Hur ser Djur i mörkret?

På en månlös natt kan ljusnivåer vara mer än 100m gånger dimmer än i ljus dagsljus. Ännu medan vi är nästan blinda och ganska hjälplösa i mörkret, är katterna ute av stalkande byte och moths flyger smidigt mellan blommor på våra balkonger.

Medan vi sover, lita miljontals andra djur på sina visuella system för att överleva. Detsamma gäller för djur som bor i djuphavets eviga mörker. Faktum är att den överväldigande majoriteten av världens djur främst är aktiva i svagt ljus. Hur är deras formidabla visuella prestanda möjligt, speciellt i insekter, med små ögon och hjärnor mindre än storleken på en riskorn? Vilka optiska och neurala strategier har de utvecklats för att de ska kunna se så bra i svagt ljus?

För att svara på dessa frågor vände vi våra uppmärksamhet mot nattliga insekter. Trots sina diminutiva visuella system visar det sig att nattliga insekter ser otroligt bra i svagt ljus. Under de senaste åren har vi upptäckt att nattliga insekter kan undvika och fixera på hinder under flygning, skilja färger, upptäcka svaga rörelser, lära sig visuella landmärken och använd dem för homing. De kan även orientera sig med hjälp av det svaga himmelska polarisationsmönstret producerad av månen, och navigera med hjälp av konstellationerna av stjärnor på himlen.

I många fall verkar denna visuella prestation nästan tro på vad som är fysiskt möjligt. Till exempel den nattliga Central American sweat bee, Megalopta genalis, absorberar bara fem fotoner (lätta partiklar) i sina små ögon när ljusnivåerna är vid deras lägsta - a försvinnande liten visuell signal. Men ändå, i nattens död, kan den navigera i den täta och sammanfogade regnskogen på en foderresan och göra det säkert tillbaka till sin bo - en obekväm uthängad käpp som är upphängd inom skogen.

För att ta reda på hur denna typ av prestation är möjligt började vi nyligen studera nattliga hawkmoths. Dessa vackra insekter - kolibrier i ryggradslivets värld - är snygga, snabbflygande moths som ständigt är ute efter nektarbelastade blommor. När en blomma har hittats kvarstår moth framför den, suger nektaren ut med sin proboscis, ett munliknande rör.

Den nattliga europeiska Elephant hawkmoth, Deilephila elpenor, är en underbar varelse som är klädd i fjäderrosa och gröna vågar och samlar hela sin nektar i nattens död. För några år sedan upptäckte vi att denna mal kan skilja färgerna på natten, det första nattliga djuret känt att göra det.

Men denna moth avslöjade nyligen en annan av sina hemligheter: de neurala knep som den använder för att se bra ut i extremt svagt ljus. Dessa tricks används säkert av andra nattliga insekter som Megalopta. Genom att studera neurologiens fysiologi i hjärnans visuella centra upptäckte vi det deilephila kan se tillförlitligt i svagt ljus genom att effektivt kombinera foton som den har samlat in från olika punkter i rymden och tiden.

För tiden är det lite som att öka slutartiden på en kamera i svagt ljus. Genom att låta avtryckaren vara öppen längre, når mer ljus bildsensorn och en ljusare bild produceras. Nackdelen är att allt som rör sig snabbt - som en passande bil - inte kommer att lösas och så kommer insekten inte att kunna se den.

Neural summation

För att lägga fotoner i rymden kan de enskilda pixlarna i bildsensorn sammanfogas för att skapa färre men större (och så mer ljuskänsliga) "superpixlar". Återigen är nackdelen med den här strategin att även om bilden blir ljusare blir den också suddigare och finare rumsliga detaljer försvinner. Men för ett nattligt djur som strävar efter att se i mörkret, är möjligheten att se en ljusare värld som är grov och långsammare sannolikt bättre än att inte se någonting alls (vilket skulle vara det enda alternativet).


Få det senaste från InnerSelf


Vårt fysiologiska arbete har visat att denna neurala summering av fotoner i tid och rum är oerhört fördelaktig för nattliga deilephila. Vid alla nattliga ljusintensiteter, från skymning till starlightnivå, ökar summeringen väsentligt deilephilas förmåga att se bra i svagt ljus. Faktum är att tack vare dessa neurala mekanismer, deilephila kan se vid ljusintensiteter runt 100 gånger dimmer än vad det annars skulle kunna. Fördelarna med summering är så stora att andra nattliga insekter, som Megalopta, mycket sannolikt förlita sig på det att se bra i dim ljus också.

Världen som ses av nattliga insekter kan inte vara så skarp eller lika löst i tiden som den som upplevs av de dagliga aktiva släktingarna. Men summeringen säkerställer att den är tillräckligt ljus för att upptäcka och avlyssna potentiella kompisar, förfölja och fånga byten, att navigera till och från ett bo och förhandla om hinder under flygningen. Utan denna förmåga skulle det vara lika blind som resten av oss.

Om författaren

Eric Warrant, professor i zoologi, Lunds universitet

Den här artikeln publicerades ursprungligen den Avlyssningen. Läs ursprungliga artikeln.

relaterade böcker

{amazonWS: searchindex = Böcker; nyckelord = djurbeteende; maxresults = 3}

enafarzh-CNzh-TWnltlfifrdehiiditjakomsnofaptruessvtrvi

följ InnerSelf på

facebook-icontwitter-iconrss-icon

Få det senaste via e-post

{Emailcloak = off}