piątek, 10 kwietnia 2015

Widzenie u zwierząt

Zastanawialiście się kiedyś jaki obraz widzi meduza albo nietoperz?

(Steve Jurvetson)

Narząd wzroku rozwijał się i różnicował stopniowo, co widać po jego specjalizacji od coraz to niższych ewolucyjnie zwierząt, aż do nas - naczelnych. Zaczynając od parzydełkowców, posiadają one ropalium. Jest to prosty narząd zawierający światłoczułe komórki oraz komórki barwnikowe, czasem także przeźroczyste komórki, pełniące funkcję soczewki. Ponadto ropalium zawiera statocysty pozwalające meduzie na orientację grawitacyjną, będące narządem równowagi. Na poniższym obrazku widać, że meduza właściwie nie rozróżnia barw, jej widzenie ogranicza się do wyczuwania natężenia światła.

jak widzi meduza
(źródło: www.blogs.discovermagazine.com)
oko meduzy
(źródło: http://invertebrata.cba.pl/?page_id=22)

U skorupiaków występuje oko naupliusowe. Jest ono odpowiednikiem przyoczek owadów oraz oczu ostrogonów (skrzypłocze) i kikutnic (,,pająki morskie’’). Ponadto skorupiaki posiadają oczy superpozycyjne, zbudowane z omatidiów. Każde omatidium posiada rogówkę, aparat dioptryczny, komórki barwnikowe i receptory. Skorupiaki widzą zatem mozaikowo.

oko naupliusowe
(oko naupliusowe u przekopnicy, źródło: http://pl.wikipedia.org/wiki/Oko_naupliusowe)

ommatidium
(omatidium kryla, źródło: http://en.wikipedia.org/wiki/Ommatidium)

U szczękoczułkowców, których głównymi przedstawicielami są pajęczaki oczy liczą sobie 3 do 4 par lub też występuje całkowity zanik oczu (biczykoodwłokowce i kapturce). Dla pająków zmysł wzroku nie ma większego znaczenia. Pozwala co najwyżej na odróżnienie dnia od nocy. Wyjątkiem są skakuny, u których widzenie jest ważnym elementem poznawczym.

skakun
(skakun, źródło: http://pl.wikipedia.org/wiki/Skakunowate_%28paj%C4%85ki%29)

Oczy owadów różnią się od oczu skorupiaków tym, że nie są superpozycyjne lecz apozycyjne, co daje ciemniejszy, ale bardziej wyostrzony obraz. Nadal jest to jednak obraz mozaikowy.

(źródło: http://lolsnaps.com/funny/55224)

Głowonogi posiadają duże oczy. Mogą one sięgać nawet 45% masy ciała. U łodzików, prymitywnych głowonogów przypominających amonity, występuje oko prymitywne. Brak w takim oku ciała szklistego i soczewki. Jest to otwór pokryty nabłonkiem walcowatym, z pręcikami skierowanymi w stronę otworu. Drugim typem jest oko płaszczoobrosłych. Posiada soczewkę, rogówkę, tęczówkę. Głowonogi są zdolne do akomodacji oka. Następuje to jednak w inny sposób, niż u ssaków. W przypadku tych drugich akomodacja zachodzi na skutek zmiany kształtu soczewki, a u głowonogów ze względu na jej przesuwanie. Wzrok ośmiornic jest wyspecjalizowany. To, czym się wyróżnia to widzenie światła spolaryzowanego. Warto też zaznaczyć, że oczy głowonogów nie są homologiczne do oczu kręgowców. W przypadku głowonogów oczy to wytwór skóry, w przypadku kręgowców – wytwór mózgu.

(źródło: http://pl.wikipedia.org/wiki/P%C5%82aszczoobros%C5%82e)

łodzik
(łodzik, źródło: http://pl.wikipedia.org/wiki/%C5%81odziki)

U ryb jednym z ważniejszych przystosowań do środowiska, w którym żyją jest brak powiek. Źrenice ryb w większości przypadków nie mają zdolności zwężania i rozszerzania. Ryby są krótkowzroczne, mają zdolność akomodacji oka. Soczewka oka ryb jest skonstruowana tak by zwiększać pole widzenia. Przystosowaniem ryb żyjących na dużych głębokościach jest obecność dwóch soczewek, jednej skierowanej w dół, a drugiej ukośnie ku górze.

oko ryby
(źródło: http://kaprum.cz/ryby/)

U larw płazów (kijanek) oko nie jest pokryte powieką. Podczas przeobrażenia powstaje ów narząd, gruczoły łzowe, soczewka zostaje spłaszczona, a rogówka zmienia kształt na bardziej kopulasty. U dorosłego płaza możliwe jest widzenie barw, ostre widzenie, akomodacja oka pozwalająca na dostrzeżenie rzeczywistości odległej o 2 metry. Odpowiednie widzenie zapewnia płazom m.in. obecność zielonych pręcików w siatkówce. Ponieważ płazy zróżnicowały się ewolucyjnie na płazy bezogonowe (żaby, ropuchy, rzekotki), płazy ogoniaste (salamandry, traszki) i płazy beznogie (marszczelce), istnieją różnice między tymi grupami zwierząt. Płazy ogoniaste posiadają dwie powieki, płazy bezogonowe trzy powieki, natomiast oczy marszczelców są silnie uwstecznione.

(marszczelec, źródło: http://pl.wikipedia.org/wiki/Marszczelec_pier%C5%9Bcieniowy)

Gady posiadają trzy powieki. U węży powieka jest zrośnięta i przezroczysta, co zaobserwować można na wylince. Zrośnięcie powiek u węży wynika z faktu, że przez pewien czas prowadziły podziemny tryb życia. U grzechotnikowatych, pytonów i węży boa wykształciła się możliwość widzenia promieniowania cieplnego. Pierwotnie gady (i nie tylko gady) posiadały trzecie oko – oko ciemieniowe. W toku ewolucji przekształcone zostało w szyszynkę wydzielającą melatoninę (która u ssaków reguluje cykl dobowy), natomiast zachowało się u hatterii, będącej żywą skamieniałością, czyli współcześnie żyjącym gatunkiem, będącym pozostałością po wymarłej grupie organizmów o bardziej pierwotnych cechach. Oko ciemieniowe czasem występuje też u innych, niższych ewolucyjnie zwierząt.

oko ciemieniowe
(źródło: http://pl.wikipedia.org/wiki/Oko_ciemieniowe)

Oczy ptaków są rozmieszczone tak, że umożliwiają obserwację w zakresie 300 stopni. U ptaków szponiastych oczy są bardziej z przodu, co poprawia postrzeganie głębi obrazu. Oczy ptaków drapieżnych nocnych bardziej obfitują w pręciki, dominujące nad czopkami. Ptaki wodne mają elastyczne soczewki, co przystosowuje je do nurkowania. Co ciekawe, ptaki posiadają czwarty rodzaj czopków, pozwalających widzieć w ultrafiolecie, a to sprawiło, że wiele gatunków ptaków posiada upierzenie w tym kolorze, niewidocznym dla nas, ludzi. Niektóre gatunki ptaków potrafią dostrzec kierunek polaryzacji światła. Ptaki posiadają trzecią powiekę – migotkę. W przeciwieństwie do ludzi, ptaki posiadają dwie plamki żółte, a to pozwala im na widzenie jednocześnie dwóch ostrych punktów. W przypadku mew i rybitw występują aż trzy plamki żółte. Oczy ptaków są często większe od ich mózgu.

Nietoperze nie posiadają zwykle czopków, przez co widzą czarno-biało. Jednak rodopsyna u nietoperzy może mieć dwa szczyty czułości i w efekcie te nietoperze, których czopki posiadają dwa szczyty czułości rodopsyny, mogą widzieć w ultrafiolecie.

jak widzi nietoperz
(skonstruowany obraz widziany przez nietoperza z jednym szczytem czułości rodopsyny, źródło: http://magazyn.salamandra.org.pl/m17a25.html)

(skonstruowany obraz widziany przez nietoperza z dwoma szczytami czułości rodopsyny, źródło: http://magazyn.salamandra.org.pl/m17a25.html)

U większości ssaków lądowych występuje widzenie dwubarwne. Wynika to z braku odbierania fal zielonych. W przypadku naczelnych, w tym człowieka, odbierane są zarówno fale czerwone, niebieskie, jak i zielone, dzięki czemu widziany przez nas obraz jest bogatszy w kolory. Cechy te wiążą się z ewoluowaniem zgodnie z danym trybem dnia – nocnym lub dziennym.

(skonstruowany obraz widziany przez większość ssaków lądowych, źródło: http://magazyn.salamandra.org.pl/m17a25.html)

(obraz widziany przez naczelne, w tym ludzi, źródło: http://magazyn.salamandra.org.pl/m17a25.html)

To co wyróżnia konie to słabe mięśnie napinające soczewkę, co sprawia, że by dokonać akomodacji oka, koń musi poruszać głową. Oko konia potrzebuje więcej czasu do przestawienia się nagle z otoczenia oświetlonego do ciemnego, co daje tzw. moment zawahania. Konie, jak i inne nieparzystokopytne (tapirowate, nosorożce, zebry) mają zdolność do widzenia panoramicznego, co przydatne jest podczas cwałowania (najszybszego galopu) by się nie potknąć.

Ostatnią grupą zwierząt, jaką opiszę będą walenie, czyli ssaki typowo wodne. Ich oczy są silnie spłaszczone. Część oka wystawiona na działanie czynników zewnętrznych posiada silniejszy nabłonek. Twardówka pozwala na zmianę kształtu oka w celu przystosowania do panującego ciśnienia, a także chroni przed słoną wodą. Rogówka i soczewka u waleni są specjalnie przystosowane do załamania światła na powierzchni wody. Bez tego byłyby krótkowzroczne obserwując rzeczywistość nad powierzchnią wody. Brak jest gruczołów łzowych, gdyż ze względu na otoczenie nie miałyby one swojego zastosowania. Występują natomiast gruczoły wydzielające lepką substancję ochraniającą oko. Ciekawostką jest, że u delfinów zaobserwowano, podobnie jak u kameleonów, poruszanie oczyma niezależnie od siebie. Źrenica waleni potrafi się znacznie rozszerzać – podobnie jak u kotów, co jest ewolucyjnym przystosowaniem do widzenia pod wodą o ograniczonym dostępnie światła. Niektóre delfiny posiadają specjalną błonkę zawierającą związki umożliwiające bioluminescencję. 

(źródło: http://hydrocorner.pl/?p=527)

Widzenie u większości delfinów jest monookularne (jednooczne), wyjątkiem są delfiny rzeczne, które posiadają wąski dziób (Inia, delfin gangesowy), przez co mogą widzieć częściowo stereoskopowo. Niektóre walenie wytwarzają imitację oczu w okolicy właściwych narządów, co ma na celu ochronę wzroku przed atakami drapieżników.   

(Inie, autor: Auch, źródło: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Inia_geofrensis_r%C3%ADo_Negro.jpg)

19 komentarzy:

  1. Bardzo ciekawy wpis, dużo nowego się dowiedziałam :)

    OdpowiedzUsuń
  2. Ja nieraz się zastanawiałam, jak mnie widzi jakiś zwierz czy owad, którego spotykam :) Kurczę, ale to wszystko ciekawe... szczególnie o tej hatterii i trzecim oku! Nigdy o tym nie słyszałam:)
    Wychodzi na to, że mówiąc "kwiat jest czerwony" nie mamy racji, racją jest, że my go widzimy na czerwono. Fascynujące to wszystko, mam teraz dziwne rozkminy w głowie:) bardzo ciekawy post:)

    OdpowiedzUsuń
  3. Przyznam, że nie miałam pojęcia o tych faktach. Interesujący wpis.

    OdpowiedzUsuń
  4. ja się często zastanawiam, choć bardziej w kwestii zwierząt domowych, nie tak egzotycznych jak te tutaj. ale i tak ciekawie się czytało:)

    OdpowiedzUsuń
  5. Zawsze zastanawiałem się, w jaki sposób świat widzą owady i takie mozaikowe widzenie chyba zbyt fajne nie jest :D Pozdrawiam!
    indywidualnyobserwator.blogspot.com

    OdpowiedzUsuń
  6. Bardzo przydatny post. :D Powiedzmy, że możemy spojrzeć na świat oczyma zwierząt... i uświadomić sobie, że one nas nawet nie widza .: )

    OdpowiedzUsuń
  7. Gratuluję udanego wpisu. Teraz przydałoby się coś szerszego na temat lekko wzmiankowanego wyżej problemu ewolucji oka. Szalenie ciekawa kwestia, wokół której namnożyło się wiele głupich mitów.

    OdpowiedzUsuń
  8. Oj nie chciałabym widzieć świata w sposób mozaikowy :)

    OdpowiedzUsuń
  9. W końcu trafiłam na coś ciekawego i wartego przeczytania :)

    OdpowiedzUsuń
  10. Łał! To było pierwsze, co pomyślałam po przeczytaniu tego wszystkiego. Niesamowity wpis wymagający mnóstwo pracy, ale bardzo ciekawy. Świetny. Mimo rozszerzonej biologii w liceum nie miałam pojęcia o 3/4 tego, co tu piszesz.

    OdpowiedzUsuń
  11. Muszę przyznać bardzo interesujący wpis :)

    OdpowiedzUsuń
  12. dobre pytanie... moja pierwsza i niezbyt mądra myśl brzmiała "pewnie lekko rozmazany obraz" : )

    OdpowiedzUsuń
  13. no tak każde stworzenie widzi inaczej:))

    OdpowiedzUsuń
  14. Wszystkie źródła twardo powtarzają informację o mozaikowym widzeniu owadów, a ja od dawna poddaję to w wątpliwość. To, że owady mają oczy złożone, wcale nie musi oznaczać, że widzą mozaikowo jak na tych wszystkich obrazkach, które to ukazują. Bo skąd właściwie ludzie wiedzą, jak mózg owada interpretuje sygnały z takich oczu - a może w ich mózgu sygnały te są składane w jeden spójny obraz? Uważam, że to bardziej logiczne, bo na co komu taki mozaikowy obraz świata? To tak, jakby jakiś kosmita posiadający tylko jedno oko obserwował ludzi i stwierdził, że skoro mamy dwoje oczu, to pewnie widzimy przed sobą świat w dwóch obrazach obok siebie.

    OdpowiedzUsuń
    Odpowiedzi
    1. Myślę, że mniej lub bardziej, ale widzą mozaikowo. Mózg przetwarza to, co do niego trafi.

      Usuń
    2. Obraz widziany przez owady chyba najbardziej można porównać do obrazu ze starego komputera o stosunkowo małej rozdzielczości obrazu; im więcej omatidiów w oku, tym lepsza "rozdzielczość" widzenia, jednak nawet u ważek nie przekracza zwykle 40 tys. Co za tym idzie, obraz nie jest zbyt bogaty w szczegóły. Ma za to bardzo dużą zaletę: owady dzięki temu są niesamowicie wrażliwe na ruch; mózgowi bardzo łatwo jest zaobserwować przesunięcie obrazu nawet o jedną fasetkę :)

      Usuń
    3. Tyiu, do Twojego mózgu trafia obraz odwrócony do góry nogami i pokryty siateczką cieni naczyń krwionośnych padających na siatkówkę.

      Tak, mózg przetwarza to co do niego trafi ale, no właśnie, PRZETWARZA. I tak jak Ty nie widzisz cieni naczyń krwionośnych tak samo mucha może widzieć pojedynczy obraz złożony z informacji docierających z indywidualnych omatidów. Tak samo w sumie jak nasz mózg tworzy jednolity obraz z danych pochodzących z tysięcy czopków.

      Usuń