Поляризованный лунный свет помог муравьям отыскать путь домой

Для многих животных видимое солнечное излучение — главный ориентир в среде обитания. Прямой солнечный свет, в том числе отраженный от лунной поверхности, задает направление движения для живых существ. Однако небесные тела не всегда видны на небе, особенно в облачную погоду, что может создать некоторые проблемы в навигации животных, полагающихся исключительно на прямое излучение.

В природе есть существа, которые приспособились к недостатку света. Они обзавелись так называемым поляризованным зрением, в отличие от людей, которые страдают «поляризационной слепотой».

Солнечный свет (в том числе отраженный от Луны) состоит из различных длин волн, которые колеблются в разных направлениях. Когда свет проходит через атмосферу, он отражается и преломляется, может возникнуть эффект поляризации — обычно он появляется, когда солнце совсем низко или только зашло за горизонт. В таком случае колебание волны происходит в одной определенной плоскости. Изначально солнечный свет не поляризован, у его волн нет четко определенного направления колебаний.

Некоторые животные умеют не только различать поляризацию света почти так же хорошо, как цвет или яркость, но и применять ее, чтобы определить направления движения. Обычно таким специфическим зрением обладают существа, которые ведут ночной образ жизни, то есть охотятся при очень тусклом лунном свете. Например, в 2014 году немецкие ученые выяснили, что летучие мыши рода ночницы (Myotis) используют поляризованный свет, чтобы откалибровать внутренний магнитный компас и определить правильное направление полета.

До недавнего времени считалось, что среди насекомых поляризацию лунного света используют только навозные жуки Scarabaeus lamarcki. Они делают это не для навигации как таковой, а исключительно для того, чтобы катить свои шарики (источник пищи) по прямой.

Группа австралийских ученых под руководством биолога Коди Фреаса (Cody Freas) из Университета Маккуори выяснила, что, помимо навозных жуков, «поляризованным зрением» обладают два вида муравьев рода муравьи-бульдоги (Myrmecia). Речь идет о видах Myrmecia pyriformis и Myrmecia midas. Однако, в отличие от жуков, эти насекомые применяют поляризованный лунный свет именно для навигации. Об этом ученые рассказали в своей статье, опубликованной на сайте электронного архива препринтов по биологии bioRxiv.

Эти муравьи обитают в Австралии. Они отправляются на поиски пищи после захода солнца, а возвращаются домой в предрассветных сумерках. Ученые давно предполагали, что Myrmecia pyriformis и Myrmecia midas используют солнечный свет в качестве ориентира в пространстве, но только относительно яркий, который виден в сумерках. Фреас и его коллеги обнаружили, что многие муравьи возвращаются домой с добычей ночью и при Луне. 

Схема поляризационного фильтра и изменения лунного поляризационного света / © Cody Freas

Чтобы проверить, как именно муравьи ориентируются в пространстве, биологи поместили над насекомыми поляризационный фильтр. Делали это, когда животные возвращались в свои гнезда при лунном свете.

Фреас и его коллеги постепенно поворачивали фильтр, из-за чего поляризация менялась, создавая таким образом нужные для ученых пути, по которым затем двигались насекомые. Иными словами, с помощью изменения поляризации лунного света биологи заставляли муравьев двигаться в том направлении, которое задавали исследователи с помощью фильтра.

Как только специалисты убирали фильтр, муравьи сразу возвращались на путь, ведущий к их дому.

«Муравьи передвигаются по земле под кустами и деревьями, поэтому крайне редко видят солнечный либо лунный свет. Но у них появляется „окошко“ в кронах деревьев, куда они приходят в поисках сладкого сока, который выделяют листья и молодые побеги. Тогда небо для них становится открытым, и появляются поляризационные световые узоры. Этого света достаточно, чтобы „небесный компас“ насекомых работал всю ночь», — пояснил Фреас.

Кроме того, исследователи обнаружили, что в новолуние, когда Луна не видна на ночном небе, муравьи гораздо реже отправляются на поиски пищи.