Hold nélküli éjszakán a fényszint több mint 100m-szeres lehet halványabb, mint világos nappal. Míg a sötétben majdnem vakok és tehetetlenek vagyunk, a macskák kimentek a zsákmányból, és a lepkék agilisan repkednek az erkélyünkön lévő virágok között.
Amíg alszunk, más állatok milliói támaszkodnak a vizuális rendszerükre a túléléshez. Ugyanez vonatkozik azokra az állatokra is, akik a mélytengeri örök sötétségben élnek. Valójában a világ állatainak elsöprő többsége elsősorban gyenge fényben aktív. Hogyan lehetséges félelmetes vizuális teljesítményük, különösen rovarokban, apró szemekkel és agyakkal, amelyek kisebbek, mint egy rizsszem mérete? Milyen optikai és idegi stratégiákat fejlesztettek ki, hogy ilyen jól láthassanak a félhomályban?
E kérdések megválaszolására figyelmünket éjszakai rovarokra fordítottuk. Kicsinyítő vizuális rendszereik ellenére kiderül, hogy az éjszakai rovarok elképesztően jól látnak félhomályban. Az elmúlt években rájöttünk, hogy az éjszakai rovarok elkerülhetik az akadályokat és rögzülhetnek azokon repülés közben, megkülönböztetni a színeket, észlelni a halvány mozgásokat, megtanulják a vizuális tereptárgyakat és felhasználja őket házhoz. Még a halvány égi polarizációs minta segítségével is tájékozódhatnak a hold termelte, és navigáljon a csillagok az égen.
Sok esetben úgy tűnik, hogy ez a vizuális teljesítmény szinte szembeszáll a fizikailag lehetségesekkel. Például az éjszakai közép-amerikai verejtékméh, Megalopta genalis, mindössze öt fotont (fényrészecskét) vesz fel apró szemeibe, amikor a fényszint a legalacsonyabb - a eltűnően kicsi vizuális jel. És mégis, az éjszaka holtpontján, a táplálkozási út során navigálhat a sűrű és kusza esőerdőben, és biztonságosan visszajuthat a fészekbe-egy észrevétlen, üreges bot az erdő aljában.
Annak kiderítése érdekében, hogy ez a fajta előadás miként lehetséges, nemrégiben elkezdtük tanulmányozni az éjszakai galagonyákat. Ezek a gyönyörű rovarok - a gerinctelen világ kolibrijai - karcsú, gyorsan repülő lepkék, amelyek folyamatosan nektárral teli virágokat keresnek. Miután megtalálta a virágot, a lepke lebeg előtte, és a nektárt a szájszerű csövével szívja ki.
Az éjszakai európai elefánt sólyom, Deilephila elpenor, egy gyönyörű lény, tollas rózsaszín és zöld pikkelyekbe burkolva, és minden nedűjét összegyűjtötte az éjszaka. Számos évvel ezelőtt fedeztük fel, hogy ez a lepke éjszaka képes megkülönböztetni a színeket, az első éjszakai állatot ismert.
De ez a lepke nemrégiben felfedte egy másik titkát: azokat az idegi trükköket, amelyekkel rendkívül gyenge fényben jól lát. Ezeket a trükköket minden bizonnyal más éjszakai rovarok is használják Megalopta. Az agy vizuális központjában található idegi áramkörök fiziológiájának tanulmányozásával felfedeztük Deilephila megbízhatóan lát a félhomályban, ha hatékonyan összeadja a különböző pontokból összegyűjtött fotonokat térben és időben.
Időre ez egy kicsit olyan, mint a gyenge fényviszonyok mellett megnövelni a fényképezőgép záridőjét. Ha a redőny hosszabb ideig nyitva marad, több fény jut a képérzékelőhöz, és világosabb képet eredményez. Hátránya, hogy bármi, ami gyorsan halad - mint egy elhaladó autó -, nem oldódik meg, ezért a rovar nem fogja látni.
Idegi összegzés
A fotonok űrben történő összeadásához a képérzékelő egyes képpontjai összevonhatók, így kevesebb, de nagyobb (és így fényérzékenyebb) „szuper pixel” jön létre. Ennek a stratégiának a hátránya ismét az, hogy bár a kép világosabbá válik, homályosabbá válik, és a finomabb térbeli részletek is eltűnnek. De ahhoz, hogy egy éjszakai állat erőlködjön a sötétben, valószínűleg jobb egy durvább és lassabb fényesebb világot látni, mint egyáltalán semmit sem látni (ez lenne az egyetlen alternatíva).
Fiziológiai munkánk során kiderült, hogy a fotonok idõbeli és idõbeli összegzése rendkívül hasznos az éjszakai Deilephila. Az összes éjszakai fényintenzitás, az alkonyattól a csillagfény szintjéig, jelentősen növeli az összegzést Deilephilaképes jól látni gyenge fényben. Valójában ezeknek az idegi mechanizmusoknak köszönhetően Deilephila körülbelül 100-szor halványabb fényintenzitással lát, mint másképp. Az összegzés előnyei olyan nagyok, hogy más éjszakai rovarok is Megalopta, nagy valószínűséggel támaszkodik rá, hogy jól látja a gyenge fényt is.
Az éjszakai rovarok által látott világ nem biztos, hogy olyan éles vagy időben annyira megoldott, mint a nappal aktív rokonaik. De az összegzés biztosítja, hogy elég fényes legyen a potenciális társak felderítésére és elfogására, a zsákmány üldözésére és elfogására, a fészkébe és onnan való eljutásra, valamint az akadályok leküzdésére repülés közben. E képesség nélkül ugyanolyan vak lenne, mint a többiek.
A szerzőről
Eric Warrant, az állattan professzora, Lund Egyetem
Ezt a cikket eredetileg közzétették A beszélgetés. Olvassa el a eredeti cikk.
Kapcsolódó könyvek
at InnerSelf Market és Amazon
