How do animals see in the dark? - Anna Stöckl

Как животные могут видеть в темноте? — Анна Штёкль

Переводчик: Riana Abl Редактор: Ростислав Голод

To human eyes, the world at night is a formless canvas of grey.

Для глаз человека ночной мир — бесформенное серое полотно.

Many nocturnal animals, on the other hand,

А вот многие животные, ведущие ночной образ жизни,

experience a rich and varied world bursting with details, shapes, and colors.

воспринимают мир во всём его богатстве и разнообразии деталей, форм и цветов.

What is it, then, that separates moths from men?

Так что же отличает человека от ночного мотылька?

Moths and many other nocturnal animals see at night

Мотыльки и другие ночные животные способны видеть в темноте

because their eyes are adapted to compensate for the lack of light.

благодаря тому, что их органы зрения приспособились к нехватке света.

All eyes, whether nocturnal or not,

Любые глаза, как ночных, так и дневных животных,

depend on photoreceptors in the retina to detect light particles,

способны видеть благодаря фоторецепторам сетчатки, улавливающим частицы света,

known as photons.

известные как фотоны.

Photoreceptors then report information about these photons to other cells

Затем фоторецепторы передают информацию об этих фотонах

in the retina and brain.

клеткам сетчатки и мозга.

The brain sifts through that information and uses it to build up an image

Мозг обрабатывает полученную информацию и использует её для создания изображения

of the environment the eye perceives.

окружающей действительности, воспринятой глазом.

The brighter the light is, the more photons hit the eye.

Чем ярче свет, тем больше фотонов попадáет в глаз.

On a sunny day,

В солнечный день

upwards of 100 million times more photons are available to the eye

глаз воспринимает в 100 миллионов раз больше фотонов,

than on a cloudy, moonless night.

чем в пасмурную безлунную ночь.

Photons aren't just less numerous in darkness,

Но в темноте фотонов не только меньше,

but they also hit the eye in a less reliable way.

они попадают в глаз куда менее стабильно.

This means the information that photoreceptors collect

Это означает, что информация, собранная фоторецепторами,

will vary over time,

изменяется во времени.

as will the quality of the image.

То же касается и качества изображения.

In darkness, trying to detect the sparse scattering of randomly arriving photons

В темноте глазам большинства животных, ведущих дневной образ жизни,

is too difficult for the eyes of most daytime animals.

очень трудно обнаружить редкие, рассеянные в пространстве фотоны.

But for night creatures, it's just a matter of adaptation.

Но для ночных животных это всего лишь вопрос приспособляемости.

One of these adaptations is size.

Один из примеров того, как можно приспособиться, — это размер.

Take the tarsier, whose eyeballs are each as big as its brain,

У долгопята размер одного глазного яблока примерно равен его мозгу,

giving it the biggest eyes compared to head size of all mammals.

это рекорд среди млекопитающих в соотношении размеров головы и глаз.

If humans had the same brain to eye ratio, our eyes would be the size of grapefruits.

При тех же пропорциях у человека глаза были бы величиной с грейпфрут.

The tarsier's enlarged orbs haven't evolved to make it cuter, however,

В ходе эволюции глазные яблоки долгопятов увеличились вовсе не для красоты,

but to gather as much light as possible.

а для того, чтобы захватывать как можно больше света.

Bigger eyes can have larger openings, called pupils,

Чем больше глаза, тем больше в них открытые зоны, называемые зрачками,

and larger lenses,

и тем больше хрусталики глаза,

allowing for more light to be focused on the receptors.

благодаря которым больше света может сфокусироваться на рецепторах.

While tarsiers scan the nocturnal scene with their enormous peepers,

Для того, чтобы видеть в темноте долгопяты пользуются огромными «зенками»,

cats use gleaming eyes to do the same.

кошки же видят в темноте благодаря эффекту «свечения глаз».

Cats' eyes get their shine from a structure called the tapetum lucidum

«Свечение» кошачьих глаз исходит от слоя клеток, называемого tapetum lucidum,

that sits behind the photoreceptors.

который располагается за фоторецепторами

This structure is made from layers of mirror-like cells containing crystals

и имеет слои похожих на зеркало клеток, содержащих кристаллы,

that send incoming light bouncing back towards the photoreceptors

которые отражают поступающий свет обратно к фоторецепторам сетчатки

and out of the eye.

и дальше наружу.

This results in an eerie glow,

Благодаря этому глаза не только пугающе «светятся» в темноте,

and it also gives the photoreceptors a second chance to detect photons.

но и их фоторецепторы получают ещё одну возможность обнаружить фотоны.

In fact, this system has inspired the artificial cats' eyes we use on our roads.

На самом деле, этот принцип зрения кошек помог при разработке дорожных рефлекторов.

Toads, on the other hand, have adapted to take it slow.

А вот жабы в плане зрения приспособились никуда не спешить.

They can form an image

Они способны видеть изображение,

even when just a single photon hits each photoreceptor per second.

даже если на фоторецепторы попадает один фотон в секунду.

They accomplish this with photoreceptors

Это достигается при помощи фоторецепторов,

that are more than 25 times slower than human ones.

функционирующих в 25 раз медленнее фоторецепторов человека.

This means toads can collect photons for up to four seconds,

Это значит, что глаза жабы способны «собирать» фотоны до 4 секунд,

allowing them to gather many more than our eyes do

что позволяет им получить гораздо больше информации

at each visual time interval.

на единицу времени, чем на это способны мы.

The downside is that this causes toads to react very slowly

Недостатком этого способа является медленная реакция жаб,

because they're only receiving an updated image every four seconds.

потому что «картинка» меняется лишь каждые 4 секунды.

Fortunately, they're accustomed to targeting sluggish prey.

Но жабы привыкли охотиться на довольно медлительную добычу.

Meanwhile, the night is also buzzing with insects,

Да и ночью в изобилии насекомых,

such as hawk moths,

таких как бражники,

which can see their favorite flowers in color, even on a starlit night.

которые способны различать цветы по окраске даже при свете звёзд.

They achieve this by a surprising move -

Эта необычная способность достигается благодаря тому,

getting rid of details in their visual perception.

что в их восприятии опускаются детали.

Information from neighboring photoreceptors is grouped in their brains,

Информация от граничащих фоторецепторов группируется в мозге бражников,

so the photon catch of each group is higher

и таким образом каждая группа захватывает больше фотонов

compared to individual receptors.

по сравнению с отдельными рецепторами.

However, grouping photoreceptors loses details in the image,

Но из-за подобного разделения на группы теряются детали изображения,

as fine details require a fine grid of photoreceptors,

поскольку для мелких деталей необходима плотная сетка фоторецепторов,

each detecting photons from one small point in space.

каждый из которой обнаруживал бы фотоны, исходящие из одной точки пространства.

The trick is to balance the need for photons with the loss of detail

Приходится чем-то жертвовать: или фотонами, или деталями изображения,

to still find their flowers.

но тем не менее находить цветы.

Whether eyes are slow, enormous, shiny, or coarse,

Какими бы ни были глаза: медленными, огромными,

светящимися или с нечётким изображением —

it's the combination of these biological adaptations

всё это результат эволюции,

that gives nocturnal animals their unique visual powers.

благодаря которому ночные животные получили уникальную возможность видеть.

Imagine what it might be like to witness through their eyes

Представьте, как они смотрят своими глазами

the world that wakes up when the Sun goes down.

на мир, который просыпается сразу после захода Солнца.