Por que insetos voadores ficam voando ao redor de lâmpadas acesas? Cientistas trouxeram uma resposta!

À noite, esse é um fenômeno comumente observado: insetos noturnos, como mariposas, que ficam voando em torno de fontes artificiais de luz. Comumente, as pessoas explicam esse comportamento como uma forma de atração desses animais pela luz, e sugerindo confusão com a luminosidade da Lua. Outros sugerem que esses insetos são atraídos pelo calor gerado por lâmpadas incandescentes. Porém, no meio acadêmico, essa questão tem permanecido em aberto, e duas hipóteses principais têm sido exploradas para explicar esses voos erráticos: "navegação lunar" e "escape da luz". Agora, em um estudo publicado no periódico Nature Communications (Ref.1), pesquisadores usaram avançada tecnologia de câmera para investigar o comportamento de voo de insetos noturnos em torno de lâmpadas acesas e revelaram uma inesperada solução geral para o mistério. 

Os insetos não são atraídos pela luz artificial; ao invés disso, tentam manter suas cosas viradas para a luz artificial (resposta dorsal à luz) como ajuda de voo e manutenção de altitude. Como a luz artificial não é um ponto luminoso fixo no céu como a Lua e muito menos inalcançável, esses insetos acabam ficando presos em um movimento de loop ao redor dos objetos luminosos devido ao reflexo dorsal. Isso cria uma ilusão de que estão sendo atraídos no sentido da luz, enquanto na realidade estão presos em um movimento automático e circular que tenta manter o dorso virado para a fonte luminosa.

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A interação entre insetos voadores e luz artificial é uma ocorrência tão comum que inclusive inspirou o famoso e antigo dizer popular "atraído como uma mariposa pela chama". Luz artificial é um método antigo de prender insetos, com os registros escritos mais antigos desse método datando do Império Romano ao redor do ano 1 d.C. Esforços para melhorar a eficiência dessas armadilhas têm fomentando hipóteses diversas para explicar o porquê desses insetos se reunirem para ficar girando em torno de lâmpadas acesas e afins. Além de uma simples curiosidade científica, entendimento de como os insetos interagem com luz artificial é particularmente importante no contexto moderno de crescente uso noturno de dispositivos luminosos e associada poluição luminosa (!), incluindo efeitos deletério na saúde humana.

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(!) Todas as noites, inúmeros insetos voadores morrem de forme e desgaste ao interagirem com as luzes artificiais das cidades (lâmpadas, neons, etc.), contribuindo para os sérios declínios populacionais observados para espécies diversas de insetos ao redor do mundo. Existe inclusive evidência de que mariposas urbanas estão evoluindo comportamentos no sentido de evitar as fontes artificiais de luz. Ambos os cenários podem trazer consequências deletérias para plantas dependentes de polinização por esses insetos e de predadores desses insetos que habitam áreas com iluminação artificial. Ref.3

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Várias hipóteses têm sido propostas para explicar a estranha interação entre insetos voadores noturnos e luzes artificiais. Entre as mais populares podemos citar:

- insetos são atraídos à luz através de um mecanismo de escape, direcionando o voo para a fonte luminosa ao confundi-la com uma abertura entre as folhagens;

- insetos usam a Lua como uma bússola celestial para navegar durante o voo, e acabam confundindo as fontes de luz artificial com a fonte lunar;

- radiação térmica das fontes de luz (calor gerado nos dispositivos luminosos) é atrativa para os insetos voadores;

- os olhos sensitivos dos insetos noturnos, adaptados ao ambiente escuro, são cegados pelas fontes artificiais de luz, provocando os voos erráticos ou choque, consequentemente aprisionando-os próximos dessas fontes de luz.

Apesar das limitações tecnológicas ao longo da história para testar esses modelos teóricos, a hipótese da "atração térmica" já foi conclusivamente derrubada. 

Animais voadores precisam de um modo confiável para determinar a orientação em relação ao mundo externo, especialmente com referência à direção da gravidade. Ao longo da história evolucionária dos insetos voadores, a parte mais brilhante do campo visual desses animais têm sido o céu, e portanto é um robusto indicador de qual sentido é 'para cima'. Isso é verdade mesmo à noite, especialmente a comprimentos de onda curtos de luz (<450 nm, em especial o ultravioleta, UV). Nesse caminho, a maioria dos insetos voadores exibem alguma forma de resposta dorsal à luz, um comportamento que mantêm o lado dorsal [parte de cima] do corpo virado para a região visual com maior luminosidade.

Insetos também possuem outros meios de corrigir a altitude aérea (orientação em relação à gravidade). Os insetos voadores de maior porte, como libélulas e borboletas, conseguem explorar estabilidade passiva para ajudar na orientação 'para cima'. No entanto, o pequeno porte da maioria dos insetos significa que esses animais voam com uma menor razão entre forças inercial e viscosa (número de Reynolds) comparado com voadores de maior porte. Consequentemente, insetos de menor porte, como moscas, não conseguem planar ou usar estabilidade passiva, e mesmo assim conseguem manter uma altitude apropriada de voo e rapidamente corrigir para rotações indesejadas. 

Múltiplos mecanismos visuais e mecânico-sensoriais contribuem para medidas e correções de rotações indesejadas de insetos voadores. Em especial, nos ambientes sem luz artificial, a porção mais luminosa do campo visual oferece uma pista confiável para a atual altitude de um inseto voador.

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No novo estudo, os pesquisadores buscaram entender os efeitos da luz artificial sobre o voo de insetos à noite. Para isso, avançadas câmeras foram usadas para capturar em alta resolução e de forma tridimensional (3D) as trajetórias de voo ao longo de 10 diferentes ordens de insetos na presença de diferentes fontes de luz artificial, tanto em ambiente natural quanto em ambiente laboratorial. Os insetos também foram rastreados com pequenos dispositivos no corpo para acurada determinação espacial durante os voos. 

As análises dos dados acumulados mostraram que os insetos voadores, a curtas distâncias, não voam diretamente no sentido da luz artificial, mas ortogonalmente, levando a comportamentos anômalos na trajetória de voo, como orbitação, protelação e mesmo inversões (Fig.1). O que mostrou ser orientado no sentido da luz artificial é o eixo dorsal do corpo desses insetos, plausivelmente produzindo as trajetórias anômalas circulares e, consequentemente, as persistentes agregações em torno da fonte de luz (ex.: lâmpada).

Figura 1. Insetos voando ao redor de uma fonte de luz artificial em ambiente natural exibem 3 principais comportamentos não observados sob voo normal: (a) orbitação (Orbiting), onde o eixo dorsal (DA) é girado a partir da vertical (V); (b) protelação (Stalling), onde o eixo dorsal é inclinado a partir da vertical; e (c) inversão (Inversion), com total inversão do eixo dorsal a partir da vertical. Na fileira de cima, ilustrações diagramáticas dos três comportamentos. Na fileira de baixo, frames sobrepostos das trajetórias dos insetos realizando esses padrões comportamentais de voo ao redor das fontes de luz UV. Os frames de voo, para fins estéticos, foram separados por intervalos fixos de 52 ms (à esquerda), 20 ms (meio) e 24 ms (à direita). Ref.1

Os resultados do estudo suportaram que o reflexo dorsal à luz, ao responder às fontes artificiais de luz em escala local, desorienta os sensos de orientação vertical e de altitude do inseto, causando disrupção da sua habilidade de manter um sentido reto e para frente de voo. Ou seja, contrário à hipótese mais popular, os insetos voadores noturnos não usam as luzes artificiais como pista de navegação; são na verdade desorientados por essas fontes luminosas devido a um reflexo de navegação aérea - esse o qual, aliás, é um mecanismo sensorial basal nos insetos voadores, e portanto explica plausivelmente a alta prevalência de "atração" à luz observada em um amplo espectro de insetos, tanto diurnos quanto noturnos. Essa proposta teórica - apesar de limitações - também explica por que insetos podem colidir com o solo quando a fonte de luz está abaixo desses animais (durante a inversão, onde o corpo do inseto é virado para baixo no voo).

As observações experimentais do estudo derrubaram a hipótese da "resposta de escape", porque os insetos não voavam diretamente no sentido da luz artificial e, sim, ortogonalmente. Derrubaram também a hipótese da "navegação lunar", primeiro porque os insetos prontamente se voltavam para a fonte de luz com um dos lados do corpo, e não com a cabeça, e, em segundo lugar, porque essa hipótese não explica os anômalos movimentos de protelação e inversão observados. Por fim, simulações prevendo trajetórias cêntricas ao redor das fontes de luz rejeitaram a hipótese de "cegueira pela luz".

Os pesquisadores também refutaram mais uma vez a hipótese da "radiação térmica" porque usaram uma fonte de luz LED, com insignificante emissão de radiação infravermelha, e, mesmo assim, vários insetos voadores continuavam se agregando e presos ao redor da fonte de luz artificial.

Porém, os pesquisadores encontraram que dois insetos testados não eram desorientados pelas fontes de luz testadas: moscas Drosophila e mariposas da espécie Daphnis nerii. O motivo é incerto, e aponta para outros mecanismos de orientação de voo que são pouco dependentes do reflexo dorsal à luz (ex.: respostas gravitacionais), ausência do reflexo dorsal ou mesmo que os picos de emissão UV nas lâmpadas usadas nos experimentos não interagiam bem com esses táxons de insetos.

REFERÊNCIAS

1. Fabian et al. (2024). Why flying insects gather at artificial light. Nature Communications, 15:689. https://doi.org/10.1038/s41467-024-44785-3
2. https://www.nature.com/articles/d41586-024-00261-y
3. Altermatt & Ebert (2016). Reduced flight-to-light behaviour of moth populations exposed to long-term urban light pollution. Biology Letters, Volume 12, Issue 4. https://doi.org/10.1098/rsbl.2016.0111