Der überraschende Grund, warum Insekten nachts um Lichter kreisen: Sie verlieren die Orientierung am Himmel.

3. Februar 2024

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Korrigiert von Samuel Fabian, Jamie Theobald und Yash Sondhi, The Conversation

Es ist eine Beobachtung, so alt wie das Menschentum, wenn sich Menschen um Lagerfeuer versammeln: Licht in der Nacht kann eine unregelmäßig kreisende Menge von Insekten anziehen. In Kunst, Musik und Literatur ist dieses Schauspiel eine bleibende Metapher für gefährliche, aber unwiderstehliche Anziehungskraft. Und das Beobachten ihrer hektischen Bewegungen vermittelt wirklich den Eindruck, dass etwas nicht stimmt – dass diese nächtlichen Piloten anstatt Nahrung zu finden und Raubtiere zu umgehen, von einem Licht gefangen sind.

Leider haben Jahrhunderte des Beobachtens wenig Gewissheit darüber gebracht, warum dies geschieht. Wie verwandelt ein einfaches Licht schnelle, präzise Navigatoren in hilflose, flatternde Gefangene? Wir sind Forscher im Bereich Flug, Vision und Evolution und haben hochgeschwindigkeitsverfolgungstechniken in einer in Nature Communications veröffentlichten Forschung verwendet, um eine Antwort darauf zu geben.

Viele alte Erklärungen für dieses hypnotische Verhalten haben sich nicht vollständig bewahrheitet. Eine frühe Vorstellung war, dass die Insekten von der Hitze einer Flamme angezogen werden könnten. Das war interessant, da einige Insekten tatsächlich pyrophil sind: Sie werden von Feuer angezogen und haben sich entwickelt, um Bedingungen in kürzlich verbrannten Gebieten zu nutzen. Aber die meisten Insekten um ein Licht herum gehören nicht zu dieser Kategorie, und auch kühle Lichter ziehen sie gut an.

Ein weiterer Gedanke war, dass Insekten einfach direkt zum Licht hingezogen werden, eine Reaktion namens Phototaxis. Viele Insekten bewegen sich zum Licht hin, vielleicht als Möglichkeit, dunkler oder gefangener Umgebungen zu entkommen. Aber wenn dies die Erklärung für die Ansammlungen um ein Licht herum wäre, könnte man erwarten, dass sie direkt auf die Lichtquelle zusteuern. Diese Theorie erklärt das wilde Kreiseln jedoch kaum.

Noch eine andere Idee war, dass Insekten ein nahe gelegenes Licht irrtümlicherweise für den Mond halten könnten, wenn sie versuchen, die Himmelsnavigation zu nutzen. Viele Insekten beziehen sich nachts auf den Mond, um ihren Kurs beizubehalten.

Diese Strategie beruht darauf, wie Objekte in großer Entfernung beim Bewegen entlang eines geraden Weges scheinbar an Ort und Stelle schweben. Ein stabiler Mond zeigt an, dass keine ungewollten Abweichungen gemacht wurden, wie sie auftreten könnten, wenn man von einer Windböe erfasst wird. Nähere Objekte hingegen scheinen nicht mit Ihnen in den Himmel zu folgen, sondern bewegen sich hinter Ihnen her, wenn Sie vorbeigehen.

Die Theorie der Himmelsnavigation besagt, dass die Insekten versuchen, diese Lichtquelle stabil zu halten, indem sie scharf abbiegen, um geradezu zu fliegen. Eine elegante Idee, aber dieses Modell prophezeit, dass viele Flüge zu einer Kollision spiralisieren würden, was in der Regel nicht mit den Bahnen übereinstimmt, die wir beobachten. Was passiert also wirklich?

Um diese Frage im Detail zu untersuchen, haben wir und unsere Kollegen hochgeschwindigkeits Videos von Insekten um verschiedene Lichtquellen aufgenommen, um Flugbahnen und Körperhaltungen genau zu bestimmen. Sowohl im Labor am Imperial College London als auch an zwei Feldstandorten in Costa Rica, CIEE und der Estación Biológica. Wir stellten fest, dass ihre Flugmuster nicht gut zu einem bestehenden Modell passten.

Stattdessen zeigten viele Insekten eine konstante Orientierung mit ihrem Rücken zum Licht. Dies ist ein bekanntes Verhalten, das als dorsale Lichtreaktion bezeichnet wird. In der Natur hilft diese Reaktion, Insekten in der richtigen Ausrichtung zum Fliegen zu halten, vorausgesetzt, dass mehr Licht vom Himmel herabkommt als von unten.

Aber wenn sie ihre Rücken zum Licht richten, verändern sich ihre Flugbahnen. So wie Flugzeuge sich beim Abbiegen neigen und manchmal so rollen, dass der Boden fast gerade aus dem Fenster zu sehen ist, neigen auch Insekten beim Abbiegen. Wenn ihre Rücken zum nahegelegenen Licht ausgerichtet sind, führt das zu einer Schleifenbewegung um das Licht herum, wobei sie kreisen, aber selten kollidieren.

Diese kreisenden Flugbahnen waren nur eines der Verhaltensmuster, die wir beobachtet haben. Wenn Insekten direkt unter einem Licht flogen, bogen sie oft nach oben ab, indem sie ihren Rücken zum Licht richteten, bis sie schließlich gerade nach oben flogen, in der Luft stehenblieben und abstürzten. Und noch überzeugender, wenn Insekten direkt über einem Licht flogen, neigten sie dazu, sich auf den Kopf zu drehen, wiederum ihren Rücken zum Licht zu wenden und dann abrupt abzustürzen.

Obwohl Licht in der Nacht anderen Tieren schaden kann, indem es zum Beispiel Zugvögel in städtische Gebiete lenkt, scheinen größere Tiere ihre vertikale Orientierung nicht zu verlieren. Warum verlassen sich also Insekten, die älteste und artenreichste Gruppe von Fliegern, auf eine Reaktion, die sie so verwundbar macht?

It may have to do with their small size. Larger animals can sense gravity directly with sensory organs pulled by its acceleration, or any acceleration. Humans, for example, use the vestibular system of our inner ear, which regulates our sense of balance and usually gives us a good sense of which way is down.

But insects have only small sensory structures. And especially as they perform rapid flight maneuvers, acceleration offers only a poor indication of which way is down. Instead, they seem to bet on the brightness of the sky.

Before modern lighting, the sky was usually brighter than the ground, day or night, so it provided a fairly reliable cue for a small active flyer hoping to keep a steady orientation. The artificial lights that sabotage this ability, by cueing insects to fly in circles, are relatively recent.

As new technology spreads, lights that pervade the night are proliferating faster then ever. With the introduction of cheap, bright, broad-spectrum LEDs, many areas, such as large cities, never see a dark night.

Insects aren't the only creatures affected. Light pollution disrupts circadian rhythms and physiological processes in other animals, plants and humans, often with serious health consequences

But insects trapped around a light seem to get the worst of it. Unable to secure food, easily spotted by predators and prone to exhaustion, many die before the morning comes.

In principle, light pollution is one of the easiest things to fix, often by just flipping a switch. Restricting outdoor lighting to useful, targeted warm light, no brighter than necessary, and for no longer than necessary, can greatly improve the health of nocturnal ecosystems. And the same practices that are good for insects help restore views of the night sky: Over one-third of the world population lives in areas where the Milky Way is never visible.

Although insects circling around a light are a fascinating spectacle, it is certainly better for the insects and the benefits they provide to humans when we leave the night unlit and let them go about the activities they so masterfully perform under the night sky.

Journal information: Nature Communications

Provided by The Conversation

This article is republished from The Conversation under a Creative Commons license. Read the original article.