Kuutottomalla yöllä valotasot voivat olla 100 miljoonaa kertaa matalammat kuin kirkkaassa päivänvalossa. Ja jos olemme käytännössä sokeita ja täysin avuttomia pimeässä, kissat jäljittävät saaliin melko onnistuneesti, ja perhoset lempeästi lentävät parvekkeilla olevien kukien välillä. Nukkumisen aikana miljoonat muut eläimet luottavat visiojärjestelmiinsä selviytymiseen. Sama voidaan sanoa eläimille, jotka elävät syvänmeren iankaikkisessa pimeydessä. Lisäksi valtaosa eläimistä maailmassa on enimmäkseen aktiivisia hämärässä. Kuinka he pystyvät käyttämään niin voimakkaita visuaalisia ominaisuuksia, etenkin hyönteisiä, pienillä silmillään ja aivoillaan vähemmän kuin riisinjyvällä? Mitä optisia ja neuraalisia strategioita ne ovat kehittäneet nähdäkseen ne hyvin hämärässä?
Vastaamme näihin kysymyksiin kääntämällä huomioni öisiin hyönteisiin. Pienestä visuaalisesta järjestelmästään huolimatta öiset hyönteiset näkevät täydellisesti hämärässä. Viime vuosina olemme havainneet, että öiset hyönteiset voivat välttää esteitä ja tarttua niihin lennon aikana, erottaa värit, havaita heikot liikkeet, oppia visuaalisia vihjeitä ja käyttää niitä koottamiseen. He voivat jopa navigoida käyttämällä heikkoa kuvaa tähtien polarisaatiosta, jonka Kuu luo, ja navigoida taivaan tähtikuvioiden avulla.
Monissa tapauksissa tämä visuaalinen esitys vaikuttaa suorastaan häiritsevältä siinä, mikä on fyysisesti mahdollista. Esimerkiksi Keski-Amerikan yö mehiläinen, Megalopta genalis, absorboi vain viisi fotonia pienillä silmillään, kun valotasot ovat alhaisimmillaan, täysin vaikeasti saavutettavissa oleva visuaalinen signaali. Ja vielä, keskellä yötä, se voi navigoida tiheässä ja sotkeutuneessa sademetsässä etsiessään ja palata turvallisesti pesäänsä - näkymättömään onttopuikkoon, joka on ripustettu alaharjaan.
Saadakseen selville, kuinka tämä on mahdollista, tutkijat aloittivat haukkojen tutkimuksen. Näitä kauniita hyönteisiä - selkärangattoman maailman kolibreja - edustavat siro, nopeasti lentävät perhoset, jotka etsivät jatkuvasti kukkia nektarilla. Kun kukka on löydetty, koi leijuu sen eteen ja imee nektarin sen suoniputken kautta.
Eurooppalainen öinen haukka koiras Deilephila elpenor on kaunis olento, joka piiloutuu sulkaisen vaaleanpunaisiin ja vihreisiin asteikkoihin, ja kerää nektaria keskellä yötä. Useita vuosia sitten tutkijat havaitsivat, että tämä perhonen pystyy erottamaan värit yöllä, mikä on ensimmäinen tästä tunnetu yöllinen eläin.
Tämä perhonen paljasti äskettäin toisen salaisuutensa: hermo temppuja, joita se käyttää näkemään hyvin hyvin hämärässä. Näitä temppuja käyttävät tietysti myös muut öiset hyönteiset, kuten Megalopta. Tutkiessaan aivojen visuaalisten keskusten hermopiireiden fysiologiaa, tutkijat havaitsivat, että Deilephila näkee hyvin hämärässä, pinoakseen tehokkaasti fotoneja, jotka se kerää eri aikoihin avaruudessa ja ajassa.
Tämä on vähän kuin kameran suljinajan lisääminen hämärässä. Jos annat sulkimen pysyä auki pidempään, enemmän valoa pääsee kuva-anturiin ja saadaan kirkkaampi kuva. Haittapuoli on, että kaikkea nopeasti liikkuvaa - kuten ohitse kulkevaa autoa - ei saada lupaa, joten hyönteinen ei näe sitä.
Mainosvideo:
Neuraalinen summaus
Fotonien yhdistämiseksi avaruudessa kuva-anturin yksittäiset pikselit voidaan yhdistää pienempien, mutta suurempien”superpikselien” luomiseksi. Jälleen tämän strategian haittana on, että jopa suurella kirkkaudella kuva on epäselvä ja puuttuu terävistä yksityiskohdista. Mutta yöeläimelle, joka yrittää elää pimeässä, on parempi nähdä kirkas, mutta vailla yksityiskohtia ja hidas maailma, kuin olla näkemättä mitään (ja tämä on ainoa vaihtoehto).
Fysiologit ovat osoittaneet, että fotonien neuraalinen summaus ajassa ja tilassa on erittäin hyödyllistä yöllisen deylefilan kannalta. Missä tahansa yövalon voimakkuudessa, hämärästä tähtiin, summaus lisää merkittävästi deilefiilin kykyä nähdä hyvin hämärässä. Itse asiassa näiden hermostomekanismien ansiosta deilefiilit näkevät 100 kertaa himmeämpää valoa kuin muuten tekisivät. Summaamisen edut ovat niin suuret, että myös muut öiset hyönteiset luottavat siihen todennäköisesti hyvään yökuvaukseen.
Öisin hyönteisten näkemä maailma ei välttämättä ole yhtä polttava tai hyvin ratkaistu kuin niiden aktiivisten päivittäisten sukulaisten näkemä maailma. Mutta pinoaminen varmistaa, että se on riittävän kirkas sieppaamaan saaliin, lentämään pesään ja välttämään esteitä. Ilman tätä kykyä he olisivat yhtä sokeita kuin muut meistä.
ILYA KHEL