Oko

Vrste oči

Danes poznamo deset različnih vrst oči. Večina načinov zajemanja slike se je razvila vsaj enkrat.

Eden od načinov razvrščanja oči je število "komor". Enostavne oči so sestavljene le iz ene konkavne komore, morda z lečo. Sestavljene oči imajo veliko takih komor z lečami na izbočeni površini.

Oči lahko razdelimo tudi glede na način izdelave fotoreceptorja. Fotoreceptorji so bodisi cilasti bodisi rabdomični, nekateri annelidi pa imajo oboje.

Preproste oči

Oči iz jame

Očesne odprtine so v vdolbinici v koži. To zmanjšuje kote, pod katerimi lahko svetloba vstopa vanj. Tako lahko organizem ugotovi, od kod prihaja svetloba.

Takšne oči najdemo pri približno 85 % vseh vrst živali. Verjetno so se pojavile pred razvojem bolj zapletenih oči. Oči z jamicami so majhne. Sestavljene so iz največ sto celic, ki pokrivajo približno 100 µm. Usmerjenost je mogoče izboljšati z zmanjšanjem velikosti odprtine in z namestitvijo odsevne plasti za sprejemnimi celicami.

Oko luknjice

Očesna luknjica je napredna oblika očesne luknjice. Ima več posebnosti, predvsem majhno odprtino in globoko jamico. Včasih je mogoče odprtino spreminjati. Najdemo ga le pri Nautilusu. Brez leče, ki izostri sliko, ustvarja zamegljeno sliko. Posledično nautilusi ne morejo razlikovati med predmeti, ki so med seboj oddaljeni manj kot 11°. Če bi zmanjšali zaslonko, bi dobili ostrejšo sliko, vendar bi prepustili manj svetlobe.

Sferično oko z lečo

Ločljivost očesnih jam je mogoče zelo izboljšati z dodajanjem materiala za izdelavo leče. To bo zmanjšalo polmer zameglitve in povečalo ločljivost, ki jo je mogoče doseči. Najosnovnejšo obliko je še vedno mogoče videti pri nekaterih polžih in annelidih. Te oči imajo lečo z enim lomnim količnikom. Boljšo sliko je mogoče dobiti z materiali, ki imajo visok lomni količnik, ki se proti robovom zmanjšuje. S tem se zmanjša goriščna razdalja in omogoči nastanek ostre slike na mrežnici.

To oko ustvari sliko, ki je dovolj ostra, da lahko gibanje očesa povzroči precejšnjo zameglitev. Za zmanjšanje učinka gibanja očesa med gibanjem živali ima večina takšnih oči stabilizacijske očesne mišice.

Očesne leče žuželk imajo preprosto lečo, vendar je njihovo žarišče vedno za mrežnico, zato nikoli ne morejo ustvariti ostre slike. To omejuje delovanje očesa. Ocelli (oči členonožcev z jamicami) zameglijo sliko na celotni mrežnici. Zelo dobro se odzivajo na hitre spremembe jakosti svetlobe v celotnem vidnem polju - ta hiter odziv še dodatno pospešijo veliki živčni snopi, ki informacije poženejo v možgane. Zaradi izostritve slike bi se tudi sončna slika osredotočila na nekaj receptorjev. Ti bi se zaradi intenzivne svetlobe lahko poškodovali; če bi receptorje zaščitili, bi del svetlobe blokirali in zmanjšali njihovo občutljivost.

Zaradi tega hitrega odziva so se pojavili predlogi, da se okeli žuželk uporabljajo predvsem med letom, saj lahko z njimi zaznajo nenadne spremembe v smeri navzgor (ker svetloba, zlasti UV-svetloba, ki jo absorbira vegetacija, običajno prihaja od zgoraj).

Refraktivna roženica

Oči večine kopenskih vretenčarjev (pa tudi nekaterih pajkov in ličink žuželk) vsebujejo tekočino, ki ima večji lomni količnik kot zrak. Roženica je ostro ukrivljena in lomi svetlobo proti žarišču. Ni nujno, da leča lomi vse svetlobe. Zaradi tega lahko leča lažje prilagodi ostrino, kar omogoča veliko večjo ločljivost.

Odsevne oči

Namesto leče je mogoče uporabiti tudi celice v očesu, ki delujejo kot zrcala. Slika se lahko odbije in izostri v osrednji točki. Takšna zasnova tudi pomeni, da bo nekdo, ki gleda v takšno oko, videl enako sliko kot organizem, ki jih ima.

Takšno zasnovo uporabljajo številni majhni organizmi, kot so rotifi, kopopodi in ploščonožci, vendar so njihove oči premajhne, da bi ustvarjale uporabne slike. Nekateri večji organizmi, kot so pokrovače, prav tako uporabljajo reflektorske oči. Pokrovača Pecten ima do 100 milimetrov velike odsevne oči, ki obrobljajo rob njene lupine. Premikajoče se predmete zazna, ko gredo mimo zaporednih leč.

Sestavljene oči

Sestavljene oči se razlikujejo od navadnih oči. Namesto enega organa, ki zaznava svetlobo, imajo več takšnih organov. Nekatere sestavljene oči jih imajo na tisoče. Na podlagi signalov številnih očesnih enot se v možganih sestavi slika. Vsaka taka enota se imenuje ommatidij, več pa jih je imenovanih ommatidiji. Ommatidiji se nahajajo na izbočeni površini, vsak od njih je usmerjen v nekoliko drugačno smer. Za razliko od enostavnih oči imajo sestavljene oči zelo velik zorni kot. Zaznavajo lahko hitro gibanje in včasih tudi polarizacijo svetlobe.

Sestavljene oči so pogoste pri členonožcih, annelidih in nekaterih školjkah.

Nautilus ima luknjičasto oko


Členonožci, kot je ta čebela, imajo sestavljene oči.

Razvoj očesa

Razvoj oči se je začel z najpreprostejšimi svetlobno občutljivimi zaplatami pri enoceličnih organizmih. Te očesne pege ne delajo nič drugega kot zaznavajo, ali je okolica svetla ali temna. Večina živali ima v sebi biokemično "uro". Te preproste očesne pege se uporabljajo za uravnavanje te dnevne ure, ki se imenuje cirkadiani ritem. Nekateri polži, na primer, sploh ne vidijo slike (slike), vendar zaznavajo svetlobo, kar jim pomaga, da se izogibajo močni sončni svetlobi.

Bolj zapletene oči te funkcije niso izgubile. Posebna vrsta celic v očesu zaznava svetlobo za drugačen namen, kot je gledanje. Te celice se imenujejo ganglijske celice. Nahajajo se v mrežnici. Informacije o svetlobi pošiljajo v možgane po drugi poti (retinohipotalamični trakt). Te informacije prilagodijo (sinhronizirajo) cirkadiani ritem živali 24-urnemu ciklu svetlobe in teme v naravi. Sistem deluje tudi pri nekaterih slepih ljudeh, ki sploh ne vidijo svetlobe.

Nekoliko boljše oči so oblikovane kot skodelice, kar živali omogoča, da ve, od kod prihaja svetloba.

Bolj zapletene oči omogočajo popoln občutek vida, vključno z barvami, gibanjem in teksturo. Te oči imajo okroglo obliko, zaradi katere se svetlobni žarki osredotočijo na zadnji del očesa, imenovan mrežnica.

Drugo

Dobri letalci, kot so muhe ali čebele, ali žuželke, ki lovijo plen, kot so bogomolke ali zmaji, imajo specializirane cone ommatidij, organizirane v območje foveje, ki omogoča oster vid. Na tem območju so oči sploščene, fasete pa večje. Zaradi sploščenosti lahko več ommatidij sprejme svetlobo iz točke. To omogoča večjo ločljivost.

Telo Ophiocoma wendtii, vrste krhke zvezde, je prekrito z ommatidijami, zaradi česar je celotna koža spremenjena v sestavljeno oko. Enako velja za številne hitone.

Sestavljeno oko zmajčka