På en månefri nat kan lysniveauer være mere end 100 meter gange lysere end i stærkt dagslys. Men mens vi næsten er blinde og ret hjælpeløse i mørket, er katte ude for at bytte bytte, og møll flyver smidigt mellem blomster på vores altaner.

Mens vi sover, er millioner af andre dyr afhængige af deres visuelle systemer for at overleve. Det samme gælder for dyr, der bor i det dybe havs evige mørke. Faktisk er det overvældende flertal af verdens dyr primært aktive i svagt lys. Hvordan er deres formidable visuelle ydeevne mulig, især hos insekter, med små øjne og hjerner, der er mindre end størrelsen på et riskorn? Hvilke optiske og neurale strategier har de udviklet sig for at give dem mulighed for at se så godt i svagt lys?

For at besvare disse spørgsmål vendte vi vores opmærksomhed mod natlige insekter. På trods af deres minimale visuelle systemer viser det sig, at natlige insekter ser utroligt godt ud i svagt lys. I de senere år har vi opdaget, at natlige insekter kan undgå og fikse hindringer under flyvning, skelne farver, registrere svage bevægelser, lær visuelle vartegn og brug dem til homing. De kan endda orientere sig ved hjælp af det svage himmelpolarisationsmønster produceret af månen, og naviger ved hjælp af konstellationer af stjerner på himlen.

I mange tilfælde synes denne visuelle ydeevne næsten at trodse, hvad der er fysisk muligt. For eksempel den natlige mellemamerikanske svedbi, Megalopta genalis, absorberer kun fem fotoner (lyspartikler) i sine små øjne, når lysniveauerne er på det laveste - a forsvindende lille visuelt signal. Og alligevel kan den i løbet af de mørke dage navigere i den tætte og sammenfiltrede regnskov på en foderrejse og gøre den sikkert tilbage til sin rede - en iøjnefaldende udhulet pind, der er ophængt i skovens underhus.

For at finde ud af, hvordan denne form for ydeevne er mulig, begyndte vi for nylig at studere natlige hawkmoths. Disse smukke insekter - kolibrier i den hvirvelløse verden - er slanke, hurtigtflyvende møl, der konstant er på udkig efter nektarbelastede blomster. Når en blomst er fundet, svæver møllen foran den og suger nektaren ud ved hjælp af dens snabel, et mundlignende rør.

Den natlige europæiske elefant hawkmoth, Deilephila elpenor, er en smuk skabning tilsløret i fjerrosa og grønne skalaer og samler al sin nektar midt om natten. For et antal år siden opdagede vi, at denne møl kan skelne farver om natten, det første natdyr kendt for at gøre det.

Men denne møl afslørede for nylig en anden af ​​sine hemmeligheder: de neurale tricks, den bruger til at se godt i ekstremt svagt lys. Disse tricks bruges bestemt af andre natlige insekter som Megalopta. Ved at studere fysiologien af ​​neurale kredsløb i hjernens visuelle centre opdagede vi det Deilephila kan se pålideligt i svagt lys ved effektivt at tilføje de fotoner, den har samlet fra forskellige punkter i rum og tid.

Med tiden er det lidt som at øge lukkertiden på et kamera i svagt lys. Ved at lade lukkeren forblive åben længere, når mere lys til billedsensoren, og der dannes et lysere billede. Ulempen er, at alt, der bevæger sig hurtigt - som en bil, der passerer - ikke løses, og så insektet ikke kan se det.

Neuralsummering

For at tilføje fotoner i rummet kan de enkelte pixels i billedsensoren samles for at skabe færre, men større (og så mere lysfølsomme) "superpixels". Igen er ulempen ved denne strategi, at selvom billedet bliver lysere, bliver det også slørere og finere rumlige detaljer forsvinder. Men for et natdyr, der anstrenger sig for at se i mørket, er evnen til at se en lysere verden, der er grovere og langsommere, sandsynligvis bedre end at se slet ikke noget (hvilket ville være det eneste alternativ).

Vores fysiologiske arbejde har afsløret, at denne neurale opsummering af fotoner i tid og rum er enormt gavnlig for natlige Deilephila. Ved alle natlige lysintensiteter, fra skumring til stjernelysniveauer, forstærkes summationen væsentligt Deilephilaevne til at se godt i svagt lys. Faktisk takket være disse neurale mekanismer, Deilephila kan se lysintensiteter omkring 100 gange dæmpet, end det ellers kunne. Fordelene ved summation er så store, at andre natlige insekter ligesom Megalopta, stole meget sandsynligt på det for også at se godt i svagt lys.

Den verden, der ses af natlige insekter, er muligvis ikke så skarp eller lige så løst i tide som den dagaktive slægtninges oplevelse. Men opsummering sikrer, at det er lyst nok til at opdage og opfange potentielle hjælpere, forfølge og fange bytte, navigere til og fra en rede og forhandle hindringer under flyvning. Uden denne evne ville den være lige så blind som resten af ​​os.

Om forfatteren

Eric Warrant, professor i zoologi, Lunds Universitet

Denne artikel blev oprindeligt offentliggjort den The Conversation. Læs oprindelige artikel.

Relaterede bøger

at InnerSelf Market og Amazon