A sötétben a pillangók lelassítják a vizuális érzékelés sebességét • Yuliya Kondratenko • Tudományos hírek az "elemekről" • Entomológia, biológia, evolúció

A sötétben a lepkék lassítják a vizuális érzékelés sebességét.

Ábra. 1. Hawk lepke Manduca sexta szopogatja a nektárt, kihúzza a lábszárát és egyensúlyozik egy hullámzó virág közelében. Képek a szinopszisból a tárgyalt cikkheztudomány

Az éjszakai állatoknak, beleértve a rovarokat is, be kell illeszkedniük az alacsony fényviszonyokhoz, mert különben nehéz találni a sötétben lévő zsákmányt, vagy éppen ellenkezőleg, könnyű lesz az egyik, anélkül, hogy észreveszik a veszélyt időben. Az egyik legjobb módja annak, hogy jobban lássunk a sötétben, hogy növeljük a fotoreceptorok "zársebességét". Igaz, ez csökkenti a percepció sebességét. Amerikai tudósok kimutatták, hogy a galagonya Manduca sexta az észlelési sebesség a sötétben csak annyira csökken, hogy sikerüljön követni a szélben lengő virágokat.

A vadonban a napi fény különbsége akár tíz milliárdszor is lehet. Az élőlényeknek képesnek kell lenniük arra, hogy vizuális rendszerüket ilyen eltérő körülmények között állítsák be. Különösen érdekes adaptáció az alacsony fényviszonyokhoz.

Mi a teendő, ha kevés fény van, de minél több információt kell kihozni tőle? Először is, az állatok különböző optikai trükköket használnak a fotonok hatékonyabb befogására. Azok, akiknek a tanítványai bővítik őket, így több fény esik a szemébe.By the way, pszeudo-diákok találhatók még néhány rovarok ("pszeudo" – mert az egyik a sok egyszerű szeme, hogy alkotják a faceted szem). Az összetett, szemüveges szemekkel rendelkező állatok képesek növelni az egyes szemek átmérőjét, hogy több fény érjen oda, és csökkentsék a hosszúságukat, így a fotonnak nem kell túl sokáig utaznia, mielőtt elérné az érzékeny pigmentet. Az ilyen optikai trükkök ezer alkalommal megváltoztathatják a fényérzékenységet, de ez a szám túllépi a napi változékonyságot.

Alkalmazkodás is előfordulhat sejtszinten – a pigment mennyiségének növelésével. De az ilyen módosítások nagyjából egy nagyságrenddel megváltoztatják az érzékenységet. Mindezek a hatások még mindig nem elegendőek a világítás természetes változásainak széles skálájához való alkalmazkodáshoz.

A 90-es években a tudósok azt sugallták, hogy a fényhiányos körülmények között az állatok másfajta mechanizmust használhatnak – a jelek összegzése az idegsejt szintjén. A megvilágítás hiányával járó jelek ilyen összegzése térben és időben előfordulhat. Az első esetben az állat ritka jeleket dob ​​át a szomszédos fény receptorokról.Ez csökkenti a szemek felbontását, de lehetővé teszi, hogy legalább alkonyatkor vagy sötétségben lássanak. A második – az állat növeli a "kitettséget", hogy képet kapjon kielégítő minőségről. Ugyanakkor a fotoreceptorok lassítják a rájuk eső fotonok gerjesztési sebességét. Nemrégiben egy elméletileg javasolt eredetileg ilyen mechanizmust találtak a darabbákban (T. Reber et al., 2015).

Összefoglalva az idő múlásával csökken az állat észlelésének sebessége, ezért meg kell találnia a jelfeldolgozási paraméterek megfelelő egyensúlyát – ahhoz, hogy megfelelő képet kapjunk, de nem túl lassan. Az amerikai tudósok nemrégiben felfedezték egy ilyen jellegzetes látásmódot a sólymoknál Manduca sexta (1.

A sólymok leereszkednek az étel-virág nektárra – majdnem teljes sötétségben. Mozgásban nektárt isznak, mozdulatlanul maradva a szélben lengő virághoz képest. Kiderül, hogy a pillangó elég jól látja a sötétben, és elég gyorsan reagál a virág mozgására, hogy lépést tartson vele és nektárt inni.

Ábra. 2. Balra – a sólymok édes oldatot isznak egy mesterséges virágból. Jobbra – több képkocka szuperpozíciója, amelyben a galagonya sikeresen követi a virágot.Képek a szinopszistól a tárgyalt cikkig tudomány

Ábra. 3. Legnagyobb diagram – a sólymok átlagos mozgási hibája Manduca sextamegpróbálva elfogyasztani egy nektárt egy virágból, bizonyos mértékig vibrálva. Alsó diagram – a sólymok által beporzódó növények többféle oszcillációjának intenzitása. Ezek a növények szinte nem ingadoznak olyan frekvenciákkal, amelyeknél a pillangónak már nincs ideje jól látni őket éjszakai világítás alatt. A tárgyalt cikkek ábrái tudomány

A kutatók úgy döntöttek, hogy megtudják, hogy a galagonya repülés pontossága a megvilágítás és a színváltozások gyakoriságától függ. Ehhez robotos virágokat terveztek, amelyek egy adott frekvenciával ingadozhattak. Egy olyan hajó, amelyből egy pillangó iszik, mint egy igazi virág, beépült egy ilyen robotvirág "corolla" -ba. A kísérletet a megvilágítás két szintjén végezték – 300 és 0,3 lux, ami a kora szürkületnek és éjszakának felel meg, és a hold egynegyedét megvilágítja. A pillangók szabadon repültek, próbáltak a virágok közelében tartani, hogy édes oldatot vegyenek belőlük (2. A pillangók repülését kamerákról rögzítették két szögből, másodpercenként 100 képsebességgel. A kutatók értékelték, milyen jól illeszkedik a pillangó pályája a mesterséges virág különböző színű pályái között.

Kiderült, hogy a színhullámok gyakorisága kevesebb, mint két hertz (vagyis kevesebb, mint két másodpercenkénti rezgés), a sólymok nagyon óvatosan követik a virágot, függetlenül a fényviszonyoktól. De aktívabb rezgésekkel a virág és a pillangó pályái erősen elhúzódtak (3. Ugyanezen frekvencia 2 hertz, a megvilágítás fontos lett a pillangók – az "éjszaka" világítás még rosszabbak a virág-robot, mint az "este". Ez azzal a gondolattal járt, hogy a pillangók alacsony fényviszonyok mellett csökkentik fotoreceptorjaik "expozícióját", és ennek következtében észlelésük lelassul. Ha a virágok több mint két hertzer frekvenciával oszcillálnak, akkor a lepkék éjszakai percepciójának sebessége meglehetősen alacsony, és repülésük észrevehetően kevésbé pontos. A tudósok szerint átlagosan a "sötétkék" 17% -kal csökkent az éjszakai világítással rendelkező sólymok észlelése.

Az ilyen laboratóriumi adatok megszerzése után a tudósok beindultak a természetbe, és videofelvételt készítettek a galambok által a szél hatására beporzódó virágok természetes ingadozásáról. A kutatók öröme számára a színek túlnyomó többségének oszcillációjának gyakorisága csak legfeljebb két Hertz tartományba esik, kísérletileg.Kiderül, hogy a sötétben lévő sólyom lassítja az észlelés sebességét, ahhoz, hogy lépést tartson kedvenc színei természetes mozgásaival. Ha a virágok valamivel gyorsabban ingadoztak, a sólyom nem engedhette meg magának, hogy növelje az "expozíciót", hogy jól látja a virágot a sötétben, és ezzel egyidejűleg lépést tartson vele.

E munka fontossága nemcsak a sólymok adaptív mechanizmusának tanulmányozása. Egy másik példát ad arra, hogy külső tényezők – ebben az esetben a virágok rezgéseinek természetes gyakorisága – irányított szelekciót eredményeznek, aminek következtében az állat finoman beállítja az érzékeit, hogy maximálisan elő tudja állítani az élelmiszereket.

Forrás: Simon Sponberg, Jonathan P. Dyhr, Robert W. Hall, Thomas L. Daniel. Fényerő-függő alacsony fény // tudomány. 2015. V. 348. P. 1245-1248.

Julija Kondratenko


Like this post? Please share to your friends:
Vélemény, hozzászólás?

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