Como os animais vêem no escuro?

Em uma noite sem lua, os níveis de luz podem ser maiores que 100m vezes dimmer do que na luz do dia. No entanto, enquanto estamos quase cegos e indefesos no escuro, os gatos estão perseguindo presas e as mariposas voam agilmente entre as flores em nossas varandas.

Enquanto dormimos, milhões de outros animais confiam em seus sistemas visuais para sobreviver. O mesmo acontece com os animais que habitam a escuridão eterna do mar profundo. De fato, a esmagadora maioria dos animais do mundo é principalmente ativa em luz fraca. Como é possível seu desempenho visual formidável, especialmente em insetos, com olhos e cérebros minúsculos menores que o tamanho de um grão de arroz? Que estratégias ópticas e neurais eles desenvolveram para permitir que eles enxergem tão bem com pouca luz?

Para responder a essas perguntas, voltamos nossas atenções para os insetos noturnos. Apesar de seus sistemas visuais diminutos, verifica-se que os insetos noturnos vêem surpreendentemente bem em pouca luz. Nos últimos anos, descobrimos que os insetos noturnos podem evitar e se fixar nos obstáculos durante o vôo, distinguir cores, detectar movimentos fracos, aprenda marcos visuais e usá-los para o homing. Eles podem até se orientar usando o fraco padrão de polarização celestial produzido pela lua, e navegue usando as constelações de estrelas no céu.

Em muitos casos, esse desempenho visual parece quase desafiar o que é fisicamente possível. Por exemplo, a abelha suor noturna da América Central, Megalopta genalis, absorve apenas cinco fótons (partículas de luz) em seus olhos minúsculos quando os níveis de luz estão no seu nível mais baixo - um sinal visual extremamente pequeno. E, no entanto, na calada da noite, ele pode navegar pela floresta densa e emaranhada em uma viagem de forrageamento e fazê-la voltar segura ao seu ninho - uma vara imperceptível e oca, suspensa dentro do sub-bosque da floresta.

Para descobrir como esse tipo de performance é possível, começamos recentemente a estudar hawkmoths noturnos. Esses belos insetos - os beija-flores do mundo dos invertebrados - são mariposas elegantes e velozes que estão constantemente à procura de flores carregadas de néctar. Uma vez encontrada uma flor, a mariposa passa em frente a ela, sugando o néctar usando sua probóscide, um tubo semelhante a uma boca.

O nocturnal Elefante Europeu hawkmoth, Deilephila elpenor, é uma linda criatura envolta em escamas cor-de-rosa e verdes e faz todo o seu néctar reunindo-se na calada da noite. Há alguns anos descobrimos que esta mariposa consegue distinguir cores à noite, o primeiro animal nocturno conhecido por fazê-lo.

Mas esta traça revelou recentemente outro dos seus segredos: os truques neurais que usa para ver bem em luz extremamente fraca. Esses truques são certamente usados ​​por outros insetos noturnos como Megalopta. Ao estudar a fisiologia dos circuitos neurais nos centros visuais do cérebro, descobrimos que Deilephila pode ver de forma confiável com pouca luz, adicionando efetivamente os fótons que coletou de diferentes pontos no espaço e no tempo.

Por enquanto, isso é um pouco como aumentar o tempo do obturador em uma câmera com pouca luz. Ao permitir que o obturador permaneça aberto por mais tempo, mais luz atinge o sensor de imagem e uma imagem mais brilhante é produzida. A desvantagem é que qualquer coisa que se mova rapidamente - como um carro que passa - não será resolvida e, portanto, o inseto não poderá vê-lo.

Somatório neural

Para somar os fótons no espaço, os pixels individuais do sensor de imagem podem ser agrupados para criar menos "super pixels", mas maiores (e mais sensíveis à luz). Novamente, a desvantagem dessa estratégia é que, embora a imagem se torne mais brilhante, ela também se torna mais esbatida e detalhes espaciais mais precisos desaparecem. Mas, para um animal noturno se esforçar para enxergar no escuro, é provável que a capacidade de ver um mundo mais brilhante, mais grosso e lento, seja melhor do que não enxergar absolutamente nada (que seria a única alternativa).


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Nosso trabalho fisiológico revelou que essa soma neural de fótons no tempo e no espaço é imensamente benéfica para a nocturna. Deilephila. Em todas as intensidades de luz noturna, desde o anoitecer até os níveis de luz das estrelas, o somatório aumenta substancialmente DeilephilaA capacidade de ver bem em pouca luz. De fato, graças a esses mecanismos neurais, Deilephila pode ver em intensidades de luz em torno de 100 vezes menos do que poderia de outra forma. Os benefícios do somatório são tão grandes que outros insetos noturnos, como Megalopta, muito provavelmente contar com isso para ver bem em pouca luz também.

O mundo visto por insetos noturnos pode não ser tão aguçado ou tão bem resolvido no tempo quanto o experimentado por seus parentes ativos no dia. Mas o somatório garante que ele seja brilhante o suficiente para detectar e interceptar parceiros em potencial, perseguir e capturar presas, navegar para e de um ninho e negociar obstáculos durante o vôo. Sem essa habilidade, seria tão cego quanto o resto de nós.

Sobre o autor

Eric Warrant, professor de zoologia, Universidade de Lund

Este artigo foi originalmente publicado em A Conversação. Leia o artigo original.

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