Percer le mystère des insectes qui tournent autour des lumières la nuit

Des recherches récentes utilisant le suivi à grande vitesse ont exploré le mystère de longue date de la raison pour laquelle les insectes sont attirés par les sources lumineuses et tournent autour de celles-ci la nuit. L’étude démystifie les théories précédentes, telles que l’attraction pour la chaleur ou la confusion entre les lumières artificielles et les signaux de navigation céleste, et introduit la réponse de la lumière dorsale comme un facteur clé.

C’est une observation aussi vieille que les humains se rassemblant autour d’un feu de camp : la lumière la nuit peut attirer une foule d’insectes qui tournent de manière erratique. Dans l’art, la musique et la littérature, ce spectacle est une métaphore durable d’attractions dangereuses mais irrésistibles. Et observer leurs mouvements frénétiques donne vraiment l’impression que quelque chose ne va pas : qu’au lieu de trouver de la nourriture et d’échapper aux prédateurs, ces pilotes nocturnes sont piégés par une lumière.

Malheureusement, des siècles d’observation de ce qui se passe n’ont produit que peu de certitudes quant aux raisons pour lesquelles cela se produit. Comment une simple lumière transforme-t-elle des navigateurs rapides et précis en captifs impuissants et flottants ? Nous sommes des chercheurs qui étudient le vol, la vision et l’évolution, et nous avons utilisé des techniques de suivi à grande vitesse dans des recherches récemment publiées pour apporter une réponse.

La raison pour laquelle les insectes volent autour de la lumière vous surprendra.

Des mites à une flamme ?

De nombreuses explications anciennes de ce comportement hypnotique n’ont pas encore été pleinement établies. Une première idée était que les insectes pouvaient être attirés par la chaleur d’une flamme. C’était intéressant, car certains insectes sont réellement pyrophiles : ils sont attirés par le feu et ont évolué pour profiter des conditions des zones récemment brûlées. Mais la plupart des insectes autour d’une lumière ne font pas partie de cette catégorie, et les lumières froides les attirent plutôt bien.

Une autre idée était que les insectes étaient directement attirés par la lumière, une réponse appelée phototaxie. De nombreux insectes se déplacent vers la lumière, peut-être pour échapper à un environnement sombre ou piège. Mais si telle était l’explication des amas autour d’une lumière, on pourrait s’attendre à ce qu’ils se heurtent directement à la source. Cette théorie ne contribue pas à expliquer le comportement de rotation sauvage.

Une autre idée encore était que les insectes pourraient confondre une lumière proche avec la Lune, alors qu’ils tentaient d’utiliser la navigation céleste. De nombreux insectes font référence à la Lune pour maintenir leur cap la nuit.

Cette stratégie repose sur la façon dont les objets situés à grande distance semblent planer sur place lorsque vous vous déplacez le long d’une trajectoire rectiligne. Une Lune stable indique que vous n’avez pas effectué de virages involontaires, comme vous pourriez le faire si vous étiez secoué par une rafale de vent. Cependant, les objets les plus proches ne semblent pas vous suivre dans le ciel mais dérivent derrière vous à mesure que vous passez.

La théorie de la navigation céleste soutenait que les insectes s’efforçaient de maintenir cette source de lumière stable, en tournant brusquement dans une tentative infructueuse de voler droit. Une idée élégante, mais ce modèle prédit que de nombreux vols se dirigeront vers une collision, ce qui ne correspond généralement pas aux orbites que nous observons. Alors que se passe-t-il réellement ?

Les scientifiques ont utilisé la capture de mouvement stéréo à grande vitesse pour documenter comment la présence de lumière artificielle la nuit affecte le comportement de vol des insectes. Crédit : Samuel Fabian

Tournant le dos à la lumière

Pour examiner cette question en détail, nos collègues et nous-mêmes avons capturé des vidéos à grande vitesse d’insectes autour de différentes sources de lumière afin de déterminer avec précision les trajectoires de vol et les postures du corps, à la fois dans le laboratoire de l’Imperial College de Londres et sur deux sites de terrain au Costa Rica, CIEE et la Estación Biológica. Nous avons constaté que leurs schémas de vol ne correspondaient à aucun modèle existant.

Au contraire, une large bande d’insectes pointait systématiquement le dos vers les lumières. Il s’agit d’un comportement connu appelé réponse à la lumière dorsale. Dans la nature, en supposant que plus de lumière descend du ciel que du sol, cette réponse aide à maintenir les insectes dans la bonne orientation pour voler.

La lumière artificielle la nuit interrompt le vol normal des insectes. Cette vidéo de compilation montre un motif comportemental en orbite dans lequel des insectes tournent autour de la lumière.

Mais pointer le dos aux lumières artificielles à proximité modifie leurs trajectoires de vol. Tout comme les avions s’inclinent pour tourner, roulant parfois jusqu’à ce que le sol semble presque droit devant votre fenêtre, les insectes en banque tournent également. Lorsque leur dos s’oriente vers une lumière proche, la berge qui en résulte les fait tourner autour de la lumière, en tournant mais en entrant rarement en collision.

Ces trajectoires orbitales ne sont qu’un des comportements que nous avons observés. Lorsque les insectes volaient directement sous une lumière, ils se courbaient souvent vers le haut lorsqu’elle passait derrière eux, gardant le dos à l’ampoule jusqu’à ce qu’ils finissent par voler droit vers le haut, calant et tombant des airs. Et ce qui est encore plus intéressant, c’est que lorsqu’ils survolaient directement une lumière, les insectes avaient tendance à se retourner, tournant à nouveau le dos à la lumière, puis s’écrasant brusquement.

Trois comportements de virage différents observés dans lesquels les insectes volants tournent le dos à la lumière artificielle. Crédit : Jamie Theobald

Pourquoi avoir une réponse lumineuse dorsale ?

Même si la lumière nocturne peut nuire à d’autres animaux – par exemple en détournant les oiseaux migrateurs vers les zones urbaines – les animaux plus gros ne semblent pas perdre leur orientation verticale. Alors pourquoi les insectes, les plus anciens et les plus espèces-un groupe de voyageurs riches, s’appuyer sur une réponse qui les rend si vulnérables ?

Cela est peut-être dû à leur petite taille. Les animaux plus gros peuvent ressentir la gravité directement avec leurs organes sensoriels tirés par son accélération, ou toute autre accélération. Les humains, par exemple, utilisent le système vestibulaire de notre oreille interne, qui régule notre sens de l’équilibre et nous donne généralement une bonne idée de la direction vers le bas.

Mais les insectes n’ont que de petites structures sensorielles. Et d’autant plus qu’ils effectuent des manœuvres de vol rapides, l’accélération n’offre qu’une mauvaise indication de la direction vers laquelle se trouve la descente. Au lieu de cela, ils semblent miser sur la luminosité du ciel.

Avant l’éclairage moderne, le ciel était généralement plus lumineux que le sol, de jour comme de nuit, ce qui constituait un repère assez fiable pour un petit pilote actif espérant conserver une orientation stable. Les lumières artificielles qui sabotent cette capacité, en incitant les insectes à voler en rond, sont relativement récentes.

Le problème croissant de l’éclairage nocturne

À mesure que les nouvelles technologies se répandent, les lumières qui imprègnent la nuit prolifèrent plus rapidement que jamais. Avec l’introduction de LED bon marché, lumineuses et à large spectre, de nombreuses zones, comme les grandes villes, ne connaissent jamais la nuit noire.

Cette vue vers le haut sur le site de recherche des auteurs à Monteverde, au Costa Rica, montre comment la lumière artificielle entre en compétition avec le ciel nocturne. Crédit : Samuel Fabian

Les insectes ne sont pas les seules créatures touchées. La pollution lumineuse perturbe les rythmes circadiens et les processus physiologiques chez d’autres animaux, plantes et humains, avec souvent de graves conséquences sur la santé.

Mais les insectes piégés autour d’une lumière semblent être les plus touchés. Incapables de se procurer de la nourriture, facilement repérables par les prédateurs et sujets à l’épuisement, beaucoup meurent avant l’aube.

En principe, la pollution lumineuse est l’une des choses les plus faciles à résoudre, souvent en appuyant simplement sur un interrupteur. Restreindre l’éclairage extérieur à une lumière chaude utile et ciblée, pas plus brillante que nécessaire et pendant une durée pas plus longue que nécessaire, peut grandement améliorer la santé des écosystèmes nocturnes. Et les mêmes pratiques qui sont bonnes pour les insectes aident à restaurer la vue sur le ciel nocturne : plus d’un tiers de la population mondiale vit dans des régions où la Voie lactée n’est jamais visible.

Bien que les insectes tournant autour d’une lumière soient un spectacle fascinant, il est certainement meilleur pour les insectes et les avantages qu’ils procurent aux humains lorsque nous laissons la nuit sans lumière et les laissons vaquer aux activités qu’ils exécutent si magistralement sous le ciel nocturne.

Écrit par:

• Samuel Fabian – Associé de recherche postdoctoral en bioingénierie, collège impérial de Londres
• Jamie Theobald – Professeur agrégé de sciences biologiques, Florida International University
• Yash Sondhi – Associé de recherche postdoctoral en entomologie, Mcguire Center for Lepidoptera & Biodiversity, Florida Museum of Natural History, Université de Floride

Adapté d’un article initialement publié dans The Conversation.