動物はどのように暗闇の中で見るのですか?

月がない夜には、光のレベルは100m回以上になることがあります 明るい昼光よりも調光が少ない。 しかし、私たちはほとんど目が見えず、暗闇の中では非常に無力ですが、猫は獲物を襲っていて、私たちのバルコニーの花の間では、蛾が敏速に飛んでいます。

私たちが眠っている間、他の何百万という動物たちは生き残るために視覚系に頼っています。 同じことが深海の永遠の暗闇に生息する動物にも当てはまります。 実際、世界の動物の圧倒的多数は、主に暗い場所で活動しています。 コメの大きさよりも小さな目や脳で、昆虫の中で、彼らの強力なビジュアルパフォーマンスはどうですか? どのような光学的および神経的な戦略を彼らは暗い光の中でとてもよく見ることができるように進化させましたか?

これらの質問に答えるために、我々は夜間の昆虫に注意を向けた。 彼らの小さな視覚系にもかかわらず、夜間の昆虫は暗い光の中で驚くほどよく見えることが分かります。 近年、我々は、夜間の昆虫が障害を避けて固定できることを発見した 飛行中, 色を区別する, 微かな動きを検出する視覚的なランドマークと ホーミングに使用する。 それらは、薄い天体の偏光パターン 月によって生成される、およびの星座を使用してナビゲートする 空の星.

多くの場合、この視覚的なパフォーマンスは、物理的に可能なものをほとんど無視しているようです。 例えば、夜行性の中米の汗ばん、 Megalopta genalis光のレベルが最低になると、5つの光子(軽い粒子)が小さな目に吸収されます。 消えて小さな視覚信号。 それでも、夜の死者の中では、森林の中に吊り下げられた目立たないくぼんだスティックである巣に安全に戻って、それを密集した絡み合った熱帯雨林の中をナビゲートして安全に戻すことができます。

この種のパフォーマンスがどのように可能であるかを知るために、我々は最近、夜行性のhawkmothsを研究し始めた。 これらの美しい昆虫、すなわち無脊椎動物の世界のハチドリは絶妙で速く飛んでいる蛾で、絶え間なく蜜蝋が詰まった花が見えます。 一度花が見つかると、その前に蛾が浮かんで、口のようなチューブである鼻腔を使って蜜を吸います。

夜行性のヨーロッパの象hawkmoth、 デイルフィラエルペノール羽毛のピンクとグリーンの鱗で覆われた豪華な生き物であり、夜の死んですべての蜜を集めています。 数年前、私たちは、この蛾が夜間に色を区別できることを発見しました。最初の夜行性の動物 そうすることが知られている.

しかしこの蛾は最近、もう一つの秘密を明らかにしました。それは非常に薄暗い光の中でよく見るために使う神経技です。 これらのトリックは確かに他の夜間昆虫のように使用されます メガロププタ。 脳の視覚中心における神経回路の生理学を研究することによって、我々は デイルフィラ 異なる点から集めた光子を効果的に一緒に加えることによって、薄暗い光で確実に見ることができる 時空で.

時間のために、これは暗い光の中でカメラのシャッター時間を少し上げるようなものです。 シャッタを長く開いたままにすることにより、より多くの光がイメージセンサに到達し、より明るい画像が生成される。 欠点は、通過する車のように急速に動くものは解決されないので、昆虫はそれを見ることができないことです。

神経和

空間内に光子を一緒に加えるために、イメージセンサの個々のピクセルを一緒にプールして、より少ないがより大きな(そしてそれだけ光に敏感な)「スーパーピクセル」を作成することができる。 この戦略の欠点は、画像が明るくなってもぼやけて細かい空間の細部が消えてしまうことです。 しかし、暗闇の中で見る野生動物のために、より粗くてゆっくりとしたより明るい世界を見る能力は、何も見ない(これが唯一の選択肢である)よりも優れている可能性が高い。

私たちの生理学的研究は、時間と空間における光子のこの神経の総和が、夜行性に非常に有益であることを明らかにした デイルフィラ。 夕暮れから星光のレベルまでの夜間の光の強さのすべてにおいて、総和は大幅に向上する デイルフィラ薄暗いところでよく見る能力。 実際、これらの神経機構のおかげで、 デイルフィラ 100回の光強度が他の場合よりも減光することがあります。 合計の利点は非常に大きいので、他の夜間昆虫 メガロププタ、非常に可能性が非常に低い光でもよく見るためにそれに依存しています。

夜間の昆虫によって見られる世界は、昼間の活動的な親戚が経験するように、鋭いものでも、時間的にも解決されないものもあります。 しかし、合計は潜在的な仲間を検出して傍受し、獲物を捕獲し捕獲し、巣から出入りしたり、飛行中に障害物を交渉したりするのに十分明るいことを保証する。 この能力がなければ、私たちの残りの人ほど盲目になります。

著者について

Eric Warrant、動物学教授、 ルンド大学

この記事は、最初に公開された 会話。 読む 原著.

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