How do animals see in the dark? - Anna Stöckl

Translator: Thien Truc Nguyen Reviewer: Dieu Dang NguyenTran

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

Với mắt người, đêm tối chỉ là một bức màn ảm đạm mờ ảo.

Many nocturnal animals, on the other hand,

Tuy nhiên, đối với những loài động vật ăn đêm

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

bóng tối lại chính là "thiên đường" muôn màu muôn vẻ.

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

Vậy, điều gì khiến bướm đêm khác biệt so với con người chúng ta?

Moths and many other nocturnal animals see at night

Bướm đêm và các loài ăn đêm khác nhìn được trong bóng tối

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

bởi vì mắt chúng có thể thích ứng với điều kiện ánh sáng yếu.

All eyes, whether nocturnal or not,

Mọi loài sinh vật có thể nhìn thấy được

depend on photoreceptors in the retina to detect light particles,

nhờ võng mạc có các tế bào cảm nhận những hạt sáng,

known as photons.

gọi là photon

Photoreceptors then report information about these photons to other cells

Khi các tế bào nhạy sáng nhận biết photon, chúng sẽ truyền tín hiệu

in the retina and brain.

đến các tế bào khác ở võng mạc và não.

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

Não sẽ phân tích các tín hiệu và chuyển đổi chúng thành hình ảnh

of the environment the eye perceives.

mà mắt đang nhìn thấy.

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

Ánh sáng càng mạnh, càng nhiều photon hội tụ tại võng mạc.

On a sunny day,

Vào một ngày nắng thì

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

số photon đi vào võng mạc lên đến hơn 100 triệu lần

than on a cloudy, moonless night.

so với trong một đêm không trăng.

Photons aren't just less numerous in darkness,

Trong bóng tối, số lượng photon không sụt giảm,

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

nhưng số lượng truyền đến võng mạc con người sẽ bị ảnh hưởng.

This means the information that photoreceptors collect

Có nghĩa, lượng thông tin được các tế bào nhạy sáng tiếp nhận,

will vary over time,

cũng như chất lượng hình ảnh

as will the quality of the image.

sẽ khác nhau ở những thời điểm khác nhau.

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

Vào buổi đêm, rất khó để mắt của những loài động vật ăn ngày

is too difficult for the eyes of most daytime animals.

nhận biết được ánh sáng.

Nhưng đối với những sinh vật sống về đêm, nó đơn giản chỉ là sự thích nghi.

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

One of these adaptations is size.

Một trong những sự thích nghi này chính là việc thay đổi kích thước.

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

Ví dụ như khỉ lùn Tarsier, với độ lớn của nhãn cầu gần bằng não,

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

chúng là loài có mắt to nhất so với não trong tất cả các loài thú có vú.

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

Nếu với tỉ lệ mắt-não như vậy, mắt con người sẽ to bằng quả bưởi

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

Đôi mắt to của loài khỉ Tarsier không phải để chúng trông đáng yêu hơn

but to gather as much light as possible.

mà để ánh sáng được tiếp nhận nhiều nhất có thể.

Bigger eyes can have larger openings, called pupils,

Mắt càng lớn, đồng tử (con ngươi) cũng lớn hơn,

and larger lenses,

và thủy tinh thể sẽ rộng hơn,

allowing for more light to be focused on the receptors.

giúp các tế bào thụ thể tiếp nhận được nhiều ánh sáng hơn.

While tarsiers scan the nocturnal scene with their enormous peepers,

Trong khi đôi mắt cực to của khỉ Tarsier giúp chúng quan sát trong đêm

cats use gleaming eyes to do the same.

mèo lại dùng đôi mắt sáng chói của mình.

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

Mắt mèo tiếp nhận ánh sáng tốt là nhờ lớp tế bào phản chiếu

that sits behind the photoreceptors.

nằm đằng sau võng mạc.

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

Lớp màng này được cấu thành từ các tế bào giống như gương với các tinh thể

that send incoming light bouncing back towards the photoreceptors

giúp phản xạ phần ánh sáng đã lọt qua, một lần nữa, trở lại võng mạc

and out of the eye.

và đi ra khỏi mắt.

This results in an eerie glow,

Ngoài tạo ra luồng sáng kì quái,

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

điều này còn giúp các tế bào cảm quan được tiếp nhận ánh sáng lần thứ hai.

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

Thực tế, đèn ô tô được thiết kế dựa trên cấu trúc mắt này.

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

Mắt của cóc lại hoàn toàn khác.

They can form an image

Chúng có thể tạo lập hình ảnh

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

khi chỉ có một photon đi qua mỗi tế bào cảm quan trong một giây.

They accomplish this with photoreceptors

Cóc làm được điều đó vì các tế bào của chúng

that are more than 25 times slower than human ones.

phản ứng chậm hơn 25 lần so với các tế bào nhạy sáng của người.

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

Hay một lần tiếp nhận photon của cóc có thể lên đến 4 giây,

allowing them to gather many more than our eyes do

điều này cho phép chúng "nhìn thấy" nhiều điều hơn con người

at each visual time interval.

trong một khoảng thời gian thị giác.

The downside is that this causes toads to react very slowly

Tuy nhiên, điều này khiến cóc phản ứng vô cùng chậm chạp

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

bởi chúng chỉ nhận thức được hình ảnh mới trong não 4 giây sau.

Fortunately, they're accustomed to targeting sluggish prey.

May mắn thay, con mồi của chúng cũng là những sinh vật ngờ nghệch.

Meanwhile, the night is also buzzing with insects,

Trong lúc ấy, màn đêm đã ồn ào với những loài côn trùng,

such as hawk moths,

ví dụ như loài bướm đêm Sphingidae,

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

chúng có thể tìm được loài hoa yêu thích dựa vào màu sắc trong màn đêm

They achieve this by a surprising move -

là nhờ vào một biện pháp kinh ngạc -

getting rid of details in their visual perception.

chúng lờ đi những chi tiết nhỏ nhặt khi quan sát.

Information from neighboring photoreceptors is grouped in their brains,

Thông tin từ các tế bào nhạy sáng lân cận được tổng hợp tại não,

so the photon catch of each group is higher

vì vậy số lượng photon được cảm nhận sẽ cao hơn

compared to individual receptors.

so với chúng được hấp thụ riêng lẻ ở từng thụ quan.

However, grouping photoreceptors loses details in the image,

Tuy nhiên, nhóm các tế bào sẽ dẫn đến việc hình ảnh bị mất chi tiết,

as fine details require a fine grid of photoreceptors,

vì những chi tiết cụ thể cần một mạng lưới thông tin chính xác,

each detecting photons from one small point in space.

từ các photon trong không gian.

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

Vì loài bướm này có thể cân bằng giữa nhu cầu thông tin với sự mất nét hình ảnh

to still find their flowers.

nên vẫn thành công khi tìm hoa.

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

Dù có chậm chạp hay to lớn, sáng ngời hay yếu kém

it's the combination of these biological adaptations

mắt là kết quả của những sự thích nghi về mặt sinh học

that gives nocturnal animals their unique visual powers.

giúp các loài ăn đêm có được khả năng thị giác đặc biệt.

Imagine what it might be like to witness through their eyes

Tưởng tượng khi chúng ta quan sát được bằng đôi mắt của chúng

the world that wakes up when the Sun goes down.

một thế giới kì thú khi màn đêm đã buông xuống.