Σε μια νύχτα χωρίς σελήνη, τα επίπεδα φωτός μπορεί να είναι πάνω από 100 μέτρα πιο αμυδρό από το φωτεινό φως της ημέρας. Ωστόσο, ενώ είμαστε σχεδόν τυφλοί και αρκετά αβοήθητοι στο σκοτάδι, οι γάτες κυνηγούν το θήραμα και οι σκώροι πετούν έντονα μεταξύ λουλουδιών στα μπαλκόνια μας.

Ενώ κοιμόμαστε, εκατομμύρια άλλα ζώα βασίζονται στα οπτικά τους συστήματα για να επιβιώσουν. Το ίδιο ισχύει και για τα ζώα που κατοικούν στο αιώνιο σκοτάδι της βαθιάς θάλασσας. Στην πραγματικότητα, η συντριπτική πλειοψηφία των ζώων του κόσμου δραστηριοποιείται πρωτίστως σε αμυδρό φως. Πώς είναι δυνατή η τρομερή οπτική τους απόδοση, ειδικά σε έντομα, με μικροσκοπικά μάτια και εγκέφαλο μικρότερο από το μέγεθος ενός κόκκου ρυζιού; Ποιες οπτικές και νευρικές στρατηγικές έχουν εξελιχθεί για να τους επιτρέψουν να δουν τόσο καλά σε σκοτεινό φως;

Για να απαντήσουμε σε αυτές τις ερωτήσεις, στρέψαμε τις προσοχές μας σε νυχτερινά έντομα. Παρά τα μικροσκοπικά οπτικά τους συστήματα, αποδεικνύεται ότι τα νυχτερινά έντομα βλέπουν εκπληκτικά καλά σε αμυδρό φως. Τα τελευταία χρόνια ανακαλύψαμε ότι τα νυχτερινά έντομα μπορούν να αποφύγουν και να στερεωθούν σε εμπόδια κατά τη διάρκεια της πτήσης, διακρίνω τα χρώματα, ανιχνεύστε αχνές κινήσεις, μάθετε οπτικά ορόσημα και χρησιμοποιήστε τα για να φιλοξενήσετε. Μπορούν ακόμη και να προσανατολιστούν χρησιμοποιώντας το εξασθενημένο ουράνιο σχέδιο πόλωσης παράγεται από το φεγγάρικαι πλοηγηθείτε χρησιμοποιώντας τους αστερισμούς του αστέρια στον ουρανό.

Σε πολλές περιπτώσεις, αυτή η οπτική απόδοση φαίνεται σχεδόν να αψηφά αυτό που είναι φυσικά δυνατό. Για παράδειγμα, η νυχτερινή κεντρική αμερικανική μέλισσα ιδρώτα, Μεγαλοπάτα γενετικά, απορροφά μόνο πέντε φωτόνια (σωματίδια φωτός) στα μικροσκοπικά του μάτια όταν τα επίπεδα φωτός είναι στα χαμηλότερα - α εξαφανίζεται μικρό οπτικό σήμα. Και όμως, στους νεκρούς της νύχτας, μπορεί να περιηγηθεί στο πυκνό και μπερδεμένο τροπικό δάσος σε ένα ταξίδι τροφής και να το επιστρέψει με ασφάλεια στη φωλιά του - ένα ασήμαντο κοίλο ραβδί αναρτημένο μέσα στο δάσος.

Για να μάθουμε πώς είναι δυνατή αυτή η παράσταση, ξεκινήσαμε πρόσφατα να μελετάμε νυχτερινά hawkmoths. Αυτά τα όμορφα έντομα - τα κολίβρια του ασπόνδυλου κόσμου - είναι κομψά, γρήγορα πετούν σκώροι που αναζητούν συνεχώς λουλούδια με νέκταρ. Μόλις βρεθεί ένα λουλούδι, ο σκώρος αιωρείται μπροστά του, πιπιλίζοντας το νέκταρ χρησιμοποιώντας την προβοσκίδα του, έναν στοματικό σωλήνα.

Το νυχτερινό Ευρωπαϊκό ελέφαντας hawkmoth, Δειλέφυλα ελπένορ, είναι ένα πανέμορφο πλάσμα με φτερωτές ροζ και πράσινες κλίμακες και συγκεντρώνει όλο το νέκταρ του στους νεκρούς της νύχτας. Πριν από μερικά χρόνια ανακαλύψαμε ότι αυτός ο σκώρος μπορεί να διακρίνει τα χρώματα τη νύχτα, το πρώτο νυχτερινό ζώο είναι γνωστό ότι το κάνει.

Αλλά αυτός ο σκώρος αποκάλυψε πρόσφατα ένα άλλο από τα μυστικά του: τα νευρικά κόλπα που χρησιμοποιεί για να δει καλά σε εξαιρετικά αμυδρό φως. Αυτά τα κόλπα χρησιμοποιούνται σίγουρα από άλλα νυχτερινά έντομα Μεγαλοπάτα. Μελετώντας τη φυσιολογία των νευρικών κυκλωμάτων στα οπτικά κέντρα του εγκεφάλου, το ανακαλύψαμε Ντειφέλα μπορεί να δει αξιόπιστα σε αμυδρό φως προσθέτοντας αποτελεσματικά μαζί τα φωτόνια που έχει συλλέξει από διαφορετικά σημεία στο χώρο και στο χρόνο.

Προς το παρόν, αυτό μοιάζει λίγο με την αύξηση του χρόνου κλείστρου σε μια κάμερα σε σκοτεινό φως. Επιτρέποντας στο κλείστρο να παραμείνει ανοιχτό περισσότερο, φτάνει περισσότερο φως στον αισθητήρα εικόνας και παράγεται μια φωτεινότερη εικόνα. Το μειονέκτημα είναι ότι οτιδήποτε κινείται γρήγορα - όπως ένα διερχόμενο αυτοκίνητο - δεν θα επιλυθεί και έτσι το έντομο δεν θα μπορεί να το δει.

Νευρικό άθροισμα

Για να προσθέσετε μαζί φωτόνια στο χώρο, τα μεμονωμένα pixel του αισθητήρα εικόνας μπορούν να συγκεντρωθούν μαζί για να δημιουργήσουν λιγότερα αλλά μεγαλύτερα (και έτσι πιο ευαίσθητα στο φως) «super pixel» Και πάλι, το μειονέκτημα αυτής της στρατηγικής είναι ότι, παρόλο που η εικόνα γίνεται φωτεινότερη, γίνεται επίσης πιο θολή και οι λεπτότερες χωρικές λεπτομέρειες εξαφανίζονται. Αλλά για ένα νυχτερινό ζώο που προσπαθεί να δει στο σκοτάδι, η ικανότητα να βλέπεις έναν λαμπρότερο κόσμο που είναι πιο χονδροειδής και πιο αργός είναι πιθανό να είναι καλύτερη από το να μην βλέπεις τίποτα καθόλου (που θα ήταν η μόνη εναλλακτική λύση).

Η φυσιολογική μας εργασία αποκάλυψε ότι αυτή η νευρική άθροιση των φωτονίων στο χρόνο και στο χώρο είναι εξαιρετικά ευεργετική για το νυχτερινό Ντειφέλα. Σε όλες τις νυκτερινές εντάσεις φωτός, από το σούρουπο έως τα επίπεδα του αστεριού, το άθροισμα αυξάνει σημαντικά Ντειφέλαικανότητα να βλέπεις καλά σε αμυδρό φως. Στην πραγματικότητα, χάρη σε αυτούς τους νευρικούς μηχανισμούς, Ντειφέλα μπορεί να δει σε ένταση φωτός περίπου 100 φορές πιο αμυδρό από ότι θα μπορούσε διαφορετικά. Τα οφέλη της άθροισης είναι τόσο μεγάλα που άλλα νυχτερινά έντομα, όπως Μεγαλοπάτα, πιθανότατα βασίζεστε σε αυτό για να δείτε καλά και σε αμυδρό φως.

Ο κόσμος που παρατηρείται από τα νυχτερινά έντομα μπορεί να μην είναι τόσο αιχμηρός ή τόσο καλά διαλυμένος με τον χρόνο που βιώνουν οι ημερήσιοι συγγενείς τους. Αλλά το άθροισμα διασφαλίζει ότι είναι αρκετά φωτεινό για να ανιχνεύει και να παρακολουθεί πιθανούς συντρόφους, να κυνηγά και να συλλάβει το θήραμα, να πλοηγείται σε και από μια φωλιά και να διαπραγματεύεται εμπόδια κατά τη διάρκεια της πτήσης. Χωρίς αυτήν την ικανότητα θα ήταν τόσο τυφλό όσο οι υπόλοιποι από εμάς.

Σχετικά με το Συγγραφέας

Eric Warrant, Καθηγητής Ζωολογίας, Lund University

Αυτό το άρθρο δημοσιεύθηκε αρχικά στις Η Συνομιλία. Διαβάστε το αρχικό άρθρο.

Σχετικά βιβλία

at InnerSelf Market και Amazon