В безлунна нощ нивата на светлината могат да бъдат 100 милиона пъти по-ниски, отколкото при ярка дневна светлина. И ако на практика сме слепи и напълно безпомощни в тъмното, котките доста успешно проследяват плячката си, а пеперудите пъргаво пърхат между цветя по нашите балкони. Докато спим, милиони други животни разчитат на своите зрителни системи, за да оцелеят. Същото може да се каже и за животните, които живеят във вечната тъмнина на дълбокото море. Нещо повече - по-голямата част от животните в света са предимно активни при слаба светлина. Как успяват да използват толкова мощни визуални характеристики, особено насекоми, с мъничките си очи и мозъци по-малко от зърно ориз? Какви оптични и невронни стратегии са разработили, за да виждат добре при слаба светлина?
За да отговорим на тези въпроси, нека насочим вниманието си към нощните насекоми. Въпреки умалените визуални системи, нощните насекоми виждат перфектно в слаба светлина. През последните години установихме, че нощните насекоми могат да избягват и да се фиксират върху препятствията по време на полет, да различават цветовете, да откриват слаби движения, да учат визуални сигнали и да ги използват за придвижване. Те дори могат да се движат, като използват слабата картина на звездна поляризация, която Луната създава и да се движат, като използват съзвездията от звезди на небето.
В много случаи това визуално представяне изглежда направо разрушаващо това, което е физически възможно. Например, централната американска нощна пчела, Megalopta genalis, абсорбира само пет фотона с малките си очи, когато нивата на светлината са на най-ниските си нива - напълно неуловим визуален сигнал. И все пак, в дълбока нощ, той може да се ориентира в гъстата и заплетена тропическа гора, докато се храни и безопасно да се върне към гнездото си - незабележима издълбана пръчка, окачена в храсталака.
За да разберат как това е възможно, учените започват да изучават мохове от ястреб. Тези красиви насекоми - колибри на безгръбначния свят - са представени от грациозни, бързо летящи пеперуди, които постоянно търсят цветя с нектар. След като цветето бъде намерено, молецът лежи пред него, смучейки нектара през своя хобот, устна тръба.
Европейският нощен молец на ястреб Deilephila elpenor е красиво създание, криещо се в перисти розови и зелени люспи, събиращо нектар посред нощ. Преди няколко години учените откриха, че тази пеперуда може да различава цветовете през нощта, първото нощно животно, известно за това.
Тази пеперуда наскоро разкри още една от своите тайни: нервните трикове, които използва, за да вижда добре при много слаба светлина. Тези трикове, разбира се, се използват и от други нощни насекоми като Megalopta. Изучавайки физиологията на нервните вериги във визуалните центрове на мозъка, учените открили, че Дейлефила може да вижда добре при слаба светлина, ефективно подреждайки фотоните, които събира в различни точки в пространството и времето.
Това е малко като увеличаване на скоростта на затвора на камера при слаба светлина. Ако оставите затвора да остане отворен по-дълго, повече светлина ще достигне до сензора за изображение и ще получи по-ярко изображение. Недостатъкът е, че всичко, което се движи бързо - като минаваща кола - няма да получи разрешение, така че насекомото няма да го види.
Промоционално видео:
Неврална сумация
За да се комбинират фотоните в пространството, отделни пиксели на сензор за изображение могат да бъдат обединени, за да създадат по-малки, но по-големи „суперпиксели“. Отново недостатъкът на тази стратегия е, че дори при висока яркост изображението ще бъде размазано и липсващо в остри детайли. Но за нощно животно, което се опитва да живее в тъмнината, да бъде в състояние да види светъл, но лишен от детайли и бавен свят, ще бъде по-добре, отколкото да не видиш изобщо нищо (и това е единствената алтернатива).
Физиолозите показаха, че невронното сумиране на фотоните във времето и пространството е изключително полезно за нощна деилефила. При всяка интензивност на нощна светлина, от здрач до звездите, сумирането значително увеличава способността на деилефила да вижда добре при слаба светлина. В действителност, благодарение на тези невронни механизми, деилефилите могат да видят в 100 пъти по-тъмна светлина, отколкото биха иначе. Ползите от сумирането са толкова големи, че и други нощни насекоми също много вероятно разчитат на него за добро нощно виждане.
Светът, видян от нощни насекоми, може да не е толкова трогателен или добре разрешен, както този от техните активни роднини през деня. Но подреждането гарантира, че е достатъчно ярко, за да прихваща плячка, да лети до гнездото и да избягва препятствия. Без тази способност те биха били толкова слепи, колкото и всички нас.
ИЛЯ КХЕЛ
