Wie die Tiere sehen in der Dunkelheit?

In einer mondlosen Nacht die Lichtintensität kann in 100 Millionen mal niedriger als bei hellem Tageslicht. Und wenn wir praktisch blind und völlig hilflos in der Dunkelheit, die Katzen Recht erfolgreich Beute jagen, und Schmetterlinge flink huschen zwischen den Farben auf unseren Balkonen. Während wir schlafen, werden Millionen andere Tiere verlassen sich auf Ihre visuelle Systeme, um zu überleben. Das gleiche kann man über die Tiere in der ewigen Dunkelheit der Tiefsee. Darüber hinaus die überwiegende Mehrheit der Tiere in der Welt vor allem aktiv bei schwachem Licht. Wie gelingt es Ihnen, die Verwendung eines solchen leistungsstarken visuellen Merkmalen, vor allem Insekten, mit Ihren winzigen Augen und Gehirn weniger Reis Kernchen? Welche optische und neuronale Strategien entwickelten Sie, um gut zu sehen bei schwachem Licht?

Um diese Fragen zu beantworten, werfen wir einen Blick auf die nachtaktiven Insekten. Trotz Ihrer Miniatur-visuelle Systeme, nachtaktive Insekten sehen im Dämmerlicht. In den letzten Jahren haben wir festgestellt, dass nachtaktive Insekten können vermieden werden und Weise auf Hindernisse während des Fluges, Farben zu unterscheiden, zu erkennen schwache Bewegung, lernen, visuelle Bezugspunkte und verwenden Sie Sie für Homing. Sie können auch navigieren, indem das schwache Bild der stellaren Polarisation, das durch den Mond, und navigieren Sie mithilfe der Konstellation der Sterne am Himmel.

In vielen Fällen ist diese visuelle Leistung scheint absolut gegen das, was physikalisch möglich ist. Zum Beispiel, Nacht Lateinamerikanisch Biene Megalopta genalis absorbiert nur fünf Photonen mit seinen winzigen Augen, wenn die Ebenen des Lichts befinden sich auf äußerst niedrigem Niveau — völlig unauffindbare optisches Signal. Und dennoch, tief in die Nacht es durch den dichten und verwirrenden Regenwald während der Nahrungssuche und sicher wieder in Ihr Nest — ein subtiles выдолбленную Stick hängen im Unterholz.

Um zu wissen, wie das überhaupt möglich ist, begannen Wissenschaftler, бражников. Diese schönen Insekten — Kolibri Wirbellosen Welt — präsentiert anmutig, schnell fliegenden Schmetterlingen, die ständig auf der Suche nach Blüten mit Nektar. Sobald eine Blume gefunden, Maulwurf schwebt vor ihm saugen Nektar mit Hilfe der Proboscis, ротовидной Tube.

Europäische Nacht braschnik Deilephila elpenor ist ein wunderbares Wesen, ein rosa und grünen Vögeln чешуйках, sammeln Nektar tief in die Nacht. Vor einigen Jahren entdeckten Wissenschaftler, dass dieser Schmetterling kann um die Farben zu unterscheiden in der Nacht, das erste ist ein nachtaktives Tier, diesem bekannt.

Vor Kurzem dieser Schmetterling öffnete noch eines seiner Geheimnisse: neuronale Tricks, die Sie verwendet, um gut zu sehen bei sehr schwachem Licht. Diese Tricks natürlich verwendet werden und andere nachtaktive Insekten wie Megalopta. Nach dem Studium der Physiologie der neuronalen schaltkreise im visuellen Zentren des Gehirns, die Wissenschaftler fanden heraus, dass Deilephila kann gut sehen in dem trüben Licht, faltet effektiv die Photonen, die sammelt in verschiedenen teilen von Raum und Zeit.

Es ist ein bisschen wie längere Verschlusszeit an der Kamera bei schlechten Lichtverhältnissen. Wenn Sie zulassen, dass Paddel offen bleiben länger, mehr Licht erreicht den Bildsensor und erhält ein helleres Bild. Der Nachteil ist, dass alles, was sich schnell bewegt — wie einem vorbeifahrenden Auto, — keine Erlaubnis erhält, so dass die Insekten ihn nicht sehen.

Нейронное summieren

Zur Kombination von Photonen im Raum, dass einzelne Pixel des Bildsensors lassen sich in Poole, indem Sie die kleineren, aber große Anzahl von «суперпиксели». Auch hier der Nachteil dieser Strategie ist, dass auch bei hoher Helligkeit des Bildes wird es verschwommen und ohne klare Details. Aber für die Nacht Tier, das versucht, das Leben in der Dunkelheit, sehen hell, aber ohne Details und langsamen Welt, besser als gar nichts zu sehen (und das ist die einzige Alternative).

Die Physiologen haben gezeigt, dass нейронное summation der Photonen in Raum und Zeit äußerst nützlich für die Nacht деилефилы. Bei jeder Intensität des nächtlichen Lichtes, von der Dämmerung bis zu den Sternen, die Summierung deutlich verbessert die Fähigkeit der деилефилы gut zu sehen bei schwachem Licht. In der Tat, Dank dieser nervöse Mechanismen, деилефила sehen kann, wenn 100 mal mehr als das trübe Licht, als sonst. Die Vorteile summieren ist so groß, dass andere nachtaktive Insekten auch, es ist sehr wahrscheinlich, verlassen sich auf ihn, um gut zu sehen in der Nacht.

Die Welt, beobachtet nachtaktive Insekten, vielleicht nicht so akut oder autorisierten gut, wie die, dass Sie sehen, die tagsüber Ihre aktive Angehörige. Aber die Summierung sorgt dafür, dass es hell genug wird, um die Beute abzufangen, erreichen die Netze und Hindernisse zu vermeiden. Ohne diese Fähigkeit wären Sie genauso blind, wie wir alle.