Movements in the dark: flying, landing and walking in insects

Att färdas i mörker: insekters lösningar, vinster och kostnader

In sin ständiga jakt på mat måste många insekter undvika att krocka med grenar, stenar och blad, samt färdas i en lämplig kompassriktning. Åtskilliga insekter använder sin syn för att kontrollera detta. En nektarsökande humla, till exempel, reglerar sin flyghastighet efter hur snabbt föremål i omgivningen rör sig över dess ögon. Denna typ av flygkontroll, och alla andra synstyrda beteenden, kräver dessvärre en viss mängd ljus för att fungera optimalt och när det blir mörkare blir det svårare att uppnå denna ljusmängd. För att maximera sitt ljusintag har många skymningsaktiva och nattaktiva insekter därför större ögon och större fasetter än sina dagaktiva släktingar. Några har dessutom utvecklat förmågan att neuronalt lägga ihop ljusintag från flera områden av synfältet (spatial integrering) eller att bearbeta ljussignalen i varje syncell (fotoreceptor) under en längre tid (temporal integrering). Men allt har ett pris och dessa strategier leder ofta till en mindre detaljrik bild av verkligheten eller att föremål som rör sig snabbt inte längre går att se. Syftet med den här avhandlingen är att beskriva de anpassningar som insekter har utvecklat för att öka sin ljuskänslighet och att öka vår förståelse för hur insekters flygkontroll, landningsprecision och orienteringsförmåga påverkas av fallande ljusnivåer.
I dagsljus flyger en humla i mina försök elegant och säkert genom en 30 cm bred tunnel klädd med schackmönster. En serie välkontrollerade studier visar att de fortsätter att göra så även i mycket svagt ljus, men med lägre flyghastighet efterhand som det blir mörkare. Samtidigt kan vi visa att en fallande ljusintensitet även påverkar fotoreceptorernas reaktionsförmåga, som även den gradvis blir långsammare efterhand som mörkret faller. Humlor anpassar på så vis sin syn genom att fånga upp ljus under en längre tidsenhet med ökad ljuskänslighet som vinst. Kostnaden humlorna betalar är ett långsammare synsystem. Om de fortsätter att flyga med samma hastighet riskerar de därför att komma farligt nära en av tunnelns väggar utan att upptäcka den i tid. Ett sätt att kompensera för detta är helt enkelt att flyga långsammare när det blir mörkare. Detta är också precis vad jag observerar.
För att bättre förstå insekters landningsbeteende tränade jag även humlor att landa på en plattform som gick att rotera. Det visar sig att humlor justerar sin kroppshållning och sina antenner efter plattformens vinkel, samt sträcker ut benen på ett konstant avstånd från plattformen. Dessa resultat tyder på att humlorna bedömer var plattformen är och hur den är orienterad utan att vidröra den, förmodligen genom att förlita sig på sin syn, men antennerna kan också ha en roll med i spelet. Även under mycket mörka förhållanden, på gränsen till vad humlorna kan flyga under, är deras landningar välkontrollerade. Jag observerade inte en enda humla som krockade med plattformen under mina försök. När det blir mörkt justerar dock humlorna kroppen mer vertikalt och huvudet mer horisontellt i förhållande till horisontalplanet, samt sträcker ut benen tidigare jämfört med mer ljusa förhållanden. Förmodligen är detta anpassningar som gör det möjligt för dem att landa mjukt även under ljussvaga förhållanden.
I min avhandling utforskar jag även effekten av ljusintensitet på orienteringsförmåga och transporthastighet hos gående insekter. Detta gör jag genom att låta dagaktiva och nattaktiva dyngbaggar rulla sina dyngbollar ut från mitten av en rund arena i Sydafrika, samt under mer kontrollerade former i labbet. Det visar sig att dagaktiva och nattaktiva dyngbaggar orienterar sig med samma precision så länge de erbjuds en punktljuskälla, såsom månen, solen eller en lampa som referenspunkt. När däremot endast stjärnhimlen eller månens polarisationsmönster går att se överträffar de nattaktiva dyngbaggarna sina dagaktiva släktingar. Dessutom fortsätter båda arterna, oberoende av ljusintensitet, att rulla sina bollar över savannen med samma imponerande hastighet. Detta tyder på att dyngbaggarna inte bearbetar synsignaler långsammare, utan snarare lägger ihop synsignaler från större delar av synfältet för att öka sin ljuskänslighet.
Sammanfattningsvis bidrar min avhandling till ökade kunskaper om hur synstyrda beteenden hos flygande, landande och gående insekter påverkas av rådande ljusförhållanden och vilka anpassningar de utvecklat för att utföra dem även när det blir mörkare.