U mraku leptiri usporavaju brzinu vizualne percepcije • Yuliya Kondratenko • Znanstvena vijest o "Elementima" • Entomologija, biologija, evolucija

U mraku, leptiri usporavaju brzinu vizualne percepcije.

Sl. 1. Hawk moljac Manduca sexta sranje nektar, istezanje proboscisa i balansiranje u blizini cvata koji njiše. Fotografije iz sinopsije na opisani članak uznanost

Noćne životinje, uključujući insekte, moraju se prilagoditi uvjetima slabog osvjetljenja, jer inače je teško pronaći plijen u mraku ili, naprotiv, lako je postati bez primjećivanja prijetnje s vremenom. Jedan od načina da se bolje vidi u mraku je povećanje "brzine zatvarača" fotoreceptora. Točno, to smanjuje brzinu percepcije. Američki znanstvenici su pokazali da glog Manduca sexta brzina percepcije u mraku smanjuje se dovoljno toliko da uspije slijediti cvijeće koje lebdi na vjetru.

U divljini, razlika u svjetlosti dnevno može iznositi do deset milijardi puta. Dnevna bića trebaju biti u mogućnosti prilagoditi svoj vizualni sustav pod takvim različitim uvjetima. Posebno zanimljiva prilagodba uvjetima slabog osvjetljenja.

Što učiniti ako postoji malo svjetla, ali morate izvući što više podataka od njega što je više moguće? Prvo, životinje koriste različite optičke trikove kako bi učinkovitije uhvatile fotone. Oni koji imaju učenike mogu ih proširiti tako da više svjetla padne u oči.Usput, pseudo-učenici se nalaze čak i kod nekih insekata ("pseudo" – jer to je jedan za mnoge jednostavne oči koje čine oči s maskom). Životinje s složenim oštrim okom mogu povećati promjer pojedinačnih očiju, tako da više svjetla stiže, a također i da se smanji njihova duljina, tako da foton ne mora putovati predugo prije postizanja osjetljivog pigmenta. Takvi optički trikovi mogu promijeniti svjetlosnu osjetljivost tisuću puta, ali taj broj je previše udaljen od deset milijardi puta dnevne varijabilnosti.

Adaptacije se također mogu pojaviti na staničnoj razini – povećanjem količine pigmenta. Ali takve promjene mijenjaju osjetljivost za oko reda veličine. Svi ti učinci još uvijek nisu dovoljni za prilagodbu širokom rasponu prirodnih promjena u rasvjeti.

U devedesetima znanstvenici su predložili da bi u uvjetima nedostatka svjetlosti životinje mogle koristiti drugu vrstu mehanizma – zbrajanje signala na razini neurona. Takav zbroj signala s nedostatkom osvjetljenja može se pojaviti u prostoru iu vremenu. U prvom slučaju, životinja baca rijetke signale koji dolaze iz susjednih svjetlosnih receptora.To smanjuje razlučivost očiju, ali omogućuje da barem nešto u sumrak ili čak u tamu vidite. U drugom – životinja povećava "izloženost" kako bi se dobila slika zadovoljavajuće kvalitete. Istovremeno, fotoreceptori usporavaju brzinu reakcije na ekscitaciju od fotona koji padaju na njih. Nedavno je takav mehanizam, izvorno predložen teorijski, pronađen u bumbara (T. Reber et al., 2015).

Sumiranje tijekom vremena smanjuje brzinu kojom se životinja percipira pa mora pronaći pravu ravnotežu parametara obrade signala – kako bi se dobila dovoljno dobra slika, ali ne previše polako. Američki znanstvenici nedavno su otkrili prekrasan primjer takvog okruženja vida u sokolskim moljama Manduca sexta (Slika 1).

Sokole sokolje poletjele su u potrazi za hranom – cvjetnim nektarom – gotovo u potpunoj mraku. Piju li nektar u letu, ostajući nepomično u odnosu na cvijet koji lebdi na vjetru. Ispada da leptir vidi dovoljno dobro u mraku i reagira dovoljno brzo kretanja cvijeta kako bi se zadržao korak s njom i pio nektar.

Sl. 2. S lijeve strane – sokola sokola pije slatku otopinu iz umjetnog cvijeta. S desne strane – superpozicija nekoliko okvira videa, u kojima glog uspješno prati cvijet.Slike iz sinopsije na opisani članak u znanost

Sl. 3. Najbolji grafikon – prosječna pogreška kretanja moljca moljca Manduca sextapokušavajući piti nektar iz cvijeta, vibrirajući s određenom frekvencijom. Donji grafikon – intenzitet oscilacija nekih vrsta biljaka oplodenih sokolom moljca. Ove biljke gotovo se ne mijenjaju s takvim frekvencijama na kojima leptir više nema vremena da ih dobro vidi u noćnoj rasvjeti. Parcele iz članka koji se raspravlja u znanost

Istraživači su odlučili saznati kako točnost leta glog ovisi o osvjetljenju i učestalosti oscilacija boja. Zbog toga su dizajnirani robotski cvjetovi koji se mogu mijenjati s određenom frekvencijom. Posuda iz koje bi leptir mogao piti kao pravi cvijet ugrađen je u "koru" takvog robota cvijeta. Eksperiment je proveden na dvije razine osvjetljenja – 300 i 0,3 lux, što odgovara ranom sumraku i noći, osvijetljenoj četvrtini mjeseca. Leptiri su slobodno letjeli, pokušavajući se držati blizu cvjetova kako bi popili slatku otopinu od njih (Slika 2). Let leptira zabilježen je na fotoaparatima iz dva kutova s ​​brzinom snimanja od 100 sličica u sekundi. Istraživači su procijenili koliko dobro putanje leptira podudara s putanjom umjetnog cvijeta pod različitim uvjetima.

Ispalo je da se frekvencija oscilacija boja manja od dva hercera (tj. Manje od dvije vibracije u sekundi), pašnjaci sokova vrlo pažljivo prate cvijet, bez obzira na uvjete osvjetljenja. No, s aktivnijim vibracijama, putanje cvijeta i leptira počele su se oštro razdvojiti (Slika 3.). Polazeći od iste učestalosti od 2 Hz, osvjetljenje je postalo važno za leptire – s "noćnom" rasvjetom oni su još gore iza cvjetnog robota nego s "večerom". To je dovelo do ideje da leptiri u slabom osvjetljenju smanjuju "izlaganje" njihovih fotoreceptora, i zbog toga njihova percepcija usporava. Ako cvijeće oscilira s učestalošću od više od dva hercera, noćna percepcija brzine leptira postaje prilično niska, a njihov let je znatno manje točan. Prosječno, prema mišljenju znanstvenika, percepcija sokola sokolova s ​​"noćnom rasvjetom" pala je za 17% u usporedbi s "ranim sumrak".

Nakon dobivanja takvih laboratorijskih podataka, znanstvenici su krenuli u prirodu i snimali na video prirodne oscilacije cvijeća oplodenih glogom pod djelovanjem vjetra. Za oduševljenje istraživača, učestalost oscilacije velike većine boja jednostavno se uklapa u raspon do dva Hertza, pronađen eksperimentalno.Ispada da je sokol u mraku usporava brzinu percepcije dovoljno da se koračaju s prirodnim kretnjama svojih omiljenih boja. Ako se cvjetovi fluktuiraju malo brže, junak mama nije mogao priuštiti povećanje "izloženosti" kako bi vidjela cvijet dobro u mraku i istodobno držati korak s njom.

Važnost ovog rada nije samo u proučavanju adaptivnog mehanizma sokola sokola. Dajemo još jedan primjer kako, pod utjecajem vanjskih čimbenika – u ovom slučaju, prirodna frekvencija vibracija cvjetova – usmjerava selekcijski rad, zbog čega životinja fino podešava svoja osjetila kako bi maksimalno mogla proizvesti hranu.

izvor: Simon Sponberg, Jonathan P. Dyhr, Robert W. Hall, Thomas L. Daniel. Lakoća ovisna o slaboj svjetlosti // znanost, 2015. V. 348. P. 1245-1248.

Yulia Kondratenko


Like this post? Please share to your friends:

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: