Într-o noapte fără lună, nivelul de lumină poate fi de peste 100 de ori mai slab decât în lumina puternică a zilei. Cu toate acestea, în timp ce suntem aproape orbi și destul de neajutorați în întuneric, pisicile sunt în urmărire, iar molii zboară agil între flori pe balcoanele noastre.
În timp ce dormim, milioane de alte animale se bazează pe sistemele lor vizuale pentru a supraviețui. Același lucru este valabil și pentru animalele care locuiesc în întunericul etern al mării adânci. De fapt, majoritatea covârșitoare a animalelor lumii sunt active în primul rând în lumina slabă. Cum este posibilă formidabila lor performanță vizuală, în special la insecte, cu ochi mici și creiere mai mici decât mărimea unui bob de orez? Ce strategii optice și neuronale au evoluat pentru a le permite să vadă atât de bine în lumină slabă?
Pentru a răspunde la aceste întrebări, ne-am îndreptat atenția asupra insectelor nocturne. În ciuda sistemelor vizuale minuscule, se dovedește că insectele nocturne văd uimitor de bine în lumina slabă. În ultimii ani am descoperit că insectele nocturne pot evita și fixa obstacolele în timpul zborului, distinge culorile, detectează mișcări slabe, învață repere vizuale și folosiți-le pentru acasă. Se pot orienta chiar folosind slabul model de polarizare cerească produs de lună, și navigați folosind constelațiile din stele pe cer.
În multe cazuri, această performanță vizuală pare să sfideze ceea ce este posibil din punct de vedere fizic. De exemplu, albina transpirantă nocturnă din America Centrală, Megalopta genalis, absoarbe doar cinci fotoni (particule de lumină) în ochii săi mici atunci când nivelurile de lumină sunt cele mai mici - a semnal vizual dispărut de mic. Și totuși, în toiul nopții, poate naviga prin pădurea tropicală densă și încâlcită într-o călătorie de hrănire și o poate face să se întoarcă în siguranță la cuib - un baston scobit discret, suspendat în subpădurea pădurii.
Pentru a afla cum este posibil acest tip de performanță, am început recent să studiem hawkmoths nocturne. Aceste insecte frumoase - colibri din lumea nevertebratelor - sunt molii elegante, care zboară rapid, care sunt în permanență în căutarea florilor încărcate cu nectar. Odată ce se găsește o floare, molia planează în fața ei, aspirând nectarul afară folosind proboscisul său, un tub asemănător gurii.
Elefantul nocturn European Hawkoth, Deilephila elpenor, este o creatură superbă îmbrăcată în solzi de pene roz și verzi și își adună tot nectarul în toiul nopții. Cu câțiva ani în urmă am descoperit că această molie poate distinge culorile noaptea, primul animal nocturn cunoscut că face acest lucru.
Dar această molie a dezvăluit recent un alt secret: trucurile neuronale pe care le folosește pentru a vedea bine într-o lumină extrem de slabă. Aceste trucuri sunt cu siguranță folosite de alte insecte nocturne, cum ar fi Megalopta. Studiind fiziologia circuitelor neuronale din centrele vizuale ale creierului, am descoperit că Deilephila poate vedea în mod fiabil în lumină slabă prin adăugarea eficientă a fotonilor pe care i-a adunat din diferite puncte în spațiu și timp.
Pentru timp, acest lucru este un pic ca mărirea timpului de declanșare pe o cameră cu lumină slabă. Permițând declanșatorului să rămână deschis mai mult timp, mai multă lumină ajunge la senzorul de imagine și se produce o imagine mai strălucitoare. Dezavantajul este că orice mișcare rapidă - ca o mașină care trece - nu va fi rezolvată și astfel insecta nu va putea să o vadă.
Suma neuronală
Pentru a adăuga fotoni în spațiu, pixelii individuali ai senzorului de imagine pot fi uniți pentru a crea mai puțini „super pixeli” mai mari (și deci mai sensibili la lumină). Din nou, dezavantajul acestei strategii este că, chiar dacă imaginea devine mai luminoasă, ea devine și mai estompată și dispar detalii spațiale mai fine. Dar pentru un animal nocturn care se străduiește să vadă în întuneric, abilitatea de a vedea o lume mai strălucitoare, care este mai grosieră și mai lentă, este probabil mai bună decât a vedea nimic (ceea ce ar fi singura alternativă).
Munca noastră fiziologică a dezvăluit că această însumare neuronală a fotonilor în timp și spațiu este imens de benefică nocturnă Deilephila. La toate intensitățile luminii nocturne, de la amurg până la nivelurile de lumină a stelelor, însumarea crește substanțial Deilephilaabilitatea de a vedea bine în lumină slabă. De fapt, datorită acestor mecanisme neuronale, Deilephila poate vedea la intensități de lumină de aproximativ 100 de ori mai slabe decât ar fi putut altfel. Beneficiile adunării sunt atât de mari încât alte insecte nocturne, cum ar fi Megalopta, se bazează foarte probabil pe el pentru a vedea bine și în lumină slabă.
Lumea văzută de insectele nocturne poate să nu fie la fel de ascuțită sau la fel de bine rezolvată în timp ca cea experimentată de rudele lor active de zi. Dar însumarea asigură că este suficient de strălucitoare pentru a detecta și intercepta potențialii colegi, pentru a urmări și captura prada, pentru a naviga către și de la un cuib și pentru a negocia obstacole în timpul zborului. Fără această abilitate, ar fi la fel de orb ca noi toți.
Despre autor
Eric Warrant, profesor de zoologie, Universitatea Lund
Acest articol a fost publicat inițial Conversaţie. Citeste Articol original.
Cărți conexe
at InnerSelf Market și Amazon