Kuumaton yö, valotasot voivat olla yli 100m kertaa himmennin kuin kirkkaassa päivänvalossa. Silti kun olemme melkein sokeita ja melko avuttomia pimeässä, kissat ovat vaeltavan saalista, ja koit lentävät karkeasti kukkien välillä parvekkeissamme.

Kun nukut, miljoonat muut eläimet luottavat visuaalisiin järjestelmiinsä selviytyäkseen. Sama koskee eläimiä, jotka elävät syvänmeren ikuisessa pimeydessä. Itse asiassa valtaosa maailman eläimistä toimii pääasiassa hämärässä. Miten heidän valtava visuaalinen suorituskyky on mahdollista, erityisesti hyönteisissä, pienillä silmillä ja aivot vähemmän kuin riisinjyvä? Mitä optisia ja hermostrategioita he ovat kehittyneet, jotta he voisivat nähdä niin hyvin hämärässä?

Vastatakseen näihin kysymyksiin käänsimme huomioitamme yön hyönteisiin. Vähäisistä visuaalisista järjestelmistään huolimatta kävi ilmi, että yön hyönteiset näkevät hämärässä valossa hämmästyttävän hyvin. Viime vuosina olemme huomanneet, että yön hyönteiset voivat välttää ja korjata esteitä lennon aikana, erottaa värit, havaita heikkoja liikkeitä, opi visuaalisia maamerkkejä ja käyttää niitä kotiuttamiseen. Ne voivat jopa suunnata itseään käyttämällä heikkoa taivaan polarisaatio-kuviota kuun tuottama, ja navigoi käyttämällä tähdet taivaalla.

Monissa tapauksissa tämä visuaalinen suorituskyky näyttää melkein uhkaavan fyysisesti mahdollista. Esimerkiksi Keski-Amerikan yöllinen hiki mehiläinen, Megalopta genalis, imee vain viisi fotonia (kevyitä hiukkasia) pieniin silmiinsä, kun valotasot ovat alhaisimmillaan - a häviävän pieni visuaalinen signaali. Ja kuitenkin, yön kuolleissa, se voi navigoida tiheässä ja sotkeutuneessa sademetsässä ruokailuretkellä ja tehdä sen turvallisesti takaisin pesäänsä - huomaamaton huopa, joka on ripustettu metsän aliarvostukseen.

Saadaksemme selville, miten tällainen suorituskyky on mahdollista, aloimme äskettäin tutkia yöelämiä. Nämä kauniit hyönteiset - selkärangattomien maailman kolibrit - ovat tyylikkäitä, nopeasti lentäviä koiria, jotka etsivät jatkuvasti nektaria kuorittuja kukkia. Kun kukka on löydetty, koi piilee sen edessä, imee nektarin ulos suuttimella.

Yöelämäinen eurooppalainen norsu, Deilephila elpenor, on upea vaaleanpunainen ja vihreä mittakaavassa peitetty olento, joka kokoaa nektarinsa yön kuolleisiin. Useita vuosia sitten huomasimme, että tämä koi voi erottaa värit yöllä, joka on ensimmäinen yön eläin tiedossa.

Mutta tämä koi paljasti äskettäin toisen sen salaisuuksista: neuraaliset temput, joita se käyttää hyväksi hyvin hämärässä valossa. Näitä temppuja käyttävät varmasti muut yökerhot, kuten Megalopta. Tutkimalla hermosolujen fysiologiaa aivojen visuaalisissa keskuksissa havaitsimme sen Deilephila voi nähdä luotettavasti himmeässä valossa lisäämällä tehokkaasti yhteen eri pisteistä kerätyt fotonit avaruudessa ja ajassa.

Ajan mittaan tämä on vähän kuin suljinajan kohottaminen kamerassa himmeässä valossa. Kun suljin pysyy auki pidempään, lisää valo saavuttaa kuvasensorin ja kirkkaampi kuva tuotetaan. Haittapuoli on, että mitään nopeasti liikkuvaa - kuten kulkevaa autoa - ei ratkaista, joten hyönteinen ei näe sitä.

Neural summat

Jos haluat lisätä yhteen fotoneja avaruudessa, kuvantunnistimen yksittäiset pikselit voidaan yhdistää yhteen, jotta luodaan vähemmän, mutta suurempia (ja siten enemmän valoherkkiä) "pikseleitä". Jälleen tämän strategian haittapuoli on, että vaikka kuva muuttuu kirkkaammaksi, se muuttuu myös hämärtyneemmäksi ja hienommat paikkatiedot häviävät. Mutta jotta yön eläin pakottaisi näkemään pimeässä, kyky nähdä kirkkaampi maailma, joka on karkeampi ja hitaampi, on todennäköisesti parempi kuin näe mitään (mikä olisi ainoa vaihtoehto).

Fysiologinen työmme on paljastanut, että tämä fotonien summaaminen ajan ja avaruuden välillä on erittäin hyödyllistä yöksi Deilephila. Kaikilla yön valon voimakkuuksilla, hämärästä auringonvalon tasolle, summataan merkittävästi Deilephilakyky nähdä hyvin hämärässä valossa. Näiden hermoston mekanismien ansiosta Deilephila voi nähdä valon voimakkuudessa 100-aikojen ympärillä himmennettävänä kuin muutoin. Summaamisen hyödyt ovat niin suuria, että muut yökerhot, kuten Megalopta, hyvin todennäköisesti luottaa siihen nähdä hyvin myös hämärässä valossa.

Yöelämän hyönteisten nähtävissä oleva maailma ei ehkä ole yhtä terävä tai yhtäaikainen kuin aikapäiväisten sukulaistensa kokema aika. Mutta summattaessa varmistetaan, että se on tarpeeksi kirkas havaitsemaan ja sieppaamaan mahdolliset kaverit, harjoittelemaan ja ottamaan vastaan ​​saalista, navigoimaan pesästä ja sieltä ja neuvottelemaan esteistä lennon aikana. Ilman tätä kykyä se olisi yhtä sokea kuin me kaikki.

Author

Eric Warrant, eläintieteiden professori, Lundin yliopisto

Tämä artikkeli julkaistiin alunperin Conversation. Lue alkuperäinen artikkeli.

Liittyvät kirjat

at InnerSelf Market ja Amazon