Oko

Typy očí

Dnes je známo deset různých typů očí. Většina způsobů zachycení obrazu se alespoň jednou vyvinula.

Jedním ze způsobů, jak rozdělit oči, je podívat se na počet "komor". Jednoduché oči jsou tvořeny pouze jednou konkávní komorou, třeba s čočkou. Složené oči mají mnoho takových komor s čočkami na vypouklém povrchu.

Oči lze také rozdělit do skupin podle toho, jak je fotoreceptor vyroben. Fotoreceptory jsou buď ciliární, nebo rhabdomické a někteří annelidé mají obojí.

Jednoduché oči

Oči v jámě

Důlkové oči jsou zasazeny do prohlubně v kůži. Tím se zmenšuje úhel, pod kterým do nich může pronikat světlo. Umožňuje organismu říci, odkud světlo přichází.

Takové oči se vyskytují asi u 85 % fylů. Pravděpodobně vznikly před vývojem složitějších očí. Důlkové oči jsou malé. Jsou tvořena až stovkou buněk, které pokrývají asi 100 µm. Směrovost lze zlepšit zmenšením otvoru a umístěním reflexní vrstvy za receptorové buňky.

Dírkové oko

Dírkové oko je pokročilá forma jamkového oka. Má několik rysů, především malý otvor a hlubokou jamku. Někdy lze clonu měnit. Vyskytuje se pouze u Nautila. Bez čočky, která by obraz zaostřila, vytváří rozmazaný obraz. V důsledku toho nautilové nedokážou rozlišit objekty vzdálené od sebe méně než 11°. Zmenšení clony by sice vytvořilo ostřejší obraz, ale propustilo by méně světla.

Oko se sférickou čočkou

Rozlišení očí z důlků lze výrazně zlepšit přidáním materiálu, který vytvoří čočku. Tím se zmenší poloměr rozmazání a zvýší se rozlišení, kterého lze dosáhnout. Nejzákladnější formu lze stále pozorovat u některých plžů a anelidů. Tyto oči mají čočku s jedním indexem lomu. Lepšího obrazu je možné dosáhnout s materiály, které mají vysoký index lomu, který směrem k okrajům klesá. Tím se zmenšuje ohnisková vzdálenost a na sítnici se vytváří ostrý obraz.

Toto oko vytváří dostatečně ostrý obraz, takže pohyb oka může způsobit výrazné rozmazání. Aby se minimalizoval vliv pohybu oka při pohybu zvířete, má většina takových očí stabilizační oční svaly.

Očnice hmyzu mají jednoduchou čočku, ale jejich ohnisko leží vždy za sítnicí.Nikdy nemohou vytvořit ostrý obraz. To omezuje funkci oka. Ocelli (jamkové oči členovců) rozmazávají obraz po celé sítnici. Velmi dobře reagují na rychlé změny intenzity světla v celém zorném poli - tuto rychlou reakci ještě urychlují velké nervové svazky, které spěchají s informacemi do mozku. Zaostření obrazu by také způsobilo, že by se obraz slunce soustředil na několik málo receptorů. Ty by mohly být případně poškozeny intenzivním světlem; odstínění receptorů by část světla zablokovalo a snížilo jejich citlivost.

Tato rychlá reakce vedla k domněnce, že ocelli hmyzu jsou využívány hlavně za letu, protože mohou být použity k detekci náhlých změn směru letu (protože světlo, zejména UV světlo, které je pohlcováno vegetací, obvykle přichází shora).

Refrakční rohovka

Oči většiny suchozemských obratlovců (a také některých pavouků a larev hmyzu) obsahují tekutinu, která má vyšší index lomu než vzduch. Rohovka je ostře zakřivená a láme světlo směrem k ohnisku. Čočka nemusí lámat všechno. Díky tomu může čočka snadněji upravovat zaostření a dosáhnout mnohem vyššího rozlišení.

Oči reflektoru

Namísto čočky je také možné mít uvnitř oka buňky, které fungují jako zrcadla. Obraz se pak může odrážet a zaostřit na centrální bod. Tato konstrukce také znamená, že někdo, kdo se do takového oka podívá, uvidí stejný obraz jako organismus, který je má.

Tuto konstrukci používá mnoho malých organismů, jako jsou rotify, kopinatci a ploštice, ale jejich oči jsou příliš malé na to, aby vytvářely použitelné snímky. Některé větší organismy, například hřebenatky, používají také reflektorové oči. Hřebenatka Pecten má až 100 milimetrů velké reflektorové oči lemující okraj její schránky. Detekuje pohybující se předměty při průchodu postupnými čočkami.

Složené oči

Složené oči se liší od jednoduchých očí. Namísto jednoho orgánu, který by vnímal světlo, mají mnoho takových orgánů dohromady. Některé složené oči jich mají tisíce. Výsledný obraz se skládá v mozku na základě signálů mnoha očních jednotek. Každá taková jednotka se nazývá ommatidium, několik se jich nazývá ommatidia. Ommatidia jsou umístěna na vypouklé ploše, každé z nich směřuje mírně odlišným směrem. Na rozdíl od jednoduchých očí mají složené oči velmi velký zorný úhel. Dokážou rozpoznat rychlý pohyb a někdy i polarizaci světla.

Složené oči jsou běžné u členovců, anelidů a některých mlžů.

Nautilus má dírkové oko


Členovci, jako je tato včela tesařík, mají složené oči.

Vývoj oka

Evoluce očí začala nejjednoduššími světlocitlivými skvrnami u jednobuněčných organismů. Tyto oční skvrny nedělají nic jiného, než že zjišťují, zda je okolí světlé nebo tmavé. Většina živočichů má v sobě biochemické "hodiny". Tyto jednoduché oční skvrny slouží k nastavení těchto denních hodin, které se nazývají cirkadiánní rytmus. Někteří plži například nevidí vůbec žádný obraz (obrázek), ale vnímají světlo, což jim pomáhá vyhýbat se ostrému slunečnímu světlu.

Složitější oči tuto funkci neztratily. Zvláštní typ buněk v oku vnímá světlo za jiným účelem, než je vidění. Tyto buňky se nazývají gangliové buňky. Nacházejí se v sítnici. Informace o světle posílají do mozku jinou cestou (retinohypotalamickou dráhou). Tyto informace přizpůsobují (synchronizují) cirkadiánní rytmus zvířete přírodnímu 24hodinovému cyklu světlo/tma. Tento systém funguje i u některých slepců, kteří světlo vůbec nevidí.

Oči, které jsou o něco lepší, mají tvar pohárku, díky němuž zvíře pozná, odkud přichází světlo.

Složitější oči poskytují plný vjem vidění, včetně barev, pohybu a textury. Tyto oči mají kulatý tvar, díky kterému se světelné paprsky soustředí na zadní část oka, tzv. sítnici.

Další

Dobří letci, jako jsou mouchy nebo včely, nebo hmyz lovící kořist, jako jsou kudlanky nebo vážky, mají specializované zóny ommatidií uspořádané do oblasti fovea, která umožňuje ostré vidění. V této zóně jsou oči zploštělé a fazety jsou větší. Zploštění umožňuje většímu počtu ommatidií přijímat světlo z místa. Tím je dosaženo vyšší rozlišovací schopnosti.

Tělo Ophiocoma wendtii, druhu křehké hvězdice, je pokryto ommatidiemi, takže se celá její kůže mění ve složené oko. Totéž platí pro mnoho chitonů.

Složené oko vážky