Лет насекомых на искусственный свет

Лет насекомых на свет – парадоксальное явление. В самом деле, летящее насекомое, увидев лампу, поворачивает к ней и приближается, как будто притягиваемое магнитом. Поблизости от источника света у насекомого часто резко нарушаются ориентация и координация движений и насекомое может погибнуть, влетев в огонь.

Свет может привлекать не только насекомых. Например, птицы в массе иногда прилетают во время их сезонных миграций на свет маяков. Рыбу–сайру вылавливают сетями, привлекая ее туда с помощью мощных источников света. Следовательно, это общебиологическое явление.

На свет летят представители почти всех отрядов насекомых с самым различным образом жизни. В основном это насекомые, активные в сумерки и ночью, но иногда у источника света оказываются и типично дневные формы. Прилет дневных насекомых ночью скорее всего объясняется тем, что они или оставались у источника света с вечера, или же кто–то их побеспокоил. Дневные насекомые, находящиеся в садке и принявшие ночью позу сна (например, дневные бабочки: траурница, павлиний глаз) могут быть разбужены механическим подталкиванием и тогда летят на свет вместе с ночными бабочками. В принципе же лет на свет не ограничен только ночным временем. Днем под пологом леса на свет лампы, дающей ультрафиолетовое излучение, прилетает много мелких дневных насекомых (М.Н.Самков, 1989). Если активных дневных насекомых днем выпустить в комнату с занавешенными окнами и горящей лампой, то они полетят на свет этой лампы в точности так же, как и ночные насекомые в ночное время. Во время полного солнечного затмения в середине дня на свет летят и сумеречные, и дневные насекомые (В.Б.Чернышев и др., 1985). Следовательно, насекомые, если они активны, реагируют одинаково на помещенный в темноте источник искусственного света, независимо от их образа жизни.

Если лампа находится недалеко от воды, в большом количестве прилетают насекомые так или иначе связанные с водой: поденки, ручейники, а также живущие в воде и в имагиналном состоянии водные клопы и жуки. Если же источник света поместить под водой или у ее поверхности, то на свет приплывают как имаго, так и личинки водных жуков – плавунцов и водолюбов, личинки комаров, стрекоз и поденок.

Приход нелетающих форм наблюдается гораздо реже. Имеются сведения о появлении у лампы бескрылых самок ос-тифий, рабочих муравьев, нелетающих жужелиц. В Каракумах нам один раз удалось наблюдать явно идущую к свету нелетающую самку усача Prionus komarovi Dohrn. Всегда трудно убедиться в том, что прилет насекомых к свету связан именно с его привлекающим действием, а не случаен или не обусловлен поиском пищи, как у хищных жужелиц и у сольпуг.

Количество насекомых, прилетающих за ночь к одному источнику света в средних широтах, может достигать тысяч, а в более южных районах десятков тысяч особей. Иногда лет отдельных видов или групп видов может быть исключительно обильным. Так, в Австралии сборы на одну ловушку могут достигать 50 кг за ночь. В Южной Америке прилетающие на свет бабочки хлопьями повисают на проводах, так что последние нередко обрываются. Известен случай вынужденной остановки поезда в Крыму около Феодосии из–за громадного количества жужелиц Ophonus calceatusDft., засыпавших железнодорожные пути, освещенные фонарями.

Очевидно, что лет на свет обусловлен какими-то очень общими особенностями экологии и поведения животных, активно перемещающихся в воздушной или водной среде. Как большинство самых обычных и распространенных явлений лет насекомых на свет трудно поддается объяснению, которое, на наш взгляд, должно учитывать следующие факты: 1) лет на свет насекомых с очень разнообразной экологией; 2) траектория полета насекомого поблизости от источника света обычно представляет собой сложную ломанную кривую; 3) поблизости от источника света у насекомого часто нарушается координация движений и оно иногда падает на землю; 4) радиус действия светоловушки, когда начинается четко направленный лет на свет, различен в зависимости от источника света и вида насекомого но не превышает 10–30 м; 5) насекомое привлекается не только относительно точечным источником света, но и освещенным экраном; 6) насекомые не летят в сторону Луны или Солнца, хотя и возможен лет насекомых в сторону вечерней зари; 7) особенно высока для большинства насекомых привлекательность ультрафиолетового излучения; 8)насекомое через некоторое время после прилета к лампе может покинуть освещенную зону.

Известен ряд гипотез, объясняющих лет на свет. Остановимся на некоторых из них. Самая первая принадлежит крупнейшему биологу начала нашего века Ж..Лебу (1924). Этот автор обратил внимание на связь тонуса конечностей и потока света, падающего на глаза. Было показано с помощью экспериментов, что освещение левого глаза увеличивает тонус мышц правой стороны и наоборот. Соответственно, увеличение тонуса приводит к более энергичной работе мускулатуры с неосвещенной стороны, в результате чего насекомое поворачивается в сторону источника света (тропотаксис).

Была построена даже действующая модель положительно фототропичного насекомого, имеющая два фотоэлемента и два электромотора, вращавшие независимо друг от друга колеса с правой и с левой стороны модели. Такая модель могла перемещаться ночью по дорожке парка, следуя за человеком, несшим фонарь, и поворачивать за ним по самой запутанной траектории.

Представим себе, что должно произойти с насекомым, у которого один глаз замазан непрозрачным лаком. В результате более высокого тонуса конечностей с одной стороны тела насекомое будет описывать круги на плоскости (манежные движения). В опыте так оно и происходит, что доказывает наличие механизма, соответствующего гипотезе Леба. Однако же через некоторое время насекомое, ослепленное на один глаз, перестает двигаться по кругу и начинает вести себя так, как будто у него сохранились оба глаза. В частности, оно может лететь к источнику света, подобно насекомым с двумя глазами. В другом опыте саранчу помещали в стеклянную трубку, диаметр которой был сходен с диаметром ее тела. При освещении такой саранчи сзади оба глаза были освещены одинаково, но саранча, вместо того чтобы идти вперед, пятилась назад.

Следовательно, лебовский механизм недостаточен, чтобы объяснить привлечение насекомых светом. Он не позволяет понять, ни почему насекомое, прилетевшее к источнику света, потом покидает освещенную зону, ни особую привлекательность ультрафиолетового излучения, чувствительность глаза насекомого к которому не так уж высока. Кроме того, в природе насекомые летают под разными углами по отношению к Солнцу и Луне и не поворачивают к этим источникам света, как должно было бы быть по представлениям Леба.

Другая гипотеза была предложена В.Будденброком (W.von Buddenbrock, 1917). Известно, что у насекомых иногда можно наблюдать менотаксис, т.е. движение под определенным углом к лучам света. Насекомому это легко осуществить, сохраняя изображение источника света в одном определенном омматидии глаза или в их группе. О большом экологическом значении такого типа ориентации будет сказано в дальнейшем. Очевидно, что если насекомое движется, ориентируясь при этом по лучам Солнца или Луны, которые можно считать

параллельными друг другу, то его курс является прямой

линией.

Рис.1 Схематическая траектория летящего на свет насекомого, сохраняющего постоянный угол к лучам света (логарифмическая спираль) (по W. von Buddenbrok из Б.Н.Шванвича, 1949)

Однако при попытке сохранить постоянный угол по отношению к радиально расходящимся лучам искусственного источника света, этот курс неизбежно искривляется, превращаясь в так называемую логарифмическую спираль, неизбежно приводящую насекомое к источнику света (рис.1). Как показывает Г.Н.Горностаев (1984), появление случайных отклонений и поворотов при движении насекомого не меняет окончательного итога.

С этой точки зрения трудно объяснить привлечение насекомых не точечным источником света, а большим экраном, находящимся на стене, почему прилетевшее насекомое может потом улететь от света, а также особую привлекательность ультрафиолетового излучения. Отметим также, что менотаксическая ориентация к лучам Солнца или Луны возникает лишь в особых случаях. Обычно в природе насекомые используют разнообразные наземные ориентиры, обследуют привлекающие их предметы, а их курс представляет собой сложную и довольно беспорядочную кривую.

Очевидно, что механизмы, описанные выше, реально существуют, но включаются только под влиянием определенных мотиваций и представляют собой только части сложного комплекса, называемого - летом на свет. Все эти механизмы имеют в той или иной мере адаптивное значение. Наиболее четкая эколого-поведенческая концепция лета на свет была предложена Г.А.Мазохиным–Поршняковым (1960). По его мнению, свет является универсальным и наиболее надежным индикатором открытого пространства. Здесь особую роль играет ультрафиолетовое излучение, которое практически не отражается наземными предметами, за исключением водной поверхности.

Действительно, случайно залетевшие в комнату дневные или ночные насекомые бьются в стекла окон, пытаясь выйти из замкнутого пространства. Ночью насекомые ведут себя на освещенном экране подобным же образом как на оконном стекле. Попадая ночью в луч света, насекомое начинает воспринимать окружающую его темноту как замкнутое пространство и, стремясь выйти из него, летит к свету.

С этой точки зрения, однако, трудно объяснить, как насекомое, уже прилетевшее к лампе, может опять улететь от нее, почему не происходит подобных нарушений поведения под влиянием лунного света. Кроме того, далеко не все особи одного и того же вида, попадая в освещенное пространство, как-то изменяют свое поведение.

Наиболее вероятно, что лет насекомых на свет представляет собой сложное многоступенчатое явление, причем на каждой ступени работают свои механизмы.

В какой-то мере ступенчатые аналогичные изменения поведения по отношению к свету наблюдал Х.Г.Млетцко (H.G.Mletzko, 1971), выпуская жужелиц на асфальтированную площадку под открытым небом. Сразу же после выпуска жужелица кидается в сторону в любом случайном направлении. Через несколько секунд ее курс приобретает определенную направленность и она бежит либо по направлению к Солнцу, либо от него. Следующий этап – движение жука под определенным углом к солнечным лучам (менотаксис). Такое движение жука почти по прямой линии продолжается до тех пор, пока он не пересекает всю площадку и попадает в более привычную для него обстановку, где можно найти укрытие, пищу или полового партнера. Здесь прямолинейное движение прекращается и жук, не обращая внимания на положение Солнца, начинает руководствоваться другими стимулами.

Кроме того, в естественной обстановке насекомые могут активно перемещаться в поисках зоны с наиболее благоприятным уровнем освещенности. В вечернее время наблюдается массовый вылет насекомых из леса на более открытые места, что хорошо подтверждается сборами оконных ловушек (М.Н.Самков, 1984). Частный случай такого перемещения насекомых в сторону большей освещенности – известный лет насекомых на вечернюю зарю.

По–видимому, аналогичным образом насекомые могут концентрироваться в освещенной зоне около источника света. Однако, это еще не лет на свет, когда наблюдается неудержимое стремление насекомого к лампе. Насекомые, занятые какой–либо деятельностью, например питанием, могут длительно находиться поблизости от горящей лампы, никак не реагируя на нее. Так, по нашим наблюдениям, линейчатые бражники CeleriolivornicaEsp. на плантациях жасмина даже при низкой сумеречной освещенности порядка 1–0,1 лк продолжали летать над цветами, не реагируя на находившуюся поблизости кварцевую лампу. Подлинный же их лет на свет начинался позже, когда природная освещенность была уже настолько низкой, что они уже не могли находить нектар.

Очевидно, что насекомое в поисках благоприятной для него освещенности ориентируется по градиенту света. Для насекомого же, выходящего из укрытия свет является надежным индикатором выхода в открытое пространство.

После выхода в зону с благоприятной освещенностью насекомое питается, ищет полового партнера, место для откладки яиц и т.д. Однако если насекомое мигрирует, для него наиболее экономичен прямолинейный курс, который легко поддерживать, сохраняя изображение Солнца или Луны в определенных омматидиях глаза. Подобным же образом прямолинейно движутся ползающие насекомые, пересекающие неблагоприятные для их жизни асфальтированные или вытоптанные участки. Иногда этот прямолинейный курс совпадает с направлением дороги и в этом случае можно наблюдать, как жук долго бежит по раскаленному асфальту и не может с него сойти. Интересно, что у лягушек во время их весенней миграции от мест зимовок к водоемам наблюдается подобная же жесткая ориентация по отношению к направлению на Солнце.

Неудивительно, что такое мигрирующее насекомое может избрать в качестве ориентира и искусственный источник света. Тогда оно неизбежно должно приблизиться к нему, причем на достаточном расстоянии от лампы его курс будет относительно близок к прямолинейному и начнет резко искривляться только при приближении к лампе. Как Солнце, так и ночное небо являются источниками ультрафиолетового излучения, поэтому наиболее вероятно, что в качестве ориентира будет избран источник света, излучающий ультрафиолет.

При приближении насекомого на расстояние 30–10 м к источнику света начинается следующий этап поведения, который смело можно назвать патологическим. Дело в том, что если насекомое использует в качестве ориентира естественный источник света, то при движении в его сторону создаваемая им освещенность не меняется. При приближении же насекомого к искусственному источнику света освещенность резко возрастает, особенно на близком расстоянии от лампы. Резко увеличивающаяся интенсивность света буквально ослепляет насекомое. В результате нарушается, ориентация и координация движений, насекомое отклоняется то в одну, то в другую сторону, а иногда из–за нервного шока падает на землю. Конечно, при этом миграционная мотивация может пропадать. Однако насекомое обычно продолжает стремиться к лампе по следующей причине.

Наиболее вероятно, что у ослепленного ярким светом насекомого, глаза которого еще не успели адаптироваться, возникает реакция бегства. Это бегство у хорошо летающих насекомых автоматически направлено в сторону света. Как уже отмечалось выше, такие насекомые при бегстве от любого раздражающего воздействия используют свет как индикатор выхода в открытое пространство. В данном случае эта реакция является парадоксальной, потому что, чем ближе насекомое приближается к источнику света, тем резче раздражающее действие последнего. В результате насекомое продолжает двигаться к лампе, что, в свою очередь, усиливает реакцию бегства (В.Б.Чернышев, 1967, 1973).

Возможно, что поворот назад от лампы для приближающегося насекомого затруднен и тем, что передние омматидии глаза раньше начинают адаптироваться к свету. Тогда то, что находится позади, будет восприниматься как замкнутое пространство. Возникает та же ситуация, которую можно наблюдать на ночном шоссе, когда заяц долго бежит в свете фар автомобиля и не может выскочить из освещенной зоны.

В принципе, реакция бегства может возникать и при неожиданном попадании насекомого в яркий солнечный свет. Однако солнечный свет в земных пределах практически не имеет градиента, поэтому у насекомого движущегося в сторону Солнца, реакция бегства не усиливается и глаза насекомого постепенно адаптируются к свету.

Не исключено, что поблизости от лампы реализуется и лебовский механизм привлечения к свету, основанный на связи тонуса конечностей и уровня освещения глаз.

По-видимому, та же патологическая реакция резкого "притяжения" светом возникает и у некоторых птиц, охваченных миграционным возбуждением. В обычной жизни птиц не привлекает искусственный свет. Однако во время миграций птицы также используют небесные ориентиры.

Наконец, если насекомое приблизилось почти вплотную к лампе и при этом не сгорело или не погибло по какой–либо другой причине, начинается последний этап реакции на искусственный свет. Пока насекомое летает вокруг лампы или бьется в освещенный экран, пытаясь выйти в "открытое пространство", его глаза постепенно адаптируются к свету и общее возбуждение спадает. Нередко ночное насекомое воспринимает яркое искусственное освещение, как наступление дня, и принимает поблизости от лампы позу, характерную для дневного покоя. Но чаще насекомые улетают в темноту, несмотря на то, что их глаза адаптированы к свету. Такое удаление от источника света происходит по гораздо более прямолинейному пути, чем при приближении к нему, причем насекомые летят от света довольно медленно, по-видимому, в связи с необходимостью адаптации глаз к темноте.

Итак, лет на свет особенно типичен для насекомых в силу особенностей работы их нервной системы, включающей значительное количество жестко запрограммированных этапов. В любом случае, лет на свет возникает на основе естественных реакций, имеющих для насекомых большое экологическое значение.