Na pierwszy rzut oka ćmy nie są tak barwne jak motyle i kojarzą się nam z szarymi stworzeniami przylatującymi nocą do światła. To krzywdzący stereotyp, który również w naszej kulturze przypiął łatkę brzydkiej ćmy i pięknego motyla. W rzeczywistości to cudowne owady, które nierzadko bardziej zaskakują niż motyle dzienne. Pora nocna nigdy nie była jednak człowiekowi bliska, wzbudzała w nim strach i lęk, a kryjące się w niej stwory były zwiastunami wszelkiego nieszczęścia i śmierci. Trudno się dziwić, iż takiej symboliki nie upatrywano w latających w promieniach słońca i mieniących barwami tęczy motylach dziennych. Choć oczywiście i tu znajdą się wyjątki. Naukowcy przypuszczają, iż to właśnie ćmy, uciekając przed odwiecznymi wrogami, nietoperzami, zmieniły porę aktywności na dzienną, rozpoczynając tym samym ewolucję w motyle. Zatem, kiedy pojawiły się pierwsze motyle, a właściwie pierwsze ćmy? 

Z całą pewnością możemy stwierdzić, że współczesne ćmy to potomkowie starożytnej linii rodowej rzędu Lepidoptera, która ewoluowała wspólnie z linią roślin kwiatowych jakieś 130 milionów lat temu. Jednakże dopiero niedawne odkrycie w Niemczech skamieniałej ćmy liczącej od 190 do 200 milionów lat przesunęło prawdopodobną datę powstania rzędu Łuskoskrzydłych i skłoniło naukowców do wysnucia innej hipotezy. Głosi ona, że ćmy pojawiły się w okresie jurajskim, przed nastaniem ery kwiatów, a to by znaczyło, że również ich aparat gębowy posiadał inną konstrukcję niż obecnie znana nam ssawka. To prawda! Pierwsze ćmy, żyjące w środkowej jurze, posiadały aparat gębowy typu gryząco-żującego. Należy do nich rodzina Skrzydliniakowatych (Micropterigidae), żyjąca do dziś. Jej 8 przedstawicieli możemy spotkać nawet w Polsce. To najstarsze motyle na naszej Planecie, które nadal posługują się tym pierwotnym, prymitywnym aparatem gębowym. W czasach jurajskich nie było bowiem jeszcze roślin kwitnących (okrytozalążkowych). Naukowcy tłumaczą, iż ćmy te żywiły się wówczas pyłkiem roślin nagonasiennych, czyli drzew iglastych a raczej spokrewnionych z naszymi obecnymi drzewami iglastymi. Miały również spijać krople wilgoci z czubków niedojrzałych nasion tych drzew. Występujący głównie na południu naszego kraju Micropterix tunbergella, jako krewny jurajskiej "praćmy" nadal odżywia się pyłkiem (nie nektarem!) z drzew liściastych - dębów, buków czy jaworów, wykorzystując do tego celu gryzący a nie ssący aparat gębowy. Wraz z upływem milionów lat zaczęły pojawiać się pierwsze kwiaty, a wraz z nimi nektar. Ta ewolucyjna innowacja została wprowadzona przez rośliny w celu zwabienia i nagrodzenia owadów zapylających. Części żujące aparatu gębowego, czyli żuchwy i szczęki, zanikły na rzecz narządu ssącego - czyli ssawki lub trąbki (proboscis, stąd określenie motyli jako trąbowce). Jest ona zwinięta pod głową w stanie spoczynku. Najdłuższe trąbki posiadają ćmy z rodziny zawisaków, mogą dochodzić nawet do 28 cm długości jak u Amphimoea walkeri. Warto dodać, że to właśnie trąbka, która u motyli ewoluowała do narządu ssącego, odróżnia je od innych owadów i jest podstawą tradycyjnej klasyfikacji opartej na budowie aparatów gębowych. 

Motyle dzienne wyewoluowały od wspólnego z ćmami przodka około 100 do 110 milionów lat temu, tworząc grupę zaledwie 7 rodzin w rzędzie Lepidoptera. W porównaniu do 134 rodzin motyli nocnych to drastycznie mało. Dlatego uważa się, że motyle dzienne są po prostu odgałęzieniem drzewa ewolucyjnego ciem. Pod względem ilości gatunków ćmy przewyższają liczbę motyli w stosunku wyższym niż osiem do jednego. Obecnie znanych jest około 17 500 gatunków motyli dziennych, co stanowi zaledwie około 12% ogółu motyli. Reszta to ćmy! Ich liczebność szacuje się średnio między 140 a 150 tysięcy.

Zasadniczo motyle od ciem nie różnią się znów aż tak bardzo. Wiele motyli, jak niektóre powszelatkowate, potrafi latać w nocy, jak również wiele ciem przystosowało się do dziennego trybu życia, na czele z tymi najbardziej imponującymi, np. madagaskarską Sunset Moth - Urania ripheus. Oczywiście istnieje kilka zasadniczych różnić. Motyle nie tworzą kokonów, skrywających poczwarki, tak charakterystycznych dla jednej z najpiękniejszych rodzin motyli nocnych - pawicowatych (Saturniidae). Nie zakopują się w większości w ziemi lub w ściółce, jak w zwyczaju mają to ćmy z rodziny zawisakowatych (Sphingidae). Choć przecież wiele gatunków modraszków (Lycaenidae) spędza życie pod ziemią nie tylko w formie poczwarki, ale nawet gąsienicy, współpracując z mrówkami w ich podziemnych metropoliach. Zatem wyjątki zdarzają się z jednej i z drugiej strony. Poza tym tylko ćmy składają skrzydła dachówkowato w spoczynku i posiadają pierzaste czułki z większą liczbą sensillum, sensorycznych organów wykrywających zapach feromonów. Czułki motyli dziennych zakończone są na końcu zgrubieniem – buławką. Pierzaste czułki ciem przypominają do złudzenia klasyczny grzebień do włosów. To przystosowanie jak i wiele innych ma oczywiście związek z porą lotu motyli i wykorzystaniem zupełnie innych zmysłów w nocy niż za dnia. Nie mieniące się w blasku słońca kolory i zmysł wzroku jest tu najważniejszy. W nocy nawigacja oparta jest głównie na bodźcach chemicznych, która jest przydatna zwłaszcza w poszukiwaniu partnera. Zaopatrzone w pierzaste czułki samce motyli nocnych potrafią dosłownie wyczuć płeć przeciwną. Odpowiedzialne są za to feromony - sygnały chemiczne unoszące się w powietrzu, wydzielane głównie przez samice. Feromony to związki lotne, a więc muszą składać się z cząsteczek na tyle małych, by unosić się w powietrzu, tworząc ślad, za którym może podążyć owad. Dzięki niezwykłym czułkom samce motyli nocnych potrafią zareagować nawet na pojedynczą cząstkę feromonu w powietrzu, i to z odległości kilku kilometrów. Ich pierzasta struktura tworzy większą powierzchnię niż u motyli dziennych, zdolną pomieścić więcej sensorycznych organów wykrywających zapach za pośrednictwem tzw. sensilli (pojedynczych sensillum). Ale jest jeszcze jedna cecha, z którą każdy z nas kojarzy ćmy a nie motyle dzienne – powinowactwo do światła.

Czy istnieje niebo doskonałe? W kilku miejscach w Polsce wytyczono tzw. ostoje ciemnego nieba, czyli obszary wolne od sztucznego światła, zakłócającego odbiór i widoczność nieba nie tylko ćmom, ale i nam. Na terenie takiej ostoi, w obszarach zabudowanych, stosuje się specjalnie dostosowane oświetlenie, przyjazne obserwowaniu gwiazd i innych ciał niebieskich. Według skali jasności nocnego nieba wg. Bortle’a niebo w centrum miasta utrzymuje wartość 9/8, co w praktyce oznacza, że trudno nam dostrzec gwiazdy. Na jasnym podmiejskim niebie wartości te oscylują w granicach 6/5 do 3 na obszarach wiejskich. Idealnie ciemne niebo, a więc te najbardziej rozgwieżdżone a zarazem najbardziej atrakcyjne dla pasjonatów astronomii, otrzymuje wartość 1. Im mniejsza wartość, tym niebo będzie przyjaźniejsze również dla owadów, zwłaszcza ciem. Obecnie w Polsce Zachodniej zlokalizowane są dwie Ostoje Ciemnego Nieba. Jedna z nich - Izdebno Chalin – położona jest na terenie Sierakowskiego Parku Krajobrazowego. A doskonałym punktem do obserwacji, np. sierpniowej Nocy Perseidów jest teren Ośrodka Edukacji Przyrodniczej w Chalinie. W takich miejscach, jak na terenie Gminy Sieraków, projektuje się sztuczne oświetlenie dostosowane natężeniem i barwą emisji do specjalnych zaleceń. Ogólna zasada mówi o skierowaniu wiązki światła w dół, by nie była rozproszona i charakteryzowała się niskim natężeniem oraz cieplejszą barwą. Unika się tym samym światła o krótszej długości fal (niebiesko-fioletowego). Dobrą praktyką, stosowaną w gminach jest również kontrola oświetlenia, wykorzystująca czujniki ruchu i zegary sterujące, tak by światło było udostępnione tylko wówczas, gdy jest potrzebne.

W jaki sposób przekładają się te zmiany na motyle nocne? Przede wszystkim należałoby określić z jakiej odległości sztuczne światło przyciąga ćmy? Eksperyment przeprowadzony w 1978 roku przez zespół Robina Bakera z Uniwersytetu w Manchesterze sugeruje, że większość ciem przyciągają pułapki świetlne zlokalizowane zaledwie w odległości kilku metrów od przelatującego owada. Z kolei wyniki niemieckich badań prowadzonych na obszarze oddalonym od zanieczyszczenia sztucznym światłem wykazały, że latarnie uliczne mogą przyciągać ćmy z odległości nawet 25 metrów. Zależność jest prosta, im ciemniej, im mniej elementów rozpraszających, tym dla takiego eksperymentu lepiej. Zwłaszcza, jeśli prowadzi się go w bezksiężycowe noce. Naukowcy oceniają, że w takich warunkach, zbliżonych do laboratoryjnych, ćmy mogłyby przebyć drogę nawet kilku kilometrów, dążąc do najjaśniejszego punktu przypominającego gwiazdę. W oparciu oczywiście o teorię wykorzystującą zjawisko nawigacji, czyli utrzymywania przez motyla stałego kąta pomiędzy trajektorią lotu a promieniami świetlnymi emitowanymi przez sztuczne światło. 

Ciekawą obserwacją podzielił się biolog tropikalny Daniel H. Jenzen na łamach prasy w 1984 roku. Otóż, badając duże zawisaki na Kostaryce, zauważył, że pomimo żerowania na kwiatach w pobliżu latarni, nie były one zainteresowane pobliskim źródłem światła. Nie zadziałał zatem w tym przypadku w ogóle mechanizm fototaksji dodatniej. Wysnuł tym samym hipotezę, iż światło nie przyciąga wszystkich osobników w ramach danego gatunku. Okazało się, że starsze motyle wśród zawisaków nie posługiwały się nawigacją świetlną, ale orientowały się w przestrzeni po rozpoznawaniu elementów krajobrazu. Czyli taka nawigacja oparta na orienteeringu. Natomiast bardziej podatne na nawigację świetlną okazały się młode osobniki, które zdecydowanie częściej lądowały pod lampami. Co ciekawe, zawisaki potrafią rozpoznawać, a nawet uczyć się kolorów, i to w słabym świetle, wykorzystując do tego celu receptory światła ultrafioletowego, niebieskiego oraz zielonego. Jeśli poświecimy latarką na żerującego na kwiatach zawisaka jego oczy zabłysną, niczym u sów, kotów czy lisów ponieważ posiadają błonę odblaskową.

W 2023 roku miałem okazję podpatrzeć na Borneo badania prowadzone przez doktorantów z Uniwersytetu w Cardiff, dotyczące wpływu światła czerwonego na kręgowce. Podczas przemierzania nocą borneańskiej dżungli wyposażono nas wyłącznie w latarki i czołówki o emisji światła czerwonego. Okazuje się bowiem, że kręgowce nie widzą tego spektrum, podchodząc do człowieka na wyciągnięcie ręki. Co więcej - wszystkie oczy owadów lśnią w tym świetle na kolory od żółtych do czerwonych. Jest to zatem całkiem dobry sposób na ich nocne wyszukiwanie. Cała dżungla ożywa i mieni się niczym w filmie Avatar. Może nie tak spektakularnie, ale tropienie owadów i pająków po refleksach świetlnych, odbijanych w oczach motyli i chrząszczy było niezapomnianym przeżyciem. Mój znajomy, który specjalizuje się w błonkówkach opowiadał mi, że światła czerwonego nie widzą również pszczoły i trzmiele, na co wskazywały przeprowadzane badania, podczas których pszczoły nie wykazywały aktywności w świetle czerwonym, zachowując się jakby panowała głęboka noc.

Należy dodać, że oczy ciem składają się z ogromnej liczby małych oczek o stożkowatej strukturze soczewki. Nazywamy je omatidiami (fasetkami). To podstawowy element złożony z rogówki i stożka, pełniącego funkcje soczewki oraz oddzielających je przegród. Budowa oka u motyli nocnych jest nieco inna od oczu motyli dziennych. Musi posiadać większą czułość, czyli tak jakby większe ISO, by owady te mogły widzieć w ciemności. Większa czułość zmniejsza zarazem ostrość widzenia, ale powiedzmy sobie szczerze, że w warunkach nocnych niekoniecznie chodzi o ostry obraz w 4K. Zresztą motyle aż tak wyraźnie nie widzą. By uzyskać ostrość podobną do wzroku człowieka ich fasetki musiałby mieć średnicę 12 metrów każda, co spowodowałoby wzrost motyla do rozmiarów Godzilli.

W porównaniu do apozycyjnych oczu motyli dziennych, oczy ciem są superpozycyjne. Ich omatidia w nocy pozbawiane są izolacji pigmentowej, która wędruje w przegrodach pomiędzy nimi z góry na dół, odsłaniając fasetki. Tym samym zwiększając wrażliwość wzroku na rozproszone światło, które jest przekazywane bezpośrednio na sąsiadujące komórki. U motyli dziennych, u których pigment znajduje się u góry przegrody, komórki barwnikowe pochłaniają większość promieni świetlnych, a przepuszczają do soczewki tylko światło prostopadłe. W ten sposób obraz jest ostry, ale wymaga dużej ilości światła, niczym w lornetce o większej średnicy obiektywu. Zjawisko to można zaobserwować u ciem gołym okiem. W nocy, gdy barwnik w przegrodzie jest odprowadzany na dół, oko posiada inny odcień niż za dnia, gdy barwnik wędruje do góry. Krótkotrwałe światło latarki w nocy nie jest w stanie wywołać reakcji powrotnej barwnika, dlatego przepuszczane jest przez przezroczystą powierzchnię i zostaje odbite od położonej głębiej warstwy odblaskowej. W dzień oczy nie świecą, gdyż większość światła pochłaniania jest przez znajdujący się u góry barwnik.

U niektórych zawisaków w jednym oku może mieścić się nawet 30 000 omatidiów. To bardzo wiele. Podobną ilość posiada tylko najbardziej zaawansowane oko złożone u ważek, zdolne wyłapać najmniejszy ruch. Dla porównania, niektóre gatunki antarktycznych równonogów posiadają omatidiów zaledwie kilka (5 u Glyptonotus antarcticus). A z jakiej odległości mogą widzieć motyle? Jest prawdopodobne, że krótka ogniskowa omatidiów oznacza, że rejestrują poruszające się plamy w promieniu 200 metrów i to w polu widzenia 360 stopni, na co pozwala im wielkość, rozmieszczenie i budowa oka. Mózg motyli i ciem potrafi bardzo skutecznie wykrywać światło i ciemność, co oznacza, że jest bardzo wrażliwy na każdy ruch, dlatego, między innymi, by nie spłoszyć motyla, należy do niego podchodzić bardzo powoli.

Nocne widzenie to nie jedyna nadzwyczajna moc ciem. Inną, równie zdumiewiającą, jest zdolność słuchu. Ten nadzwyczajny jak na owada zmysł pomaga motylom nocnym uciec przed odwiecznymi drapieżnikami - nietoperzami. Polujące nietoperze emitują ultradźwięki w zakresie 25-100 kHz, od 2 do 10 razy na sekundę. Jeśli otrzymają zwrotny sygnał w formie echo, zwiększają częstotliwość swojego sonaru, skanując przestrzeń za potencjalną ofiarą. W toku ewolucji ćmy wykształciły szereg mechanizmów obronnych przed nietoperzami. Niektóre duże gatunki posiadają specjalne łuski, tłumiące na powierzchni skrzydeł ultradźwięki, emitowane przez te latające ssaki. Tym samym nadawca nie otrzymuje sygnału zwrotnego o latającym obiekcie, zupełnie jak samolot znikający z radaru. Inne taktyki obronne wykorzystują narządy słuchu, dzięki którym ćmy potrafią nietoperza usłyszeć i przed nim uciec, opadając ze złożonymi skrzydłami, a nawet go przegonić. Około 15% z 134 rodzin motyli nocnych i prawie 85% gatunków dużych ciem (Macrolepidoptera) posiada uszy! To właściwie tympanum, czyli membrana, a jej zasada działania jest analogiczna do naszej. Wpada w wibracje pod wpływem fali dźwiękowej, przekazując dalej sygnał do odpowiednich receptorów, czyli komórek nerwowych. Naukowcy przypuszczają, że uszy ćmy wyewoluowały w ciągu ostatnich 50 milionów lat w odpowiedzi właśnie na ewolucję nietoperzy. Lecz ta teoria nieco się rozmija u gatunków o dziennym trybie życie. U ciem latających za dnia tympanum pełni funkcję ostrzegawczą przed ptakami i innymi drapieżnikami, zatem ten organ słuchu musi być wrażliwy również na inne częstotliwości, niż tylko ultradźwięki nietoperzy.

System słuchu może być zamontowany właściwie na każdym elemencie ciała ćmy. Na skrzydłach, na tułowiu czy odwłoku. U niektórych gatunków zawisaków znajduje się nawet na narządach gębowych. To tzw. „palp-pilifer”, sprawdzający się zwłaszcza podczas żerowania na kwiatach. Wykrywa on wysokie fale dźwięków echolokacyjnych nietoperzy, przekazując sygnał do receptora w mózgu. Stanowi zatem narząd słuchu, lecz nie jest typowym uchem. Co ciekawe, również gąsienice mogą słyszeć, przy pomocy receptorów znajdujących się na włoskach. Jeśli zinterpretują dźwięk jako niebezpieczny, uruchamiają techniki kamuflażu, np. zastygają w bezruchu lub w jakiejś dziwnej pozie.