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Science:飞翔天蛾的夜间视觉与自然合拍

摘要 : 夜间活动的昆虫为何能如此成功地在黄昏和暗夜中觅食?由Simon Sponberg和同事所做的一项新的研究提示,一种名叫烟草天蛾(Manduca sexta)的天蛾会精细地感测微风中摇曳的花朵;这种昆虫会在黎明与黄昏时分在空中盘旋并摄食花蜜。

 夜间活动的昆虫为何能如此成功地在黄昏和暗夜中觅食?由Simon Sponberg和同事所做的一项新的研究提示,一种名叫烟草天蛾(Manduca sexta)的天蛾会精细地感测微风中摇曳的花朵;这种昆虫会在黎明与黄昏时分在空中盘旋并摄食花蜜。这些发现意味着该天蛾的视觉与飞行的演化可能与花朵(这是它们仅有的食物来源)的移动有着完美的契合,它帮助解释了这种灵动的昆虫如何能在弱光情况下追踪被风吹拂的花朵。研究人员推测,这种大脑比米粒还要小的昆虫可能通过减缓其视觉感受过程来补偿性地适应昏暗的环境。但Sponberg等作者知道,这样的折衷也会减少个体的反应时间。因此,他们用假花对盘旋飞翔的天蛾进行了测试;假花被放置在一个机械臂上,而机械臂经编程后会以不同的频率从一侧移向另一侧。研究人员发现,天蛾在黑暗、月光朦胧情况下的追踪反应速度会比较光亮的黄昏早期时分减慢17%。然而,研究人员还发现,假花的移动方式也是一个重要的因素:当其移动频率高于1.7赫兹时,天蛾对假花的跟踪就会有麻烦。相反,当它移动的频率低于1.7赫兹时,天蛾的跟踪则没有什么麻烦。Sponberg和他的团队接着对某些天蛾喜爱的花朵在风中移动的情况进行了分析并发现,这些花朵的移动有94%维持在1.7赫兹以下。总之,这些发现提示,天蛾能够避免视觉处理变慢的缺陷,因为它们的视觉能精准地适应其自然环境中的光线和移动情况。由Eric Warrant撰写的一篇《视角》文章更详细地解释了这一研究。

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文字说明: 一只天蛾附着在一个机器花上,该花被用来研究天蛾在弱光情况下追踪移动中花朵的能力。该研究表明,天蛾能在持续进行高难度作业的同时以减缓其脑中的视觉感受过程来改善其在弱光条件下的视力。

原文链接:

Luminance-dependent visual processing enables moth flight in low light

原文摘要:

Animals must operate under an enormous range of light intensities. Nocturnal and twilight flying insects are hypothesized to compensate for dim conditions by integrating light over longer times. This slowing of visualprocessing would increase light sensitivity but should also reduce movement response times. Using freely hovering moths tracking robotic moving flowers, we showed that the moth’s visual processing does slow indim light. These longer response times are consistent with models of how visual neurons enhance sensitivity at low light intensities, but they could pose a challenge for moths feeding from swaying flowers. Dusk-foraging moths avoid this sensorimotor tradeoff; their nervous systems slow down but not so much as tointerfere with their ability to track the movements of real wind-blown flowers.

来源: Science 浏览次数:2

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