Într-o noapte fără lună, nivelurile de lumină pot fi de 100 de milioane de ori mai mici decât în lumina zilei luminoase. Și dacă suntem practic orbi și complet neputincioși în întuneric, pisicile își urmăresc cu succes prada, iar fluturii flutură în mod nimb între florile de pe balcoanele noastre. În timp ce dormim, alte milioane de animale se bazează pe sistemele lor vizuale pentru a supraviețui. La fel se poate spune și pentru animalele care trăiesc în întunericul etern al mării adânci. Mai mult, marea majoritate a animalelor din lume sunt în mare parte active în lumina slabă. Cum reușesc să folosească caracteristici vizuale atât de puternice, în special insecte, cu ochii și creierele minuscule decât un bob de orez? Ce strategii optice și neuronale au dezvoltat pentru a vedea bine în lumina slabă?
Pentru a răspunde la aceste întrebări, să ne îndreptăm atenția asupra insectelor nocturne. În ciuda sistemelor lor vizuale diminutive, insectele nocturne se văd perfect în lumina slabă. În ultimii ani, am constatat că insectele nocturne pot evita și bloca obstacolele în timpul zborului, distinge culorile, detectează mișcări slabe, învață indicii vizuale și le folosesc pentru acasă. Ei pot chiar naviga folosind imaginea slabă a polarizării stelare pe care Luna o creează și să navigheze folosind constelațiile stelelor pe cer.
În multe cazuri, această performanță vizuală pare total perturbatoare a ceea ce este posibil din punct de vedere fizic. De exemplu, albina de noapte din America Centrală, Megalopta genalis, absoarbe doar cinci fotoni cu ochii minusculi când nivelurile de lumină sunt la nivelul lor cel mai scăzut - un semnal vizual complet evaziv. Și totuși, în noaptea adâncă, poate naviga în pădurea ploaie densă și încurcată, în timp ce se hrănește și se întoarce în siguranță în cuibul său - un băț scobit inconfundabil suspendat în subpământ.
Pentru a afla cum este posibil acest lucru, oamenii de știință au început să studieze molii de șoim. Aceste insecte frumoase - colibri ai lumii nevertebrate - sunt reprezentate de fluturi grațioși, care zboară rapid, care caută în mod constant flori cu nectar. Odată ce floarea este găsită, molia se plimbă în fața ei, supt nectarul prin probozcisul său, un tub oral.
Milia șoimului nocturn european Deilephila elpenor este o creatură frumoasă care se ascunde în solzi roz și verzi, culegând nectarul în miez de noapte. Cu câțiva ani în urmă, oamenii de știință au descoperit că acest fluture poate distinge culorile noaptea, primul animal nocturn cunoscut pentru acest lucru.
Acest fluture a dezvăluit recent încă unul dintre secretele sale: trucurile neuronale pe care le folosește pentru a vedea bine în lumină foarte slabă. Aceste trucuri sunt, desigur, folosite și de alte insecte nocturne, cum ar fi Megalopta. Studiind fiziologia circuitelor nervoase din centrele vizuale ale creierului, oamenii de știință au descoperit că Deilephila poate vedea bine în lumina slabă, stivuind eficient fotoni pe care îi colectează în diferite puncte în spațiu și timp.
Acest lucru este ca și cum creșteți viteza obturatorului pe o cameră cu lumină scăzută. Dacă lăsați obturatorul să rămână deschis mai mult, mai multă lumină va ajunge la senzorul de imagine și va obține o imagine mai luminoasă. Dezavantajul este că orice lucru care se mișcă rapid - ca o mașină care trece, nu va primi permisiunea, astfel încât insecta nu o va vedea.
Video promotional:
Sumare neuronală
Pentru a combina fotoni în spațiu, pixeli individuali ai unui senzor de imagine pot fi colectați pentru a crea „superpixeli” mai mici, dar mai mari. Din nou, dezavantajul acestei strategii este că, chiar și la o luminozitate ridicată, imaginea va fi neclară și lipsită de detalii clare. Dar pentru un animal nocturn care încearcă să trăiască în întuneric, să poată vedea o lume strălucitoare, dar lipsită de detalii și lentă, va fi mai bine decât să nu vezi nimic deloc (și aceasta este singura alternativă).
Fiziologii au arătat că însumarea neurală a fotonilor în timp și spațiu este extrem de benefică pentru deylefila nocturnă. La orice intensitate a luminii nopții, de la amurg la stele, însumarea crește semnificativ capacitatea deilefilului de a vedea bine în lumina slabă. De fapt, datorită acestor mecanisme neuronale, deilefilile pot vedea lumina de 100 de ori mai slabă decât ar face altfel. Beneficiile însumării sunt atât de mari încât și alte insecte nocturne, foarte probabil, se bazează pe el pentru o viziune bună pe timp de noapte.
Lumea văzută de insectele nocturne poate să nu fie la fel de înflăcărată sau de bine rezolvată ca cea privită de rudele lor diurne active. Dar stivuirea asigură că este suficient de strălucitor pentru a intercepta prada, a zbura către cuib și a evita obstacolele. Fără această capacitate, ei ar fi la fel de orbi ca ceilalți dintre noi.
ILYA KHEL
