После многолетнего развития в подземных туннелях, внезапно появляющиеся на свет бескрылые нимфы цикад демонстрируют удивительную способность к целенаправленному движению. Как выяснили учёные, эти насекомые отнюдь не блуждают вслепую в поисках подходящего места для завершающей стадии превращения. Их путь, почти идеально прямой, лежит к ближайшим стволам деревьев, причём ориентиром служат визуальные сигналы, связанные с контрастом света и тени.
Исследовательская группа под руководством Марты Вайс, эколога-эволюциониста из Джорджтаунского университета в Вашингтоне, округ Колумбия, провела детальный анализ поведения нимф цикад выводка XIII, чей жизненный цикл длится 17 лет. Наблюдения, результаты которых были обнародованы 20 марта в журнале Американский натуралист, показали, что насекомые используют тёмные очертания на более светлом фоне в условиях сумеречного освещения. Этот механизм, известный как скототаксис, позволяет нимфам с поразительной точностью определять местоположение вертикальных поверхностей, необходимых для линьки и превращения в крылатых взрослых особей.
Экспериментальное подтверждение визуальной навигации
Для проверки гипотезы о ведущей роли зрительного восприятия учёные провели серию экспериментов на территории колледжа Лейк-Форест в северном Иллинойсе в 2024 году. Ключевым методом стало временное блокирование светочувствительных органов у недавно появившихся нимф. Исследователи покрыли белой краской как их сложные глаза, так и более простые органы, воспринимающие свет, что лишило насекомых возможности различать контраст между освещёнными и тёмными участками.
Результат оказался однозначным: нимфы с закрашенными органами зрения демонстрировали дезориентированное, бесцельное поведение и в большинстве случаев так и не достигали стволов деревьев. В то же время насекомые из контрольной группы, чьё зрение не было нарушено, уверенно и практически по прямой траектории двигались к ближайшим деревьям, лишь незначительно отклоняясь от кратчайшего маршрута. «Они просто подходили и направлялись к деревьям», — прокомментировала наблюдения Марта Вайс.
Дополнительный эксперимент по визуальным предпочтениям окончательно подтвердил доминирующую роль тёмных сигналов. Нимфам предоставили выбор между двумя поверхностями — светлой и тёмной. Из 32 протестированных насекомых подавляющее большинство, 28 особей, направились к более тёмному варианту, и лишь 4 выбрали светлую поверхность. Этот результат аналогичен инстинктивному движению человека к тёмному контуру дверного проёма в тёмной комнате.
Таким образом, работа исследователей доказала, что насекомыми действительно руководит скототаксис — врождённый поведенческий ответ на визуальные сигналы темноты, обеспечивающий им выживание и успешный переход к следующей стадии жизненного цикла.
а тьма — поведение, известное как скототаксис.
Оглядываясь назад, эксперт по цикадам Джин Критски, энтомолог из Университета Маунт-Сент-Джозеф в Цинциннати, говорит, что он также был свидетелем этого спонтанного поиска темноты. Но возможность формального расследования «мне не пришла в голову», — говорит Крицкий. Новое исследование «заполняет пробел экспериментальными данными о поведении, которое настолько распространено, что обычно остается незамеченным».
Скототаксис существует во всем мире: цикады присоединяются к сверчкам, жукам, муравьям, клопам и даже плавающим пчелам.
Ранее в этом году энтомолог Зак Хуанг из Мичиганского государственного университета в Восточном Лансинге и его коллеги сообщили, что медоносные пчелы и пчелы-каменщики, оказавшиеся на воде, плывут к более темным областям, используя ссылку на землю, чтобы направиться на землю.
Как и Вайс, Хуанг говорит, что не знал о скототаксисе, пока не изучил его поведение. «Я даже не знал, что это слово существует». Но, прочитав новое исследование, Хуанг подозревает, что скототаксис может быть гораздо более распространенным, чем последующие исследователи.
Кажется, многие растения и животные усвоили один и тот же простой урок: когда на кону стоит выживание, победа за Тенями может быть блестящей идеей.