Come gli animali vedono al buio?

In una notte senza luna il livello di illuminazione può essere a 100 milioni di volte inferiore rispetto alla luce del giorno. E se siamo quasi cieco e assolutamente impotenti nel buio, il gatto è riuscito a caccia della preda, e farfalle subito svolazzano tra i colori sui nostri balconi. Mentre dormiamo, milioni di altri animali si basano sulla conoscenza del sistema per sopravvivere. Lo stesso si può dire circa gli animali che vivono nell'eterna oscurità del mare profondo. Inoltre, la stragrande maggioranza degli animali in tutto il mondo principalmente attivo con luce fioca. Come riescono a godere di potenti caratteristiche visive, soprattutto insetti, con i loro piccoli occhi e il cervello meno di un chicco di riso? Quali ottiche e le strategie hanno sviluppato, per vedere bene in condizioni di scarsa luce?

Per rispondere a queste domande, volgiamo la nostra attenzione alla insetti notturni. Nonostante la loro miniatura visive del sistema, di notte gli insetti vedono nella luce fioca. Negli ultimi anni abbiamo scoperto che di notte gli insetti possono evitare e fissato all'ostacoli durante il volo, di distinguere i colori, di rilevare i movimenti deboli, studiare riferimenti visivi e li usa per homing. Si può anche navigare utilizzando il modello debole stellare di polarizzazione, che crea la Luna, e di navigare utilizzando le costellazioni delle stelle nel cielo.

In molti casi, questa visiva prestazioni sembra perfettamente in violazione di ciò che è fisicamente possibile. Ad esempio, notturna centro americana ape Megalopta genalis assorbe solo cinque dei fotoni con i suoi piccoli occhi, quando i livelli di luce sono a un livello molto basso — assolutamente sfuggente segnale visivo. E tuttavia nel profondo della notte si può navigare attraverso una fitta e confuso nella foresta pluviale durante il foraggiamento e sicuro di tornare al suo nido — invisibile выдолбленную bastone appeso nel sottobosco.

Per sapere come e ' possibile tutto questo, gli scienziati hanno cominciato a studiare бражников. Questi meravigliosi insetti — colibrì invertebrato nel mondo — presenta elegante, veloce volo di farfalle, che sono costantemente alla ricerca di fiori con il nettare. Una volta che il fiore è stato trovato, la mole bilico di fronte a lui, succhiando il nettare con l'aiuto di proboscide, ротовидной tubo.

Notte europea deilephila Deilephila elpenor è una creatura meravigliosa, прячущееся in piume rosa e verde чешуйках, raccoglie il nettare nel profondo della notte. Un paio di anni fa, gli scienziati hanno scoperto che questa farfalla è in grado di distinguere i colori di notte, la prima notte l'animale, questo conosciuto.

Di Recente, questa farfalla ha uno dei suoi segreti: neurali trucchi che usa, per vedere bene se molto fioca. Questi trucchi, naturalmente, vengono utilizzati e altri locali notturni di insetti, come ad esempio Megalopta. Dopo aver studiato la fisiologia dei circuiti neurali nei centri visivi del cervello, gli scienziati hanno scoperto che Deilephila può ben vedere nella penombra, in modo efficace che piega i fotoni, che raccoglie in diversi punti dello spazio e del tempo.

È un po ' come l'aumento dell'esposizione sulla fotocamera in condizioni di scarsa illuminazione. Se permettere tappo rimanere aperto più a lungo, più luce di raggiungere il sensore dell'immagine e riceverà una immagine più luminosa. Lo svantaggio è che tutto quello che si muove velocemente — come un veicolo di passaggio, non ottiene il permesso, in modo che l'insetto non lo vede.

Нейронное somma

Per combinare i fotoni nello spazio, i singoli pixel del sensore di immagine, è possibile unire in pool, creando un più piccolo, ma grande numero di «суперпиксели». Anche in questo caso, lo svantaggio di questa strategia è che, anche se di alta luminosità immagine sarà sfocata e priva di dettagli chiari. Ma per la visione di un animale che cerca di vivere nel buio, la possibilità di vedere luminoso, ma privo di parti e lento il mondo, sarà meglio che non vedere niente (e questo è l'unica alternativa).

I Fisiologi hanno dimostrato che нейронное somma di fotoni nel tempo e nello spazio estremamente utile per notte деилефилы. Con qualsiasi intensità di luce di notte, dal tramonto alle stelle, la somma aumenta notevolmente la capacità di деилефилы ben vedere in condizioni di scarsa luce. Infatti, grazie a questi meccanismi neurali, деилефила può vedere se è 100 volte più luce fioca, che in caso contrario. I vantaggi di somma così grande che gli altri insetti notturni anche, molto probabilmente, si basano su di esso, per vedere bene di notte.

Un Mondo osservato notturni di insetti, potrebbe non essere così acuto o ben risolti, come quello che vedono loro attivi fluorescenti parenti. Ma la somma assicura che sarà abbastanza luminoso per individuare la preda, vola a nido ed evitare gli ostacoli. Senza questa capacità sarebbero stati altrettanto ciechi, come tutti noi.