间中定位自己。“我们想到这个很奇怪，因为作为大部分时间都在地面上度过的动物，重力的方向是很明显的。但实际上，如果你在飞行，你就会受到各种重力的影响，而这些重力和你移动时的加速度会掩盖真正的重力在哪里，”法比安说。
在人工照明出现之前，仰望天空是一种方便的方法，可以判断哪条路是向上的。因此，昆虫会向最亮的视觉区域倾斜背部。然而，在光线附近，这种天生的反射会适得其反。“这意味着它们产生的所有飞行力，升力，都没有指向正确的方向，让它们继续飞行，它们将开始弯曲。”这就是为什么我们看到它们在原地盘旋，而不是盘旋而来，它们一圈又一圈地盘旋，似乎完全被困住了，无法离开。”
其他提出的解释，如寻热行为或月光导航，都无法与这项研究揭示的3D飞行模式相匹配。然而，费边说，其他因素可能会吸引昆虫从更远的地方来。他的团队只研究了光源几米内的短程相互作用。
这些发现揭示了那些在夜晚徘徊在灯柱或庭院灯附近的人所熟悉的行为。更重要的是，解开这一机制可以为保护提供信息，特别是努力减少光污染对昆虫的沉重打击。例如，研究人员认为减少朝上的光线和地面反射可以帮助夜间飞行的昆虫。
过去十年的许多研究都指出，全球昆虫数量急剧下降。昆虫数量的急剧下降可能会深刻影响生态系统和人类文明，因为这些微小的生物构成了食物链的基础，为我们吃的作物授粉，处理废物，并使土壤活跃起来。
丽兹·金布罗手臂上的丝眼飞蛾。图片来自Romi Castagnino。
费边说:“我们怎样才能改变照明环境，不让昆虫被困住呢?因为我们正面临着世界各地昆虫数量的大幅下降，而夜间的人造光是可能导致昆虫数量下降的因素之一。”改变照明以避免触发背光反应的波长可以减少对脆弱昆虫种群的影响。
布里斯托尔大学的加雷斯·琼斯(Gareth Jones)没有参与这项研究，他告诉《卫报》:“昆虫天生的适应行为是如何变得不适应的，这很了不起，昆虫通过这种天生的适应行为使自己的背部朝向光线，从而保持稳定的飞行路线，在靠近灯等强光源时变得不适应。”“研究结果表明，聚集在路灯旁的大量昆虫是被困在路灯周围的。”
所以，下次当你看到一只被催眠的飞蛾在门廊的灯上无休止地盘旋时，要知道它不是在追逐灯泡，而是在反射出错的旋转中迷失了方向。这个永恒的谜团现在有了一个基于昆虫生物学和行为的解释。
横幅图像夜晚，英塔格山谷的飞蛾被白布照亮。图片由Carlos Zorrila提供。
Liz Kimbrough是Mongabay的特约撰稿人，拥有杜兰大学生态学和进化生物学博士学位，在那里她研究了树木的微生物组。点击这里查看更多她的报道。
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引用:
Fabian, s.t.， Sondhi, Y.， Allen, p.e.， Theobald, j.c.， and Lin, H.(2024)。为什么飞虫会聚集在人造光下?自然通讯，15(1)，689。doi: 10.1038 / s41467 - 024 - 44785 - 3
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