Un mystère millénaire sur les insectes et la lumière nocturne a enfin été résolu

Les scientifiques ont découvert que les insectes tournent le dos aux sources de lumière la nuit, un comportement qui suggère que les lumières artificielles perturbent leur navigation naturelle. Cette découverte, basée sur des images de caméras à haute vitesse, remet en question des croyances de longue date et met en évidence l’impact de l’éclairage artificiel sur le comportement et la conservation des insectes.

La nuit, dans la forêt nuageuse du Costa Rica, une petite équipe de scientifiques internationaux a allumé une lumière et a attendu. Bientôt, des insectes, petits et grands, descendirent des ténèbres. Papillons avec des taches ressemblant à des yeux fixes sur chaque aile. Coléoptères blindés brillants. Il vole. Une fois, même une mante religieuse. Chacun d'eux faisait la même danse hypnotique et vertigineuse autour de la lampe comme s'ils y étaient reliés par un fil invisible.

L’enthousiasme s’est répandu au sein du groupe de chercheurs, même si ce phénomène n’était pas nouveau pour eux. La différence est qu’ils disposent désormais d’une technologie sophistiquée et de caméras à grande vitesse – capables de capturer des orbites rapides et frénétiques – pour cartographier les mouvements difficiles à suivre de centaines d’insectes et découvrir les secrets entourant les raisons de leurs pitreries autour de la lumière. La nuit.

Le projet de recherche a débuté dans le laboratoire de Lin où travaille Fabian, qui possède une arène de capture de mouvement semblable à celle utilisée dans les films, de la taille d'un insecte. Crédit : Sam Fabian

Détection du comportement des insectes

Un détail surprenant est apparu dans les données : pendant leur vol, les insectes gardaient le dos face à la source de lumière artificielle.

« Vous regardez des vidéos au ralenti et voyez cela se produire encore et encore », explique Yash Sondhi, récent docteur en sciences biologiques à la Florida International University. Chercheur postdoctoral diplômé et actuel au Florida Museum of Natural History. « Peut-être que lorsque les gens le remarquent, comme autour des lumières d'un porche ou des lampadaires, ils semblent voler droit dessus, mais ce n'est pas le cas. »

Ce comportement, qui n'avait pas été documenté auparavant, a été publié dans la revue Communications naturellesIl offre une nouvelle explication, et tout en confirmant que la lumière inactive les insectes, il offre également une nouvelle vision de cet intérêt pour la conservation.

De petites étiquettes en forme de L étaient collées sur le dos de nombreux papillons de nuit et libellules. Ainsi, lorsqu'ils volaient autour de la lumière, ils collectaient également des données sur la façon dont ils roulaient, tournaient et se déplaçaient dans l'espace tridimensionnel. Crédit : Sam Fabian

Au fil des millions d’années, les insectes ont évolué pour maîtriser le vol en s’appuyant sur la chose la plus brillante qu’ils puissent voir : le ciel. Aujourd’hui, le monde éclairé fait une boucle avec ses instincts. Les insectes croient que le « ciel » imposteur qu’ils trouvent est le vrai et se retrouvent piégés dans un cycle épuisant en essayant de rester orientés. C'est un effort vain qui se traduit par des manœuvres maladroites et des collisions frontales occasionnelles avec la lumière.

Gravité, vol et lumière artificielle

Une bonne compréhension de la gravité est obligatoire pour tous les animaux.

Surtout ceux qui volent, comme les insectes qui effectuent des tâches de vol qui peuvent dépasser celles effectuées par des pilotes humains. Lorsqu'ils volent, ils ressentent une accélération si rapide que leur détection de la gravité devient peu fiable. Ils ont besoin du ciel, même la nuit, pour savoir dans quelle direction tourner et naviguer, tout en gardant le contrôle dans les airs. Mais la lumière artificielle perturbe ce système.

Sondhi a commencé à faire le lien entre la vision, la lumière et le vol des insectes lorsqu'il a rejoint le laboratoire de Jamie Theobald, professeur adjoint de biologie à la Florida International University, en 2017.

Cependant, le travail a réellement commencé lorsqu'il a trouvé un groupe de spécialistes dans les domaines du vol des insectes et des systèmes sensoriels, déterminés à collecter et à étudier un déluge de données de vol en 3D pour voir ce qui, le cas échéant, serait révélé.

Les insectes volent en cercles complexes autour de la source de lumière artificielle, tournant le dos à la lampe qu'ils semblent incapables de distinguer du ciel nocturne. Crédit : Sam Fabian

Découvertes pionnières et considérations futures

Ce groupe comprenait Sundy et Theobald, ainsi que Sam Fabian et Huai Ti Lin de collège impérial de Londreset Pablo Allen du Conseil pour les échanges éducatifs internationaux à Monteverde, Costa Rica.

Le projet de recherche a débuté dans le laboratoire de Lin où travaille Fabian, qui possède une arène de capture de mouvement semblable à celle utilisée dans les films, de la taille d'un insecte.

Crédit : Musée de Floride

De petites étiquettes en forme de L étaient collées sur le dos de nombreux papillons de nuit et libellules. Ainsi, lorsqu'ils volaient autour de la lumière, ils collectaient également des données sur la façon dont ils roulaient, tournaient et se déplaçaient dans l'espace tridimensionnel.

« Dans l'une des premières expériences, j'ai laissé un grand papillon jaune sous l'aile décoller de ma main et voler directement au-dessus de la lampe UV et il s'est instantanément retourné », a-t-il déclaré. «Mais nous ne savions pas alors si le comportement que nous avions observé et mesuré en laboratoire pouvait également être observé dans la nature.»

Attacher des trackers à de petits insectes demande de la patience, de la dextérité et de la pratique. Crédit : Photo du Musée de Floride par Jeff Gage

Le financement de National Geographic a aidé l'équipe à se rendre au Costa Rica – un pays riche en insectes divers – avec leurs appareils photo pour le découvrir.

Au total, ils ont collecté plus de 477 vidéos couvrant plus de 11 ordres d’insectes, puis ont utilisé des outils informatiques pour reconstituer en 3D des points le long des trajectoires de vol. En combinant les données de capture de mouvement, les chercheurs ont tout compris Classer En fait, ils se sont retournés lorsqu’ils ont été exposés à la lumière, tout comme la grande aile jaune du laboratoire.

Pour tester leur théorie dans la nature, l’équipe s’est rendue à la Estación Biológica Monteverde au Costa Rica, où elle a installé des lumières sous la canopée d’une forêt tropicale humide. Crédit : Yash Sondhi

« C'était une question préhistorique. Dans les premiers écrits, les gens le remarquaient autour d'un feu », a déclaré Theobald. « Toutes nos spéculations sur la raison pour laquelle cela s'est produit se sont avérées fausses, c'est donc certainement le projet le plus cool que j'ai jamais eu. fait partie. »

Si l’étude confirme que la lumière inactive les insectes, elle suggère également que la direction de la lumière est importante. Le pire est un luminaire ou simplement une ampoule nue. L’enveloppement ou le blindage peuvent être essentiels pour compenser les effets négatifs sur les insectes.

Le type de lumière le plus gênant pour les insectes provient des ampoules dirigées vers le haut et de celles qui n’ont pas d’ombre. L’enveloppement ou le blindage peuvent être essentiels pour compenser les effets négatifs sur les insectes. Crédit : Sam Fabian

L’équipe pense également aux couleurs plus claires, comme si les couleurs froides et chaudes avaient des effets différents. Bien entendu, le mystère encore inexpliqué entoure l’attraction vers la lumière et la manière dont elle se produit sur de si grandes distances.

« On m'a déjà dit qu'on ne pouvait pas demander pourquoi des questions comme celle-là, et que cela ne servait à rien », a déclaré Sondhi. « Mais grâce à notre persévérance et en trouvant les bonnes personnes, nous avons trouvé une réponse à laquelle aucun de nous n'avait vraiment pensé, mais qui est si importante pour sensibiliser à la manière dont la lumière affecte les populations d'insectes et informer sur les changements qui peuvent les aider. »

Référence : « Pourquoi les insectes volants se rassemblent sous la lumière artificielle » par Samuel T. Fabian, Yash Sondhi et Pablo E. Allen et Jimmy C. Theobald, Huai Ti Lin, 30 janvier 2024, Communications naturelles.
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