Насекомые умеют ловить ветер для миграции на тысячи километров

Не только птицы осенью улетают в теплые края, но и многие насекомые -- стрекозы или, например, бабочки. Как этим мелким созданиям удается преодолеть сотни и тысячи километров и вернуться обратно – загадка. Ученые из Исследовательского центра Ротамстед (Rothamsted Research) в Харпендене и трех британских университетов считают, что приблизились к ее решению. Результаты своих исследований они опубликовали в Science.

Радар как определитель бабочек

Чтобы разобраться с полетом мигрирующих насекомых, Джейсон Чапмен (Jason W. Chapman) и его команда восемь лет сканировали небо двумя специально сконструированными для энтомологии радарами, расположенными на территории Великобритании. Высокоточные радары сканировали пространство в вертикальном луче диаметром 32 м. Ученые вели наблюдения ежегодно в периоды массовой миграции бабочек -- весной и осенью.

Радары регистрировали бабочек на высоте от 150 до 1188 м. Как утверждают исследователи, приборы показывали направление перемещения каждого насекомого, ориентацию его тела в пространстве, скорость, а кроме того, по их показаниям можно было вычислить массу движущегося объекта. Радары различали объекты крупнее 100 мг. Собственно, именно по вычисленной массе биологи судили о том, за какими насекомыми они наблюдают. Озадачивает, правда, одно замечание, сделанное ими в описании методики: о том, что показания радаров были неточными, если в поле его зрения попадало больше одного движущегося объекта.

Тем не менее им удалось набрать достаточно данных, чтобы сделать несколько выводов. Среди мигрирующих бабочек есть дневные и ночные. Ученые вычислили, например, что ночью пролетали два вида ночниц или совок: более мелкие Autographa gamma и более крупные Noctua pronuba. Еще более крупные ночные бабочки – весом до полутора граммов -- это бражники. Днем мигрировали крупные дневные бабочки: адмиралы (Vanessa atalanta) и репейницы (V. Cardui). За 569 зарегистрированных эпизодов миграций ученые зарегистрировали пролет более ста тысяч насекомых.

Бабочки выбирают скоростные трассы

Группы бабочек осенью покидают Британию и летят на зимовку в район Средиземного моря, а весной возвращаются обратно. Длина их миграционного пути – около 2000 км. Причем дневные бабочки преодолевают это расстояние при свете дня, а ночные бабочки летят ночью.

Основное средство перемещения мигрирующих насекомых – ветер. Они движутся автостопом в воздушном потоке и пользуются этим транспортом исключительно эффективно. Действительно, им удается преодолевать огромные расстояния за короткое время и попадать туда, куда нужно, хотя ветер не всегда бывает попутным. Ученые попытались понять, как насекомым удается лететь так быстро, а также как они выбирают правильное направление.

Ночные бабочки летят на большей высоте, чем дневные. За счет того, что на высоте большая скорость ветра, ночные бабочки летят быстрее (у дневных бабочек средняя скорость 12,7 м/с, у ночниц -- 15,1 м/с и 15,4 м/с, у бражников -- 16,5 м/с – это вообще самые быстрые летуны среди насекомых). Максимальная скорость ночниц – более 25 м/с, что соответствует скорости 90 км/ч, а бражники, по словам ученых, могут развивать скорость до 100 км/ч. При этом скорость перемещения насекомых превышает скорость ветра, поскольку они двигаются в потоке активно, иными словами, машут крыльями, и тем самым, по вычислениям ученых, добавляют к скорости ветра от 3 до 6 м/c.

Как бы то ни было, бабочкам, по словам ученых, удается преодолеть около 2000 км за три-четыре перелета. Дневные бабочки летят днем, ночные – ночью, а в другое время суток, соответственно, отдыхают. В таком режиме, чтобы так быстро достичь цели, им действительно нужно развивать скорость курьерского поезда.

Как не сбиться с пути

Выводы авторов относительно того, как бабочкам удается держать правильный курс, вызывают довольно много вопросов. Очевидно, что основное направление миграций – весной на север, а осенью на юг. Ученые приводят данные, что в точке регистрации фактическое перемещение бабочек отличалось от направления их собственного движения на некоторый угол. То есть голова и тело насекомого были ориентированы, скажем, на север, но из-за ветра оно перемещалось под углом к северу. Иными словами, получается, что бабочки способны вносить поправку на ветер и активно корректировать курс в нужном направлении, двигаясь траверсом. Каким образом они фактически это делают, остается непонятным. Авторы не приводят рассуждения о природе насекомьего «компаса». Кроме того, непонятно, как столь мелким созданиям хватает физических сил сопротивляться ветру.

Вызывает удивление, что авторы в статье не сравнивают каждое свое утверждение о поведении насекомого с направлением ветра. Известно, что на разной высоте направление ветра различается. Авторы в описании методики не приводят фактические данные о направлении ветра на разных высотах, а ссылаются на метеорологическую модель. А в тексте статьи есть только одно замечание, что на территории Великобритании осенью ветра преимущественно западные, дующие на восток.

Бабочки -- не планктон

Ученые провели модельный компьютерный эксперимент, чтобы доказать влияние активного поведения насекомых во время полета на его эффективность. Они использовали модель дисперсионного рассеивания частиц (NAME) и сравнили перемещение мелких частиц насекомьего размера, виртуально выпустив их в Великобритании, с модельным перемещением насекомых. Результаты показали, что насекомые за восемь часов виртуального полета продвинулись на 40% дальше, чем частицы, пассивно перемещаемые в потоке ветра, а направление их полета оказалась гораздо точнее.

Несмотря на некоторые методические неясности, авторы, безусловно, использовали интересный подход к исследованию миграции насекомых. На сегодня сделано еще очень немного попыток экспериментального изучения этого явления. Причем обычно изучают миграции американских бабочек-монархов, у которых предполагают навигацию по солнцу, по собственным внутренним часам, а возможно, и по магнитному полю.