På en måneløs natt kan lysnivåer være mer enn 100m ganger dimmer enn i lyse dagslys. Likevel, mens vi er nesten blinde og ganske hjelpeløse i mørket, er katter ut av stalkende byttedyr, og møllene flytter seg agile mellom blomster på våre balkonger.

Mens vi sover, stole millioner av andre dyr på deres visuelle systemer for å overleve. Det samme gjelder for dyr som bor i det dype havs evige mørke. Faktisk er det overveldende flertallet av verdens dyr primært aktive i svakt lys. Hvordan er deres formidabel visuell ytelse mulig, spesielt i insekter, med små øyne og hjerner mindre enn størrelsen på et riskorn? Hvilke optiske og neurale strategier har de utviklet for å tillate dem å se så godt i svakt lys?

For å svare på disse spørsmålene, har vi vendt vår oppmerksomhet til nattlige insekter. Til tross for deres diminutive visuelle systemer, viser det seg at nattlige insekter ser utrolig godt i svakt lys. I de senere år har vi oppdaget at nattlige insekter kan unngå og fikse på hindringer under flyturen, skille farger, oppdage svake bevegelser, lære visuelle landemerker og bruk dem til homing. De kan til og med orientere seg ved hjelp av det svake himmelske polarisasjonsmønsteret produsert av månen, og navigere ved å bruke konstellasjonene til stjerner i himmelen.

I mange tilfeller synes denne visuelle forestillingen nesten å utfordre det som er fysisk mulig. For eksempel, den nattlige Central American sweat bee, Megalopta genalis, absorberer bare fem fotoner (lyspartikler) i sine små øyne når lysnivåene er på sitt laveste - a forsvinner lite visuelt signal. Og likevel, i nattens døde, kan den navigere i den tette og sammenflettede regnskogen på en foraging-tur og gjøre det trygt tilbake til sin rede - en uoppdaget uthulet pinne opphengt i skogen.

For å finne ut hvordan denne typen forestilling er mulig, begynte vi nylig å studere nattlige hawkmoths. Disse vakre insektene - kolibrier i urvertebrateverdenen - er slanke, rasktflygende myrer som hele tiden er på utkikk etter nektarbelagte blomster. Når en blomst er funnet, svir moten foran den, suger nektaret ut med sin proboscis, et munnlignende rør.

Den nattlige europeiske elefant hawkmoth, Deilephila elpenor, er en nydelig skapning som er kledd i feathery rosa og grønn skala og gjør hele sin nektar sammen i nattens død. For mange år siden oppdaget vi at denne mal kan skille farger om natten, det første nattlige dyret kjent for å gjøre det.

Men denne moten avslørte nylig en annen av sine hemmeligheter: de neurale triksene som den bruker til å se godt i ekstremt svakt lys. Disse triksene er sikkert brukt av andre nattlige insekter som Megalopta. Ved å studere fysikk av nevrale kretser i hjernens visuelle sentre, oppdaget vi det snabelsvermere kan se pålitelig i svakt lys ved å effektivt legge sammen fotoner den har samlet fra forskjellige punkter i rom og tid.

For tiden er dette litt som å øke lukkertid på et kamera i svakt lys. Ved å la lukkeren være åpen lenger, kommer mer lys til bildesensoren og et lysere bilde blir produsert. Ulempen er at alt som beveger seg raskt - som en forbipasserende bil - ikke blir løst, og så vil insektet ikke kunne se det.

Neural summering

For å legge sammen fotoner i rommet, kan de enkelte pikslene i bildesensoren bli samlet sammen for å skape færre, men større (og så mer lysfølsomme) "superpiksler". Igjen, ulempen med denne strategien er at selv om bildet blir lysere, blir det også uskarpe og finere romlige detaljer forsvinner. Men for et nattlig dyr som strekker seg for å se i mørket, er evnen til å se en lysere verden som er grovere og langsommere sannsynligvis bedre enn å se ingenting i det hele tatt (som ville være det eneste alternativet).

Vårt fysiologiske arbeid har avslørt at denne nevrale summasjonen av fotoner i tid og rom er enormt gunstig for nattlige snabelsvermere. På alle nattlige lysintensiteter, fra solnedgang til stjernelysnivå øker summeringen vesentlig snabelsvermereevne til å se godt i svakt lys. Faktisk, takket være disse nevrale mekanismene, snabelsvermere kan se ved lysintensiteter rundt 100 ganger dimmer enn det ellers kunne. Fordelene med summering er så store at andre nattlige insekter, som Megalopta, sannsynligvis stole på det for å se godt i svakt lys også.

Verden sett av nattlige insekter kan ikke være så skarp eller godt løst i tide som det som oppleves av deres daglige slektninger. Men summering sikrer at det er lyst nok til å oppdage og avskjære potensielle kompiser, å forfølge og fange byttedyr, å navigere til og fra en rede og å forhandle hindringer under flyvningen. Uten denne evnen ville det være like blind som resten av oss.

Om forfatteren

Eric Warrant, professor i zoologi, Lunds Universitet

Denne artikkelen ble opprinnelig publisert på Den Conversation. Les opprinnelige artikkelen.

Relaterte bøker

at InnerSelf Market og Amazon