Uçan Böcekler Neden Yapay Işıkta Toplanır?
Uçan böcekler ve yapay ışık arasındaki etkileşim, geçmişten günümüze gelen yaygın bir durum olarak kabul edilmektedir. Tarihsel sürece bakıldığında, yapay ışık, böcekleri tuzağa düşürmek için kullanılan eski bir yöntem olup bu yönteme ilişkin yazılı kayıtlar ise milattan sonra 3. yüzyıl, Roma İmparatorluğu’na kadar uzanmaktadır. Bu durumu açıklamak ve ışık tuzağı verimliliğini artırmak adına; dalga boyu, ay, gökyüzü parlaklığı ve hava durumu etkilerine ilişkin fenomenolojik veriler de dahil edilerek, gece fototaksisi ve diğer sorular hakkında birçok gözlemsel çalışmalar yapılmaktadır.
Yapılan çalışmalar sonucunda, böceklerin ışıkta nasıl toplandıklarına ilişkin çeşitli modeller önerilmektedir. En popüler modeller ise:
(1) Böcekler bir kaçış mekanizması yoluyla ışığa çekilmekte ve tıpkı yapraklardaki bir boşluğu hedefledikleri gibi uçuşlarını ışığa doğru hedeflemektedirler.
(2) Böcekler, Ay’ı yön bulmak için göksel bir pusula işareti olarak kullanmakta ve Ay ışığı olmadığı durumlarda yapay ışık kaynaklarını kullanmaktadırlar.
(3) Işık kaynaklarından gelen termal radyasyon, uçan böcekler için çekici bir unsur olarak kabul edilmektedir.
(4) Böceklerin geceye uyum sağlayan hassas gözleri, yapay ışıklar tarafından körleştirilmekte, bu da onların düzensiz uçmalarına veya çarpmalarına neden olarak ışık kaynaklarının yakınına hapsetmektedir.
şeklinde açıklanmaktadır.
Günümüzde giderek artan ışık kirliliğinin böcek türlerinin azalmasına neden olması ve böceklerin yapay ışıkla nasıl etkileşime girdiğini anlamak oldukça önemlidir. Kısık ışıkta uçan küçük böceklerin 3 boyutlu takibinin teknik olarak zor ve ekipmanların yetersiz olması nedeniyle yukarıda sıralanan modelleri/önermeleri test etmek için gereken kinematik verilerle son derece nadir bir ölçüde karşılaşılmaktadır. Mevcut çalışmada ise, böcek uçuş kontrolünün duyusal gerekliliklerini ve yapay ışığın bunları nasıl bozabileceği hakkında daha fazla bilgiye erişebilmek için yeni nesil kamera donanımlarından yararlanılmaktadır.
Çalışmada, böceklerin neden geceleri ışığın etrafında toplandıkları ve ışığın etrafından bir türlü ayrılamıyor gibi göründükleri üzerine uzun süredir devam eden soruları yanıtlamak için 3 boyutlu uçuş yörünge analizleri kullanılmaktadır. Analizler sonucu, kısa mesafelerde çoğu böceğin doğrudan ışık kaynağına uçmadıkları, dik olarak uçtukları ve bunun da yörüngede dönmeye, duraklamaya ve hatta ters uçuşlara yol açtığı bulunmaktadır. Saha videolarından elde edilen niteliksel gözlemler, böceklerin sırt eksenlerini ışık kaynaklarına doğru yönlendirdiğini göstermektedir. Laboratuvarda izlenen böcek hareketi yakalama kayıtlarıyla bu analizler doğrudan örtüşmektedir. Çalışma sonucunda, yakındaki bir yapay ışık kaynağının bir böceğin dikey yönelim duygusunu değiştirerek ileri uçuşunu sürdürme yeteneğini bozduğu savunularak, böceklerin sırt ışık tepkisine dayanan yeni bir davranışsal refleks modeli önerilmektedir.
Deneysel çalışma ve simülasyonlardan elde edilen kanıtlar, böceklerin ışığın etrafından ayrılamama nedenini, yapay ışıkların böceklerin dikey algılarını bozması şeklinde açıklamaktadır. Böceklerin ışığa doğru çekilmeleri ve ışık kaynağı etrafında uçuş gerçekleştirme nedenine ilişkin öne sürülen önermeler ise:
(1) Böceklerin bir kaçış tepkisi olarak ışığa çekildikleri önermesi ile açıklanmıştır. Ancak mevcut çalışma sonuçları, böceklerin kasıtlı olarak nadiren ışığa yönelik kaçış gösterdikleri ve genelde ışığa doğru dik uçtuklarını ortaya koymaktadır. Bu durum, “kaçış tepkisi” temel önermesini çürütmektedir.
(2) Bir diğer önermede ise, bir böceğin yönünü koruyabilmesi için göksel seyir olarak adlandırılan, ışık kaynağının sabit bir konumda tutulması gerekmektedir. Bozulmuş bir gök seyir/pusulası işareti, böceklerin ışık kaynakları üzerinde uçarken neden durduklarını veya ters döndüklerini de açıklayamamaktadır. Dolayısıyla bu önermenin geçerliliği sorgulanmaktadır.
(3) Isı radyasyonunun çekici bir bileşen olduğu önermesi ise, LED aydınlatmasının kızılötesi radyasyon sağlaması nedeniyle çok sayıda böceği hapsettiği ve bunun da bilimsel açıdan geçerliliğini her zaman koruyamadığı yönünde çürütülmektedir.
(4) Son olarak, mevcut çalışmada ortaya konan öngörülebilir ışık merkezli uçuş yörüngesi motifleri, böceklerin ışık tarafından kör edildiği önermesini de çürütmektedir.
Çalışma, geçmişten bugüne mevcut repertuvarımızdaki bilgilerin geçerliliğini sorgulatması açısından oldukça önemlidir.
Çalışmada, tüm davranışsal kinematikler ve analizler, özel komut dosyaları kullanılarak MATLAB2021a’da (MathWorks) üretilmiştir. İstatistiksel yöntemler ve tüm hipotez testleri de MATLAB 2021a’da (MathWorks) gerçekleştirilmektedir. Görsel veriler ise (Ocak-Şubat 2022 ve Mayıs 2023) iki ayrı saha gezisinde toplanmaktadır. Analizlerde bir çift monokrom deklanşörle senkronize Fastec TS3 yüksek hızlı kamera kullanılmaktadır. Çoğu video 500 fps’de çekilmekte olup, bu da uçuş davranışı için iyi bir zamansal çözünürlük sağlamaktadır. Kullanılan kameralar, böceklerin göremeyeceğine inanılan kızılötesi ışıkla çekim yapılmasına olanak sağlamaktadır. Çalışmada kullanılan yöntemler doğrultusunda; böcekler hakkında bu zamana kadar ortaya konmuş mevcut bilgilerimizden ziyade, daha iyi bir genel bakış elde edilebilmekte ve türlerin örneklemesi artırılarak, birbirinden farklı böceklerin uçuş yörüngeleri analiz edilebilmektedir.
Çalışmada, yapay ışık kaynağının: böceklerin sırtlarına düşen ışığa yönelik tepkilerinin doğruluğunu azaltabileceği veya ortadan kaldırabileceği ve bu durumun da böceklerin gökyüzünden referans alarak oluşturdukları yörüngelerini bozabileceği düşünülmektedir.
Çalışmada, saha koşullarında yapay bir ışık kaynağı yakınındaki yabani böceklerin uçuş yollarının yüksek kare hızlı stereo kayıtları ve yüksek çözünürlüklü hareket yakalama ile ölçülen serbest uçuş vücut yönelimleri ile sabit uçuş deneyleri yapılarak böceklerin uçuş verileri iki kategoride toplanmaktadır.
Böceklerinin neden geceleri, ateşlerin ve lambaların etrafında kararsız bir şekilde uçtuklarına dair öne sürülen açıklamalar arasında “ayda gezinme” ve “ışığa kaçış” teorileri yer almaktadır. Ancak bunları titizlikle test edecek üç boyutlu böcek uçuş verileri olmadığından, bu tuhaf davranışın nedeni halen çözülememektedir. Mevcut çalışmada ise, yapay ışıklar etrafındaki böceklerin uçuşlarının 3 boyutlu kinematiğini yeniden oluşturmak için laboratuvarda yüksek çözünürlüklü hareket yakalama ve sahada stereo videografi yöntemleri kullanılarak yeni bir model önerilmektedir.
Tüm uçan hayvanların, dış dünyaya göre, özellikle de yer çekimi yönüne göre yönelimlerini belirlemek için güvenilir bir yola ihtiyaçları bulunmaktadır. Böcek uçuşuna ilişkin tarih boyunca, görüş alanının en parlak kısmı gökyüzü kabul edilmektedir. Uçan böceklerin de sırt taraflarını en parlak görsel bölgede tutan bir davranış olan sırt ışık tepkisinin bir biçimini sergiledikleri bilinmektedir. Doğal gökyüzü ışığı altında, sırtın en parlak görsel yarıküreye doğru eğilme davranışı, uygun uçuş tutumunun ve kontrolünün korunmasına yardımcı olmaktadır. Ancak yapay kaynakların yakınında, yüksek oranda korunan bu sırt ışığı tepkisi, ışığın etrafında sürekli yönlendirme üretebilmekte ve bir böceği “hapsedebilmektedir.” Çalışma sonucu ortaya konan, yönlendirme modelinde, bu sırt eğiminin, ışıkların yakınındaki böceklerin görünüşte düzensiz uçuş yollarını oluşturmalarına neden olduğu ve uçan böceklerin yapay ışık etrafında toplandıklarına dair en makul model olduğu öne sürülmektedir.
KAYNAK:
Fabian, S. T., Sondhi, Y., Allen, P. E., Theobald, J. C., & Lin, H. T. (2024). Why flying insects gather at artificial light. Nature Communications, 15(1), 689. doi: https://doi.org/10.1038/s41467-024-44785-3
Katkılarından dolayı Dilara AKAY'a teşekkür ederiz...