ラテン名 Manduca sexta という名前を持つこの蝶の視覚は、夜風にそよぐ花の揺れに正確に同調しているようです。オオスカシバは花の蜜を吸いながら、花の前で楽々と空中に立っています。進化の過程で、その視覚と飛行スタイルは、明らかに暗闇の中で食べ物を探すのに完全に適応しました。これは、タバコのツノムシが、光がほとんどなくても、常に飛び回っている花に向かって意図的に飛んで追いかけることができることを意味します。
しかし、なぜ彼はそれをそんなにうまくやるのでしょうか？ジョージア工科大学のサイモン・スポンバーグ率いるチームは現在、これをより詳細に調査している。研究者の仮説：昆虫は視覚プロセスを遅くすることで暗闇を補うことができる。この戦略は時間的合計と呼ばれます。神経細胞に次々と到達する神経インパルスが加算され、視覚刺激が強化されます。これは、シャッタースピードが遅いと光が当たる時間が長くなるカメラに似ています。シャッタースピードを遅くすると、写真家は、道路を走る車などの速い動きをぼかすことができます。ただし、個々の車両を鮮明に撮影したい場合は、より速いシャッター速度を選択する必要があります。
プラスチックフラワーの反応試験
時間的加算は視覚にも同様の影響を及ぼします。遅い物体はより良く知覚できますが、より速い物体の知覚は損なわれます。タバコスズメガの場合、これは暗闇では反応速度を低下させる必要があることを意味します。風に揺れる花の素早い動きを追うのは難しいでしょう。
これを確認するために、Sponberg と彼の同僚は蝶を使ったテストを実施しました。研究者らは、砂糖水を満たしたプラスチック製の花の前で動物たちをブンブン鳴らさせ、ロボットアームがさまざまな周波数で前後に動かした。研究者らは特別なカメラを使用して、蝶がどのくらいうまく口吻を花の中に保持できるかを調べた。実験では花が毎秒最大 20 回振動したため、簡単な作業ではありませんでした。これは、自然界の花が通常移動するよりもはるかに速いです。蝶の羽は1秒間に約25回羽ばたきするため、昆虫は花を視野の中心に保つために、ほぼ羽の羽ばたきに合わせて進行方向を調整する必要がありました。
進化の精密な仕事
予想通り、スズメガの反応速度は、四分の一の月のような光源を備えた暗闇では、明るい夕暮れの環境よりも平均で 17% 遅くなりました。しかし、昆虫が花をどれだけうまく追えるかは、別の要素、つまり花の動きに決定的に依存していました。花が 1.7 ヘルツを超える周波数で振動した場合、蝶には重大な問題が発生します。ただし、1.7 ヘルツまでの周波数では、ほとんど困難はありませんでした。
そこでシュポンバーグ氏のチームは、蝶のお気に入りの植物の一部が夜風の中でどのように行動するかを分析した。その結果、これらの花の動きの 94 パーセントは 1.7 ヘルツ未満のままでした。このことから研究者らは、蝶の能力が自然の生息地の条件、特に唯一の食料源の行動に正確に適応しているため、視覚処理が遅いという欠点を回避できることを明らかにしている。 「私たちが観察した制限は、自然界ではまったく影響しません」とシュポンバーグ氏は言う。
ドローンのロールモデル?
蝶の生息地では、晴れた夏の夜から曇りの暗い夜まで、光の強さは大きく異なります。このような広いスペクトルの光に適応することは、昆虫だけでなく人工技術にとっても特に困難です。 「動物が、特に空中に立つなどの難しい作業を行う場合に、感覚が要求される状況にどのように対処するかを理解することに大きな関心が寄せられています」とポンバーグ氏は言う。 「それはまさに、超小型飛行機（MAV）にとって大きな困難を引き起こしているものだからです。」
これらの特に小型のドローンは、主に諜報活動と軍事偵察に使用されます。通常、それらにはビデオカメラが装備されていますが、その大きさのために検出するのは困難です。研究者たちは、ますます小型の MAV の開発に取り組んでいます。将来的には昆虫サイズのドローンも考えられる。したがって、Sponberg と彼の同僚の研究が、とりわけ米国空軍科学研究局によって支援されたのも不思議ではありません。この研究は今後、広範囲の光や風の条件下で動作できる次世代の小型飛行ロボットの設計に役立つはずだ。シュポンバーグ氏は、近いうちに風洞実験で蝶を詳しく研究したいと考えています。
