Pada malam tanpa bulan, tingkat cahaya bisa lebih dari 100m kali redup daripada di siang hari yang cerah. Namun sementara kita hampir buta dan tidak berdaya dalam kegelapan, kucing mengintai mangsa, dan ngengat terbang dengan tangkas di antara bunga di balkon kita.

Sementara kita tidur, jutaan hewan lain mengandalkan sistem visual mereka untuk bertahan hidup. Hal yang sama berlaku untuk binatang yang mendiami kegelapan abadi laut dalam. Sebenarnya, sebagian besar hewan dunia terutama aktif dalam cahaya redup. Bagaimana kinerja visual mereka yang hebat mungkin, terutama pada serangga, dengan mata mungil dan otak kurang dari seukuran sebutir beras? Strategi optik dan saraf apa yang telah mereka berevolusi untuk memungkinkan mereka melihat dengan baik dalam cahaya redup?

Untuk menjawab pertanyaan ini, kami mengalihkan perhatian kami pada serangga nokturnal. Meskipun memiliki sistem visual kecil, ternyata serangga nokturnal melihat dengan sangat baik dalam cahaya redup. Dalam beberapa tahun terakhir kita telah menemukan bahwa serangga nokturnal dapat menghindari dan mengatasi rintangan selama penerbangan, membedakan warna, mendeteksi gerakan samar, pelajari landmark visual dan gunakan untuk homing. Mereka bahkan bisa menyesuaikan diri dengan menggunakan pola polarisasi langit yang samar diproduksi oleh bulan, dan arahkan menggunakan rasi bintang bintang-bintang di langit.

Dalam banyak kasus, kinerja visual ini nampaknya hampir menentang apa yang secara fisik mungkin dilakukan. Misalnya, binatang berkeringat Central American nocturnal, Megalopta genalis, menyerap hanya lima foton (partikel cahaya) ke matanya yang mungil saat tingkat cahaya paling rendah - a sinyal visual yang sangat kecil. Namun, di tengah malam, ia dapat menavigasi hutan hujan yang lebat dan kusut dalam perjalanan mencari makan dan membuatnya berhasil kembali ke sarangnya - tongkat berlubang yang mencolok yang ditangguhkan di dalam hutan di bawah permukaan hutan.

Untuk mengetahui bagaimana kinerja semacam ini dimungkinkan, baru-baru ini kami mulai mempelajari hawkmoth nokturnal. Serangga yang indah ini - burung kolibri di dunia invertebrata - adalah ngengat yang lucu dan terbang cepat yang terus mencari bunga nektar. Begitu bunga ditemukan, ngengat melayang di depannya, mengisap nektar dengan menggunakan belalanya, tabung seperti mulut.

Hawkmoth gajah Eropa malam hari nokturnal, Deilephila elpenor, adalah makhluk cantik yang berjubah dalam skala pink dan hijau berbulu dan melakukan semua pengumpulan nektar di tengah malam. Beberapa tahun yang lalu kami menemukan bahwa ngengat ini bisa membedakan warna di malam hari, binatang nokturnal pertama diketahui melakukannya.

Tapi ngengat ini baru-baru ini mengungkapkan rahasianya yang lain: trik saraf yang digunakannya untuk melihat dengan baik dalam cahaya yang sangat redup. Trik ini tentu saja digunakan oleh serangga nokturnal lainnya seperti Megalopta. Dengan mempelajari fisiologi rangkaian saraf di pusat visual otak, kami menemukan itu Deilfila dapat melihat dengan andal dalam cahaya redup dengan menambahkan foton secara efektif yang dikumpulkan dari berbagai titik di ruang dan waktu.

Seiring waktu, ini sedikit seperti meningkatkan waktu rana pada kamera dalam cahaya redup. Dengan membiarkan rana tetap terbuka lebih lama, lebih banyak cahaya mencapai sensor gambar dan menghasilkan gambar yang lebih cerah. Kelemahannya adalah bahwa segala sesuatu bergerak dengan cepat - seperti mobil yang lewat - tidak akan terselesaikan dan serangga tidak akan dapat melihatnya.

Penjumlahan saraf

Untuk menambahkan foton di ruang, piksel individu dari sensor gambar dapat digabungkan bersama untuk menciptakan piksel super piksel yang lebih sedikit namun lebih besar (lebih sensitif cahaya). Sekali lagi, kelemahan dari strategi ini adalah meski gambar menjadi lebih cerah, ia juga menjadi lebih kabur dan detail spasialnya lenyap. Tapi untuk binatang nokturnal yang berusaha melihat dalam kegelapan, kemampuan untuk melihat dunia yang lebih terang yang lebih kasar dan lebih lambat cenderung lebih baik daripada tidak melihat sama sekali (yang merupakan satu-satunya alternatif).

Pekerjaan fisiologis kami telah mengungkapkan bahwa penjumlahan saraf foton ini dalam ruang dan waktu sangat bermanfaat bagi malam hari. Deilfila. Pada semua intensitas cahaya nokturnal, dari senja sampai tingkat cahaya bintang, penjumlahan meningkat secara substansial Deilfilakemampuan untuk melihat dengan baik dalam cahaya redup. Sebenarnya, berkat mekanisme syaraf ini, Deilfila dapat melihat pada intensitas cahaya sekitar 100 kali redup daripada yang seharusnya. Manfaat penjumlahan begitu besar sehingga serangga nokturnal lainnya Megalopta, sangat mungkin mengandalkannya untuk melihat dengan baik dalam cahaya redup juga.

Dunia yang terlihat oleh serangga nokturnal mungkin tidak setajam atau diselesaikan dengan baik pada waktunya seperti yang dialami kerabat aktif mereka sehari-hari. Tapi penjumlahan memastikan bahwa itu cukup terang untuk mendeteksi dan mencegat calon pasangannya, untuk mengejar dan menangkap mangsa, untuk menavigasi ke dan dari sarang dan untuk menegosiasikan hambatan selama penerbangan. Tanpa kemampuan ini pasti sama butanya dengan kita semua.

Tentang Penulis

Eric Waran, Profesor Zoologi, Universitas Lund

Artikel ini awalnya diterbitkan pada Percakapan. Membaca Artikel asli.

Buku terkait

at Pasar InnerSelf dan Amazon