How do animals see in the dark? - Anna Stöckl

สัตว์มองเห็นในความมืดได้อย่างไร - แอนนา สตอคล์ (Anna Stöckl)

Translator: Kelwalin Dhanasarnsombut Reviewer: Rawee Ma

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

ในสายตาของมนุษย์ โลกยามวิกาล เป็นเหมือนแผ่นผ้าใบไร้รูปทรงสีเทา

Many nocturnal animals, on the other hand,

ในทางตรงข้าม สัตว์กลางคืนหลายชนิด

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

ได้ดูโลกที่หลากหลายมีอะไรมากมาย มีรายละเอียด รูปร่าง และสี

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

อะไรกันที่ทำให้ผีเสื้อกลางคืนต่างจากมนุษย์

Moths and many other nocturnal animals see at night

ผีเสื้อกลางคืนและสัตว์กลางคืนอื่น ๆ หลายชนิด มองเห็นยามค่ำคืน

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

เพราะว่าตาของพวกมันปรับเปลี่ยนมา เพื่อให้เข้ากับบริเวณที่มีแสงน้อย

All eyes, whether nocturnal or not,

ตาทุกอย่าง ไม่ว่าจะเป็นของสัตว์กลางคืนหรือไม่

depend on photoreceptors in the retina to detect light particles,

ต้องพึ่งพาตัวรับแสงในจอตา ในการตรวจจับอนุภาคแสง

known as photons.

ที่เรียกว่า โฟตอน

Photoreceptors then report information about these photons to other cells

ตัวรับแสงนี้จะรายงานข้อมูล เกี่ยวกับโฟตอนเหล่านี้ให้กับอีกเซลล์

in the retina and brain.

ในจอตาและสมอง

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

สมองรับข้อมูลเหล่านี้ และใช้มันเพื่อสร้างภาพ

of the environment the eye perceives.

ของสิ่งแวดล้อมที่ตามมองเห็น

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

ยิ่งมีแสงมากเท่าไร โฟตอนก็ยิ่งกระทบตามากเท่านั้น

On a sunny day,

ในวันที่แดดดี

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

โฟตอนเข้ากระทบตาของเรา มากถึง 100 ล้านครั้ง

than on a cloudy, moonless night.

มากกว่าคืนที่มีเมฆมาก และไร้แสงจันทร์

Photons aren't just less numerous in darkness,

โฟตอนไม่ได้แค่มีน้อยกว่าในที่มืด

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

แต่พวกมันยังกระทบกับตา ในแบบที่แม่นยำน้อยกว่า

This means the information that photoreceptors collect

นั่นหมายความว่าข้อมูล ที่ตัวรับแสงเก็บรวบรวมนั้น

will vary over time,

จะแตกต่างออกไปเมื่อเวลาผ่านไป

as will the quality of the image.

เช่นเดียวกันกับคุณภาพของภาพที่ได้

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

ในความมืด การพยายามตรวจจับโฟตอน ที่เข้ามาอย่างสุ่มและกระจัดกระจาย

is too difficult for the eyes of most daytime animals.

ยากเกินไปสำหรับตาของสัตว์กลางวันทั่วไป

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

แต่สำหรับสิ่งมีชีวิตกลางคืน มันเป็นเรื่องของการปรับตัว

One of these adaptations is size.

หนึ่งในการปรับตัวนั้นคือขนาด

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

ลองดูตัวอย่างเช่น ทาร์เซียร์ ที่มีลูกตาแต่ละดวงใหญ่เท่าสมอง

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

ทำให้มันมีตาที่ใหญ่ที่สุดเมื่อเทียบกับขนาด ของหัวของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมทั้งหมด

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

ถ้ามนุษย์มีอัตราส่วนสมองต่อตาเท่า ๆ กัน ตาของเราคงใหญ่เท่ากับเกรฟฟรุ๊ต

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

ดวงตาขนาดใหญ่ของทาร์เซียร์ ไม่ได้วิวัฒนาการมาเพื่อให้ดูน่ารัก

but to gather as much light as possible.

แต่เพื่อรับแสงให้ได้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้

Bigger eyes can have larger openings, called pupils,

ตาที่ใหญ่กว่าสามารถที่จะมีรูปเปิด ที่เรียกว่า พิวพิล ที่ใหญ่กว่า

and larger lenses,

และเลนส์ตาที่ใหญ่กว่า

allowing for more light to be focused on the receptors.

ซึ่งทำให้แสงถูกโฟกัสไปที่ตัวรับแสงได้มากกว่า

While tarsiers scan the nocturnal scene with their enormous peepers,

ในขณะที่ทาร์เซียร์มองภาพยามวิกาล ด้วยตาขนาดใหญ่

cats use gleaming eyes to do the same.

แมวใช้ตาที่แพรวพราวของมันทำในสิ่งเดียวกัน

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

ตาของแมวได้ความเงามาจากโครงสร้าง ที่เรียกว่า เทปตัม ลูซิดัม

that sits behind the photoreceptors.

ที่อยู่หลังตัวรับแสง

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

โครงสร้างนี้ทำจากชั้นเซลล์ คล้ายกระจกที่มีคริสตัล

that send incoming light bouncing back towards the photoreceptors

ที่ส่งแสงที่เข้ามา ให้สะท้อนกลับไปยังตัวรับแสง

and out of the eye.

และออกมานอกดวงตา

This results in an eerie glow,

นั่นเป็นผลให้เกิดการเรืองแสงที่ดูน่ากลัว

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

และมันยังให้โอกาสกับตัวรับแสดงเป็นหนที่สอง ในการตรวจจับโฟตอน

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

อันที่จริง ระบบนี้ได้ให้แรงบันดาลใจ ต่อตาจำลองของแมวซึ่งเราใช้กันบนถนน

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

ตรงกันข้าม คางคกปรับตัวที่จะทำอะไรช้า ๆ

They can form an image

พวกมันสามารถสร้างภาพขึ้นได้

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

แม้ว่าจะมีโฟตอนเดียว กระทบกับตัวรับแสงในหนึ่งวินาที

They accomplish this with photoreceptors

พวกมันทำได้ด้วยตัวรับแสง

that are more than 25 times slower than human ones.

ที่ทำงานช้ากว่าตัวรับแสงของมนุษย์ มากกว่า 25 เท่า

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

นี่หมายความว่าคางคกสามารถเก็บโฟตอน ได้นานถึงสี่วินาที

allowing them to gather many more than our eyes do

ทำให้พวกมันรวบรวมได้ มากกว่าที่ตาของเราทำได้

at each visual time interval.

ในแต่ละช่วงเวลาการมองเห็น

The downside is that this causes toads to react very slowly

ข้อเสียก็คือ มันทำให้คางคก ตอบสนองได้ช้ามาก ๆ

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

เพราะว่าพวกมันได้รับภาพใหม่ทุก ๆ สี่วินาที

Fortunately, they're accustomed to targeting sluggish prey.

โชคดี พวกมันคุ้นเคยต่อการจับเหยื่อที่งุ่นง่าน

Meanwhile, the night is also buzzing with insects,

ในขณะเดียวกัน กลางคืนยังเต็มไปด้วยแมลง

such as hawk moths,

เช่นผีเสื้อกลางคืนเหยี่ยว

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

ซึ่งสามารถมองเห็นดอกไม้โปรด เป็นสี แม้ว่าในคืนที่มีแต่เพียงแสงดาว

They achieve this by a surprising move -

พวกมันทำเช่นนี้ได้โดยความมหัศจรรย์ -

getting rid of details in their visual perception.

คือการกำจัดเอารายละเอียด ในการรับภาพของพวกมันออก

Information from neighboring photoreceptors is grouped in their brains,

ข้อมูลจากตัวรับแสงรอบ ๆ ถูกจัดวางเป็นกลุ่ม ในสมองของพวกมัน

so the photon catch of each group is higher

ฉะนั้นการจับโฟตอนในแต่ละกลุ่มจึงสูงขึ้น

compared to individual receptors.

เมื่อเทียบกับตัวรับแสงตัวเดียว

However, grouping photoreceptors loses details in the image,

อย่างไรก็ตาม การจับกลุ่มตัวรับแสง สูญเสียรายละเอียดของภาพไป

as fine details require a fine grid of photoreceptors,

เนื่องจากรายละเอียดที่คมชัด ต้องการความคมชัดจากตัวรับแสง

each detecting photons from one small point in space.

จากแต่ละการตรวจจับโฟตอน จากจุดเล็ก ๆ ในพื้นที่หนึ่ง

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

เคล็ดลับก็คือเพื่อสร้างความสมดุล ความต้องการโฟตอนกับการสูญเสียรายละเอียด

to still find their flowers.

เพื่อยังจะสามารถหาดอกไม้ของพวกมันได้

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

ไม่ว่าตาจะช้า ใหญ่ แพรวพราว หรือว่าขาดรายละเอียด

it's the combination of these biological adaptations

มันเป็นการรวมกันของการปรับตัวทางชีววิทยา

that gives nocturnal animals their unique visual powers.

ที่ทำให้สัตว์กลางคืน มีพลังการมองเห็นที่เป็นเอกลักษณ์

Imagine what it might be like to witness through their eyes

ลองนึกดูว่าจะเป็นอย่างไร ถ้าเราได้มองผ่านตาของมัน

the world that wakes up when the Sun goes down.

ดูโลกที่ตื่นขึ้นมาเมื่อดวงตะวันลับฟ้า