Sa isang walang buwan na gabi, ang mga antas ng liwanag ay maaaring higit sa 100m ulit dimmer kaysa sa maliwanag na liwanag ng araw. Ngunit samantalang tayo ay halos bulag at medyo walang magawa sa madilim, ang mga pusa ay namumukod sa biktima, at ang mga moth ay lumilipad nang agilely sa pagitan ng mga bulaklak sa aming mga balkonahe.

Habang natutulog tayo, milyon-milyong iba pang mga hayop ang umaasa sa kanilang mga visual system upang mabuhay. Totoo rin ang mga hayop na naninirahan sa walang hanggang kadiliman ng malalim na dagat. Sa katunayan, ang napakalaki karamihan ng mga hayop sa mundo ay aktibo lalo na sa madilim na liwanag. Paano posible ang kanilang mabigat na visual performance, lalo na sa mga insekto, na may mga maliliit na mata at talino na mas mababa sa laki ng isang butil ng bigas? Ano ang mga diskarte sa salaming pang-mata at neural na sila ay lumaki upang pahintulutan silang makita nang mahusay sa madilim na liwanag?

Upang masagot ang mga tanong na ito, pinalitan namin ang aming mga pansin sa mga insekto sa gabi. Sa kabila ng kanilang mga maliliit na sistema ng visual, lumilitaw na ang mga insekto sa gabi ay nakakakita ng kamangha-mangha sa madilim na liwanag. Sa mga nakalipas na taon natuklasan namin na ang mga insekto sa gabi ay makaiiwas at makapagpapatibay sa mga hadlang habang lumilipad, makilala ang mga kulay, tuklasin ang malabong paggalaw, matutunan ang mga visual na landmark at gamitin ang mga ito para sa pag-homing. Maaari rin nilang i-orient ang kanilang sarili gamit ang malabong selestiyal na pattern ng polariseysyon ginawa ng buwan, at mag-navigate gamit ang mga konstelasyon ng mga bituin sa kalangitan.

Sa maraming mga kaso, ang visual na pagganap na ito ay tila halos sumalungat kung ano ang posible sa pisikal. Halimbawa, ang pang-araw-araw na Central American sweat bee, Megalopta genalis, sumisipsip lamang ng limang photon (light particle) sa mga maliliit na mata nito kapag ang mga antas ng ilaw ay nasa pinakamababang - a naglalaho maliit na visual na signal. Gayunpaman, sa mga patay ng gabi, maaari itong mag-navigate sa makapal at maaliwalas rainforest sa isang paghahanap para sa paglalakbay at ligtas na bumalik sa pugad nito - isang hindi maliwanag na guwang na puno ng kahoy na suspendido sa loob ng understorey ng kagubatan.

Upang malaman kung paano posible ang ganitong uri ng pagganap, kamakailan lamang ay nagsimula kaming mag-aral ng mga pang-araw-araw na pang-uuyam. Ang mga magagandang insekto na ito - ang mga hummingbird ng invertebrate world - ay malambot, mabilis na lumilipad na moth na patuloy na nagbabantay sa mga bulaklak na nektar. Sa sandaling ang isang bulaklak ay natagpuan, ang moth ay naglalakbay sa harap nito, nagsusuot ng nektar gamit ang proboscis nito, isang tube na tulad ng bibig.

Ang panggabing European Elephant hawkmoth, Deilephila elpenor, ay isang napakarilag na nilalang na nakabalot sa mabalahibo na kulay-rosas at berde na kaliskis at ginagawa ang lahat ng pagtitipon nito ng nektar sa mga patay ng gabi. Ilang taon na ang nakalipas natuklasan namin na ang tanga na ito ay maaaring makilala ang mga kulay sa gabi, ang unang panggabi na hayop kilala na gawin ito.

Ngunit ang moth na ito kamakailan ay nagsiwalat ng isa pang ng mga lihim nito: ang neural trick na ginagamit nito upang makita nang maayos sa napakaliit na liwanag. Ang mga trick na ito ay tiyak na ginagamit ng iba pang mga insekto sa gabi Megalopta. Sa pamamagitan ng pag-aaral sa pisyolohiya ng mga neural circuit sa mga visual center ng utak, natuklasan namin iyon Deilephila maaaring makita mapagkakatiwalaan sa madilim na ilaw sa pamamagitan ng epektibong pagdaragdag ng magkasama ang mga photon na nakolekta mula sa iba't ibang mga punto sa espasyo at oras.

Para sa oras, ito ay isang maliit na tulad ng pagtaas ng oras ng shutter sa isang camera sa madilim na liwanag. Sa pamamagitan ng pagpapahintulot na ang shutter ay mananatiling bukas, mas maraming liwanag ang umaabot sa sensor ng imahe at isang mas maliwanag na imahe ang ginawa. Ang downside ay na ang anumang paglipat ng mabilis - tulad ng isang pagpasa kotse - ay hindi malulutas at kaya ang insekto ay hindi magagawang makita ito.

Neural summation

Upang magdagdag ng mga photons sa espasyo, ang mga indibidwal na pixel ng sensor ng imahe ay maaaring magkasama upang lumikha ng mas kaunting ngunit mas malaki (at mas higit na sensitibo sa liwanag) na "mga super pixel". Muli, ang downside ng diskarte na ito ay na kahit na ang imahe ay nagiging mas maliwanag, ito rin ay nagiging blurrier at finer spatial detalye mawala. Ngunit para sa isang pangingibabaw na hayop na nag-aaral upang makita sa madilim, ang kakayahang makakita ng isang mas maliwanag na mundo na mas malupit at mas mabagal ay malamang na maging mas mahusay kaysa sa nakikita ang wala sa lahat (na magiging ang tanging alternatibo).

Ang aming physiological trabaho ay nagsiwalat na ito neural pagbubuo ng photons sa oras at espasyo ay napakalaki kapaki-pakinabang sa panggabi Deilephila. Sa lahat ng pangyayari sa gabi, mula sa dapit-hapon hanggang sa mga antas ng starlight, ang kabuuan ay malaki ang nagpapalaki Deilephilaang kakayahang makita nang maayos sa madilim na liwanag. Sa katunayan, salamat sa mga mekanismo ng neural na ito, Deilephila maaaring makita sa liwanag intensities sa paligid ng 100 beses dimmer kaysa sa maaaring ito kung hindi man. Ang mga benepisyo ng pagbubuo ay napakalaki na ang iba pang mga insekto sa gabi, tulad nito Megalopta, malamang na umaasa sa mga ito upang makita na rin sa madilim na ilaw pati na rin.

Ang mundo na nakikita ng mga insekto sa gabi ay hindi maaaring maging matalim o maayos na nalutas sa oras na naranasan ng kanilang mga kamag-anak na aktibo sa araw. Ngunit ang kabuuan ay nagsisiguro na ito ay sapat na maliwanag upang makita at maharang ang mga potensyal na kasama, upang ituloy at makuha ang biktima, mag-navigate papunta at mula sa isang pugad at makipag-ayos ng mga hadlang sa panahon ng paglipad. Kung wala ang kakayahang ito ay magiging bulag ang natitira sa atin.

Tungkol sa Ang May-akda

Eric Warrant, Propesor ng Zoology, Lund University

Ang artikulong ito ay orihinal na na-publish sa Ang pag-uusap. Basahin ang ang orihinal na artikulo.

Mga Kaugnay Books

at InnerSelf Market at Amazon