La raison surprenante pour laquelle les insectes tournent autour des lumières la nuit : Ils perdent le sens du ciel.

3 février 2024

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corrigé par Samuel Fabian, Jamie Theobald et Yash Sondhi, The Conversation

C'est une observation aussi vieille que les humains qui se réunissent autour des feux de camp : la lumière la nuit peut attirer une foule d'insectes qui volent de manière erratique. Dans l'art, la musique et la littérature, ce spectacle est une métaphore durable pour des attractions dangereuses mais irrésistibles. Et observer leurs mouvements frénétiques donne vraiment l'impression que quelque chose ne va pas - au lieu de trouver de la nourriture et d'éviter les prédateurs, ces pilotes nocturnes sont piégés par la lumière.

Malheureusement, des siècles de témoignages sur ce qui se passe n'ont pas produit beaucoup de certitudes sur la raison pour laquelle cela se produit. Comment une simple lumière peut-elle transformer des navigateurs rapides et précis en captifs impuissants et virevoltants ? Nous sommes des chercheurs qui étudient le vol, la vision et l'évolution, et nous avons utilisé des techniques de suivi à haute vitesse dans une recherche publiée dans Nature Communications pour fournir une réponse.

De nombreuses anciennes explications de ce comportement hypnotique ne se sont pas révélées concluantes. Une première idée était que les insectes pourraient être attirés par la chaleur d'une flamme. C'était intéressant, car certains insectes sont réellement pyrophiles : ils sont attirés par le feu et ont évolué pour profiter des conditions dans les zones récemment brûlées. Mais la plupart des insectes autour d'une lumière n'appartiennent pas à cette catégorie, et les lumières froides les attirent tout autant.

Une autre idée était que les insectes étaient simplement attirés directement par la lumière, une réponse appelée phototaxie. De nombreux insectes se déplacent vers la lumière, peut-être comme moyen d'échapper à des environnements sombres ou piégeants. Mais si c'était l'explication pour les groupes autour d'une lumière, on pourrait s'attendre à ce qu'ils heurtent directement la source. Cette théorie explique peu le comportement de rotation sauvage.

Une autre idée était que les insectes pourraient confondre une lumière proche avec la lune, tandis qu'ils tentaient d'utiliser la navigation céleste. De nombreux insectes utilisent la lune pour maintenir leur cap pendant la nuit.

Cette stratégie repose sur le fait que les objets situés à grande distance semblent rester en place lorsque vous avancez en ligne droite. Une lune immobile indique que vous n'avez pas fait de virages involontaires, comme vous le feriez si vous étiez balayé par une bourrasque de vent. En revanche, les objets plus proches ne semblent pas vous suivre dans le ciel mais se déplacent derrière vous lorsque vous avancez.

La théorie de la navigation céleste soutenait que les insectes s'efforçaient de maintenir cette source de lumière stable, effectuant des virages brusques dans une tentative infructueuse de voler en ligne droite. Une idée élégante, mais ce modèle prédit que de nombreux vols spiraleront vers une collision, ce qui ne correspond généralement pas aux orbites que nous observons. Alors que se passe-t-il vraiment ?

Pour examiner cette question en détail, nous et nos collègues avons filmé des vidéos haute vitesse d'insectes autour de différentes sources lumineuses pour déterminer précisément leurs trajectoires de vol et leur posture, à la fois en laboratoire à l'Imperial College de Londres et sur deux sites en Costa Rica, CIEE et l'Estación Biológica. Nous avons constaté que leurs trajectoires de vol ne correspondaient pas étroitement à un modèle existant.

En réalité, un large éventail d'insectes pointaient constamment leur dos vers les lumières. Il s'agit d'un comportement connu sous le nom de réponse lumineuse dorsale. Dans la nature, étant donné que plus de lumière descend du ciel que ne remonte du sol, cette réponse aide les insectes à se maintenir dans la bonne orientation pour voler.

Mais pointer leur dos vers les lumières artificielles proches modifie leurs trajectoires de vol. Tout comme les avions penchent pour tourner, parfois jusqu'à ce que le sol semble presque droit par la fenêtre, les insectes en inclinaison tournent également. Lorsque leur dos s'oriente vers une lumière proche, le virage résultant les fait tourner autour de la lumière, en tournant en cercle mais en évitant rarement une collision.

Ces trajectoires orbitales n'étaient qu'un des comportements que nous avons observés. Lorsque les insectes volaient directement sous une lumière, ils s'élevaient souvent en arc de cercle lorsqu'elle passait derrière eux, maintenant leur dos vers l'ampoule jusqu'à ce qu'ils volent finalement droit vers le haut, s'arrêtent et tombent en chute libre. Et de manière encore plus convaincante, lorsqu'ils volaient directement au-dessus d'une lumière, les insectes avaient tendance à se retourner, tournant à nouveau le dos à la lumière puis s'écrasant brusquement.

Alors que la lumière la nuit peut nuire à d'autres animaux - par exemple, en déviant les oiseaux migrateurs vers les zones urbaines - les animaux plus grands ne semblent pas perdre leur orientation verticale. Alors pourquoi les insectes, le groupe le plus ancien et le plus diversifié de volatiles, comptent-ils sur une réponse qui les rend si vulnérables ?

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.