Устройство студента позволяет исследователям легко отслеживать неуловимых насекомых
Насекомые — самая большая группа организмов на планете, а виды, населяющие все континенты, включая Антарктиду, также распространены повсеместно. Тем не менее, по сравнению с птицами и млекопитающими, ученые очень мало знают о том, когда большинство насекомых бодрствуют и активны, что особенно верно в отношении ночных видов, которые летают под покровом ночи.
Знание того, когда организмы наиболее активны, является основой для понимания их поведения и циркадных ритмов — моделей, которые определяют, когда они ищут пищу, размножаются, опыляют цветы и многое другое. Без этой базовой информации о насекомых сложнее предсказать или определить, как изменения в окружающей среде, такие как увеличение светового загрязнения, могут повлиять на них.
Но чем мельче животное, тем труднее его выследить. Насекомые, как правило, слишком малы, чтобы носить с собой устройства слежения, которые могли бы сигнализировать биологам об их передвижениях. Вместо этого исследователям приходится заманивать их приманками или светом, которые рисуют лишь частичную картину их деятельности.
«Вы можете подумать, что бабочка ведет ночной образ жизни, потому что ее видели только ночью, но это не значит, что ее нет днем. Ее просто могли не увидеть», — сказал ведущий автор Яш Сондхи, доктор философии, студент Международного университета Флориды, которого консультирует Кавахара, куратор Центра чешуекрылых и биоразнообразия Макгуайра в Музее естественной истории Флориды и соавтор нового исследования. «Мы хотели выйти за рамки стандартных ночных или дневных категорий, которые могли бы быть чрезмерным упрощением».
В течение многих лет Кавахара пытался найти портативное устройство, которое позволило бы ему отслеживать насекомых, работая в полевых условиях, иногда даже пытаясь передать эту работу компаниям в надежде, что они смогут построить ему это устройство. Но оборудование, достаточно чувствительное, чтобы измерять мельчайшие движения мельчайших мотыльков, и в то же время достаточно прочное, чтобы работать в суровых условиях и в удаленных местах без электричества или интернета, оказалось сложным в разработке.
Поэтому, когда Сондхи предложил попробовать создать его самостоятельно, Кавахара был в восторге. «Мы отложили проект, но Яш смог прийти и создать устройство, о котором мы всегда мечтали», — сказал он.
Сондхи собрал микрокомпьютер, программное обеспечение для отслеживания движения с открытым исходным кодом, датчики, камеру и все важные инфракрасные источники света, которые не беспокоят насекомых и не сбивают их с толку. Он разместил все это в сетчатой клетке, похожей на корзину для белья, и так родился портативный монитор двигательной активности, названный pLAM.
Его можно построить менее чем за 100 долларов, что является ничтожной долей стоимости лабораторной технологии, которая стоит от 1000 до 4000 долларов.
После использования pLAM для мониторинга активности насекомых в лаборатории, чтобы убедиться, что оборудование работает бесперебойно, Сондхи и Кавахара протестировали его во время исследовательской поездки в Коста-Рику. Они собрали 15 видов, поместив от четырех до восьми мотыльков каждого в мониторы активности.
Сондхи говорит, что одним из самых интересных примеров был вид тигрового мотылька. Предполагается, что эти ярко окрашенные ядовитые бабочки ведут активный образ жизни исключительно днем, потому что хищники избегают их, и они могут передвигаться, не опасаясь быть съеденными. Однако данные мониторов активности показали, что они также активны в сумерках. Ведь им всё же приходится спасаться от других хищников, которые выходят с наступлением темноты, вроде летучих мышей.
Кавахара с оптимизмом смотрит на то, что новое устройство поможет предотвратить недавнюю глобальную тенденцию сокращения и исчезновения насекомых. «Исходные данные, необходимые нам для понимания активности мелких насекомых и других организмов, очень ограничены», — сказал он. «Мы говорим о том, как световое загрязнение, шумовое загрязнение и изменение климата влияют на насекомых, но мы ничего не знаем о том, как это влияет на их активность, потому что мы не можем отслеживать активность большинства видов насекомых. Это устройство позволит нам собрать эту информацию».
В этом году Сондхи будет использовать этот новый инструмент, чтобы продолжить свое исследование, финансируемое National Geographic, о том, как мотыльки реагируют на световое загрязнение. Он собрал данные о различных уровнях освещенности на нескольких полевых участках в Индии. Теперь он может исследовать, как световое загрязнение может сбивать с толку мотыльков, нарушая их естественные циркадные ритмы и влияя на их активность.