Η εύρεση φαγητού στο σκοτάδι απαιτεί κάποια ικανότητα, ειδικά αν είστε hawkmoth. Αυτά τα έντομα προσκρούουν σε νέκταρ λουλουδιών με ένα μεγάλο κομμάτι στομάχου σαν ένα γιγαντιαίο άχυρο με λωρίδες-όλα, ενώ αιωρούνται στο μέσον καθώς οι πηγές των τροφίμων τους κυριαρχούν στο αεράκι.
σχετικό περιεχόμενο
- Luna Moths 'πανέμορφα φτερά πέφτουν μακριά επιθέσεις Bat
"Κάνοντας όλα αυτά σε επίπεδα φωτός όπου δεν θα ήμουν σε θέση να δω το χέρι μπροστά στο πρόσωπό μου, αυτή είναι μια αρκετά αξιοσημείωτη συμπεριφορά για ένα ζώο με έναν εγκέφαλο πολύ μικρότερο από ένα μπιζέλι", λέει ο Simon Sponberg, ένας neuromechanist Georgia Tech. Τώρα, ο Sponberg και οι συνάδελφοί του έχουν βρει ότι οι hawkmoth έχουν υιοθετήσει ένα ασυνήθιστο κόλπο για να επιτύχουν μια τέτοια υπεροχή των αισθήσεων: Υπό συνθήκες χαμηλού φωτισμού, τα έντομα μπορούν να επιβραδύνουν τον τρόπο με τον οποίο ο εγκέφαλός τους γίνεται φως. Ενώ αυτό έρχεται με κόστος - ένας βραδύτερος χρόνος αντίδρασης - τα έντομα τροφοδοτούνται ως επί το πλείστον από λουλούδια που κινούνται με τη σωστή ταχύτητα.
«Αποφεύγουν πραγματικά ένα εμπόδιο, επειδή έχουν την πρόσθετη ευαισθησία της επιβράδυνσης των οπτικών τους συστημάτων, αλλά δεν επιβραδύνουν τη θέση τους στο σημείο που θα έκαναν πραγματικά άσχημα την παρακολούθηση των φυσικών λουλουδιών που τους ενδιαφέρουν», εξηγεί ο Sponberg . "Είναι πολύ συναρπασμένοι με το περιβάλλον τους".
Οι Hawkmoths έχουν σύνθετα μάτια που αποτελούνται από πτυχές που ονομάζονται ommatidia. Αυτά καλύπτονται σε θήκες που λυγίζουν συγκεκριμένα μήκη κύματος φωτός για να χτυπήσουν μικρές δέσμες οπτικών νευρικών κυττάρων, τα οποία στη συνέχεια στέλνουν σήματα στον εγκέφαλο. Ο εγκέφαλος συντάσσει ένα ψηφιδωτό από τον πλούτο των σημάτων για να δημιουργήσει μια εικόνα. Στο σκοτάδι, το θηκάρι τραβάει πίσω και το μάτι απορροφά όσο το δυνατόν περισσότερα μήκη κύματος φωτός.
"Ο μηχανισμός είναι διαφορετικός, αλλά το αποτέλεσμα είναι κάτι σαν να διευρύνεται το άνοιγμα μιας κάμερας", λέει ο Sponberg. "Συλλέγει το φως σε μια μεγαλύτερη περιοχή του χώρου", δημιουργώντας μια πιο φωτεινή εικόνα. Ωστόσο, αυτό το αποτέλεσμα δεν αρκεί για να αφήσει το σκώρο να δει αληθινά στο σκοτάδι. "Επιτρέπει στους σκώρους να δουν περίπου χίλιες φορές καλύτερα από ό, τι κανονικά θα μπορούσαν να δουν από την άποψη της ευαισθησίας στο φως. Αλλά αυτό είναι αρκετά ανεπαρκές για να μπορεί να δει τη νύχτα », λέει ο Sponberg.
Κάποιοι νευροεπιστήμονες πρότειναν ότι τα έντομα, που κάνουν το μεγαλύτερο μέρος της σίτισης τους το σούρουπο, θα μπορούσαν στην πραγματικότητα να επιβραδύνουν την αντίληψη του φωτός τους - λίγο σαν να επιβραδύνει την ταχύτητα κλείστρου σε μια φωτογραφική μηχανή για να εκθέσει μια εικόνα περισσότερο. "Το ζώο θα ενσωματώνει το φως για μεγαλύτερο χρονικό διάστημα έτσι ώστε να μπορεί να συλλέγει περισσότερο φως και να είναι πιο ευαίσθητο σε αντικείμενα με χαμηλό φωτισμό", λέει ο Sponberg.
Για να ερευνήσει, το εργαστήριο του Sponberg δημιούργησε ρομποτικά λουλούδια που θα μπορούσαν να κυμανθούν με ελεγχόμενες ταχύτητες. Η ομάδα παρακολούθησε πώς οι hawkmoths απάντησαν στα λουλούδια που κινούνται με διαφορετικές ταχύτητες και σε διαφορετικά επίπεδα φωτός. Με τον υπολογισμό των χρόνων αντίδρασης των εντόμων, οι ερευνητές είδαν ότι οι κινήσεις του σκώρου συνδυάζονται με μαθηματικά μοντέλα βραδύτερης επεξεργασίας του εγκεφάλου. Κατά μέσον όρο, οι σκώροι ανταποκρίθηκαν σε φυτική κίνηση κατά 17 τοις εκατό πιο αργά στο σκοτάδι. Η ικανότητα των σκώρων να παρακολουθήσουν τα ταλαντευόμενα λουλούδια φαινόταν να καλύπτουν στα 2 Hertz, ή δύο sways ανά δευτερόλεπτο. Οτιδήποτε υψηλότερο και χάθηκαν ο στόχος τους, η ομάδα αναφέρει σήμερα στην επιστήμη .
Βλέποντας από πάνω, ένα hawmoth κινείται με ένα ταλαντευόμενο ρομποτικό λουλούδι καθώς τρέφεται. Το βίντεο έχει επιβραδυνθεί τέσσερις φορές για να δει καλύτερα την κίνηση του σκώρου. (Sponberg Lab, Georgia Tech) Οι ερευνητές δεν είναι ακριβώς σίγουροι ποιοι νευρώνες επιβραδύνουν τους εγκεφάλους των εντόμων. Οι σκώροι δεν αλλάζουν τον τρόπο με τον οποίο κινούνται, έτσι ώστε οι ρυθμίσεις ταχύτητας να συμβαίνουν στο τμήμα του εγκεφάλου που ελέγχει την όραση. "Δεν είναι μόνο το πόσο γρήγορα μπορούν να δουν, είναι τόσο γρήγορα που μπορούν να επιταχύνουν πέρα δώθε - ο συνδυασμός τόσο της φυσικής του εγκεφάλου όσο και της φυσικής του σώματός τους", λέει ο Sponberg.
Το αυστριακό όριο ταχύτητας είναι αυθαίρετο, ή έχει πραγματικές επιπτώσεις στο φυσικό περιβάλλον; Η ομάδα επέλεξε λουλούδια που συχνάζουν από τους hawkmoths. Έξω, καταγράφουν βίντεο των λουλουδιών που κινούνται και παρακολουθούν την ταχύτητά τους. Τα λουλούδια δεν κυλούν μόνο σε μια ωραία, σταθερή ταχύτητα. Ωστόσο, η ομάδα διαπίστωσε ότι, αν φυσούσαν στη μία πλευρά ή μετακινούνταν εμπρός και πίσω, τα λουλούδια δεν κινούνταν ταχύτερα από τα 2 Hertz τουλάχιστον 90 τοις εκατό του χρόνου.
Αυτή τη φορά που φαίνεται από την πλευρά, ένα hawkmoth κομμάτια ένα ρομποτικό λουλούδι κάτω από το αχνό φως. Τα αργότερα κινούμενα λουλούδια αποδείχθηκαν ευκολότερα για την παρακολούθηση των σκώρων. (Sponberg Lab, Georgia Tech) Όταν τα σκώρια αυτά σκίζουν το νέκταρ, επικονιάζουν επίσης το φυτό. Στο παιχνίδι επικονίασης, τα αξιοθέατα και οι μυρωδιές ορισμένων φυτών συχνά εξελίχθηκαν για να ρυθμιστούν με λεπτομέρεια στις αισθήσεις του προτιμώμενου επικονιαστή τους. Το νέο έργο υποδηλώνει ότι η κίνηση μπορεί να είναι εξίσου συντονισμένη. Αλλά αν είναι το λουλούδι ή το έντομο που θέτει όρια σε αυτή τη σχέση παραμένει ασαφές. "Θα ήταν δύσκολο να αποδείξουμε, σε κάθε περίπτωση", σημειώνει ο Eric Warrant, ζωολόγος στο Πανεπιστήμιο Lund της Σουηδίας, ο οποίος επίσης έγραψε ένα προοπτικό κομμάτι στη μελέτη.
Κάτω από τη γραμμή, η κατανόηση της όρασης και της πτήσης του hawkmoth θα μπορούσε να έχει εφαρμογές στη ρομποτική, σημειώνει ο Noah Cowan, μηχανικός στο Πανεπιστήμιο Johns Hopkins. Τα ευρήματα θα μπορούσαν "να παρέχουν ενδείξεις για το πώς να οικοδομήσουμε ένα καλύτερο σύστημα ελέγχου ή σύστημα πτήσης", εξηγεί.
Και από μια βασική άποψη της βιολογίας, "το γεγονός ότι οι σκώροι επιβραδύνουν αρκετά ώστε να ανταποκριθούν στην ταχύτητα των κινούμενων λουλουδιών είναι πραγματικά δροσερό και δείχνει πόσο καλά προσαρμόζεται ο εγκέφαλος του σκώρου στο περιβάλλον του", προσθέτει η Jessica Fox, νευροεπιστήμονα της Case Western Reserve, ο οποίος δεν ήταν συνδεδεμένος με τη μελέτη. Πολλά άλλα έντομα πρέπει να περιηγούνται σε ποικίλα ελαφρά περιβάλλοντα - από τα φρούτα μέχρι τις νυκτερινές μέλισσες και τις σφήκες. Ενώ αυτά τα σφάλματα ενδέχεται να μην έχουν προσαρμόσει την οπτική επεξεργασία τους ακριβώς με τον ίδιο τρόπο, είναι πιθανό ότι άλλα ζώα χρησιμοποιούν παρόμοιες στρατηγικές.
"Το hawkmoth είναι το πρώτο ζώο στο οποίο έχουμε δει αυτή τη στρατηγική", λέει ο Fox, "αλλά πιστεύω ότι δεν θα είναι η τελευταία."
