Pada malam tanpa bulan, tahap cahaya boleh melebihi 100m kali redaman daripada cahaya siang terang. Namun ketika kita hampir buta dan tidak berdaya dalam gelap, kucing keluar mencari mangsa, dan rama-rama terbang antara bunga di balkoni kita.

Walaupun kita tidur, berjuta-juta haiwan lain bergantung kepada sistem visual mereka untuk terus hidup. Begitu juga dengan haiwan yang mendiami kegelapan kekal laut dalam. Sebenarnya, kebanyakan haiwan di dunia terutamanya aktif dalam cahaya redup. Bagaimanakah prestasi visual mereka yang hebat boleh berlaku, terutamanya dalam serangga, dengan mata kecil dan otak kurang daripada saiz bijirin beras? Apakah strategi optik dan saraf yang telah mereka berkembang untuk membolehkan mereka melihat dengan baik dalam cahaya redup?

Untuk menjawab soalan-soalan ini, kami mengubah perhatian kami kepada serangga malam. Walaupun sistem penglihatan mereka yang kecil, ternyata serangga-serangga malam itu kelihatan luar biasa dengan cahaya yang redup. Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, kami telah menemui bahawa serangga malam dapat mengelakkan dan menetas pada halangan semasa penerbangan, membezakan warna, mengesan pergerakan pengsan, belajar mercu tanda visual dan gunakan mereka untuk homing. Mereka juga boleh mengarahkan diri menggunakan corak polarisasi langit dihasilkan oleh bulan, dan menavigasi menggunakan buruj bintang di langit.

Dalam banyak kes, prestasi visual ini seolah-olah hampir menentang apa yang mungkin secara fizikal. Contohnya, lebah peluh tengah Amerika tengah malam, Megalopta genalis, menyerap hanya lima foton (zarah cahaya) ke dalam mata yang kecil apabila tahap cahaya berada pada tahap paling rendah - a isyarat visual kecil yang hilang. Namun, pada waktu malam, ia dapat menavigasi hutan hujan yang padat dan kusut pada perjalanan mencari makanan dan membuatnya selamat kembali ke sarangnya - tongkat berongga yang tidak mencolok yang digantung di dalam hutan understorey.

Untuk mengetahui bagaimana prestasi seperti ini mungkin, kami baru-baru ini mula belajar hawkmoths pada waktu malam. Serangga-serangga yang indah ini - hummingbirds dunia invertebrat - adalah rama-rama terbang yang rapi dan pantas yang sentiasa mencari bunga-bunga nektar. Sebaik sahaja bunga ditemui, rama-rama berbaris di hadapannya, menghisap nektar keluar menggunakan proboscis, tiub seperti mulut.

Sekurang-kurangnya, Deilephila elpenor, adalah makhluk cantik yang berkerudung dalam skala merah jambu dan hijau yang berbulu dan melakukan semua pengumpulan nektar di malam hari. Beberapa tahun yang lalu, kami mendapati bahawa rama-rama ini dapat membezakan warna pada waktu malam, haiwan malam yang pertama diketahui berbuat demikian.

Tetapi rama-rama ini baru-baru ini mendedahkan satu lagi rahsia: trik saraf yang digunakan untuk melihat dengan baik dalam cahaya yang sangat redup. Cara-cara ini sememangnya digunakan oleh serangga-serangga nocturnal lain seperti Megalopta. Dengan mengkaji fisiologi litar saraf di pusat-pusat visual otak, kami mendapati bahawa Deilephila dapat melihat secara terang-terangan cahaya terang dengan berkesan menambah foton yang telah dikumpulkan dari pelbagai titik dalam ruang dan masa.

Buat masa ini, ini sedikit seperti meningkatkan masa pengatup pada kamera dalam cahaya redup. Dengan membenarkan pengatup untuk terus dibuka lebih lama, lebih banyak cahaya mencapai sensor imej dan imej yang lebih cerah dihasilkan. Kelemahannya ialah apa-apa yang bergerak pantas - seperti kereta lulus - tidak dapat diselesaikan dan serangga tidak akan dapat melihatnya.

Penjelasan saraf

Untuk menambah foton di ruang angkasa, piksel individu sensor imej dapat dikumpulkan bersama-sama untuk membuat "super piksel" yang lebih kecil (dan lebih sensitif terhadap cahaya). Sekali lagi, kelemahan strategi ini ialah walaupun imej menjadi lebih cerah, ia juga menjadi semakin kabur dan butiran ruang yang lebih halus. Tetapi bagi haiwan malam yang meneran untuk melihat dalam kegelapan, keupayaan untuk melihat dunia yang lebih cerah yang lebih kasar dan lebih perlahan mungkin lebih baik daripada melihat apa-apa sama sekali (yang akan menjadi satu-satunya alternatif).

Kerja fisiologi kami telah mendedahkan bahawa penjelasan saraf foton ini dalam masa dan ruang sangat bermanfaat kepada waktu malam Deilephila. Pada semua intensiti cahaya malam, dari senja hingga tahap bintang, penjumlahan meningkat dengan ketara Deilephilakeupayaan untuk melihat dengan baik dalam cahaya malap. Malah, terima kasih kepada mekanisme neural ini, Deilephila boleh melihat pada intensiti cahaya sekitar 100 kali reda daripada yang sebaliknya. Manfaat penjumlahan begitu besar sehingga serangga-serangga malam lain, seperti Megalopta, sangat mungkin bergantung kepada ia untuk melihat dengan baik dalam cahaya malap juga.

Dunia yang dilihat oleh serangga malam mungkin tidak begitu tajam atau diselesaikan dalam masa yang dialami oleh saudara-saudara mereka yang aktif sehari-hari. Tetapi penjumlahan memastikan bahawa ia cukup cerah untuk mengesan dan memintas rakan-rakan berpotensi, untuk mengejar dan menangkap mangsa, menavigasi ke dan dari sarang dan merundingkan halangan semasa penerbangan. Tanpa keupayaan ini, ia akan menjadi buta seperti yang kita semua.

Tentang Pengarang

Eric Waran, Profesor Zoologi, Universiti Lund

Artikel ini pada asalnya diterbitkan pada Perbualan. Membaca artikel asal.

Buku-buku yang berkaitan

at InnerSelf Market dan Amazon