Zooftalmologie. Pavoučí oči | Svět oftalmologie | Svět oftalmologie

Autor: Oksana Sergievna Averyanova – oftalmolog nejvyšší kategorie, kandidát lékařských věd, ředitel kliniky „AILAZ“, šéfredaktor časopisu „World of Ophthalmology“, ředitel vědeckého a metodického centra refrakční terapie v zemích SND , člen Evropské společnosti kataraktových a refrakčních chirurgů, člen Světové asociace ortokeratologie, přispěvatel do Národní lékařské univerzity pojmenované po. O.O. Bogomolets, oficiální konzultant klinického výzkumu – konzultant klinického výzkumu ve společnosti Paragon (USA)
Další publikace tohoto autora

© Foto: Science / AAAS

Kolik očí má pavouk? Vše závisí na typu pavouka: mohou být jen dva (jako hmyz), nebo možná všech 12. Většina pavouků má 8 párů očí, které často tvoří 2 řady. Někteří pavouci (například jeskynní pavouci) vůbec nevidí, protože to ve tmě není potřeba. Ale takzvaní skákaví pavouci vidí skoro jako člověk, navíc dokážou rozlišovat barvy.

Ze čtyř párů očí nalezených u většiny pavouků se střední přední pár, nazývaný hlavní oči, vždy strukturou liší od ostatních, nazývaných boční oči.

Hlavním očím chybí zrcadlo – vnitřní skořápka, která odráží světlo a jsou pozoruhodné přítomností speciálních svalových svazků, které pohybují sítnicí. Boční oči jsou naopak vybaveny zrcadlem a jsou vždy bez svalů.

Okulomotorické svaly charakteristické pro hlavní oči jsou lépe vyvinuty u potulných pavouků. Pavouci mají pouze jeden hřbetní sval, který mírně pohybuje sítnicí ve vertikální rovině.

Drtivá většina pavouků jsou opravdová noční zvířata, ale někteří jsou aktivní i ve dne. Takoví jsou například pavouci kráčející Thomisidae a především světlomilní skákaví pavouci Salticidae, kteří mají dobrý zrak.

Salticidae, kteří skákají na svou kořist a jsou obecně velmi obratní, mají nejpokročilejší oči. Jejich hlavní oči mají velký průměr čočky a jsou velmi protáhlé, jako dalekohled. Velmi tenké a dlouhé buňky sítnice jsou hustě umístěny, což svědčí o velké zrakové ostrosti.

Boční oči se kromě přítomnosti zrcadla (tapeta) v jejich sítnici liší od hlavních očí umístěním buněk sítnice. Jsou to typicky obrácené oči.

Oči webových pavouků jsou umístěny tak, že pokrývají velké zorné pole, ale rozlišují především sílu a směr světla, zachycující pohyb velkých předmětů.

Vize pavouků je nedokonalá, zvláště v principech. Toulaví pavouci, zvláště aktivní během dne, lépe vidí.

Malí skákací pavouci jsou jakousi výjimkou. Jejich hlavní oči s dlouhým ohniskem vytvářejí velký obraz na sítnici s malým zorným polem (jako u fotoaparátu s teleobjektivem). Na rozdíl od ostatních očí jsou zde zrakové prvky sítnice hustě umístěny, díky čemuž je vidění objektivní: na vzdálenost 8 cm pavouk detailně vidí mouchu. Malé zorné pole těchto očí je kompenzováno pozoruhodnou vlastností: mohou se pohybovat pomocí speciálních svalů. Pavouk sleduje svou kořist očima – vzácný příklad mezi suchozemskými členovci. Boční oči nerozlišují tvar předmětů, ale jsou umístěny tak, aby pavouk zaznamenal jakýkoli pohyb před sebou, za sebou i nad sebou. Přední laterální oči mají celkové binokulární zorné pole asi 40°, díky čemuž pavouk vnímá objem předmětů a vzdálenost k nim.

Oči koní fungují jako jediný zrakový aparát. Pokud se moucha přiblíží k pavoukovi zezadu, zaznamená jeho pohyb zadníma očima na vzdálenost 20-25 cm a otočí se k němu tak, že spadne do zorného pole předních očí. Nyní je vnímán jasněji a v prostoru. Pak ho pavouk zachytí hlavníma očima, vnímá ho zblízka a začne ho očima sledovat. Na vzdálenost 8 cm je objekt rozpoznán jako kořist, ze 4 cm se pavouk začne plížit a ze vzdálenosti 1,5 cm vyskočí na mouchu rychlostí blesku s takovou přesností, že jen zřídka mihne. Dobré vidění koní jim pomáhá pohybovat se v trávě, obratně přeskakovat z listu na list. Samec pomocí očí detekuje samici, oslepen ji nepozná a nepředvádí své charakteristické pářící tance. Kůň umístěný před zrcadlem reaguje na svůj obraz, jako by to byl soupeř, zaujímá výhružnou pózu nebo se na něj řítí. Skákací pavouci a někteří další pavouci rozlišují barvu předmětů. To bylo prokázáno několika metodami, včetně rozvoje podmíněných reflexů. Pavoukům byly prezentovány mouchy pod červeným a modrým světlem a pod červeným a zeleným světlem. Červené osvětlení bylo doprovázeno stimulací elektrickým proudem. Po několika opakováních experimentu pavouk vzal mouchu pouze pod modrým nebo zeleným světlem.

Aktivita pavouků závisí na teplotě a vlhkosti vzduchu, většina z nich je teplomilná a vlhkomilná, ale existuje mnoho druhů, které jsou aktivní při relativně nízkých teplotách. Během zimních tání, při +6, +7°C, se občas na sněhu hromadně objeví nějací malí pavouci. Pavouci, zejména pavučinové, stejně jako mnoho hmyzu, jsou citliví na změny barometrického tlaku, a proto jsou známí jako „předpovědi počasí“. Za dobrého počasí si totiž intenzivně staví síť, ale před nepřízní počasí se schovávají do úkrytů a často i přestanou reagovat na kořist chycenou do sítě.

O článku

• Autor, Rory Galloway,
• Místo výkonu práce, autor vědeckých publikací

17 2017 сентября

Zkuste plácnout mouchu a okamžitě si uvědomíte, že je rychlejší než vy. Mnohem rychlejší. Jak nás tato drobná stvoření se svými mikroskopickými mozky dokáže tak snadno oklamat?

Určitě jste o tom přemýšleli při neúspěšném pronásledování otravného tvora po místnosti s plácačkou na mouchy. Jak to, že tak chytře uhýbají? Opravdu dokážou číst naše myšlenky?

• Kdo má nejhorší žihadlo na světě?
• “Buďte opatrní, lidé!”: není nic rychlejšího než moucha
• Vědci přišli na to, proč jsou mouchy nepolapitelné

Odpověď zní, že ve srovnání s lidmi mouchy vidí věci zpomaleně.

Podívejte se na hodiny vteřinovou ručičkou. Tikají určitou rychlostí. Ale želvě se bude zdát, že jehla tiká čtyřikrát rychleji. U většiny druhů mušek se naopak odpočítávání sekund protáhne asi čtyřikrát pomaleji. V podstatě každý druh má své vlastní vnímání plynutí času.

Děje se tak proto, že všechny živé bytosti obdařené zrakem vnímají svět kolem sebe jako nepřetržité video, ale spojují obraz přenášený z očí do mozku do samostatných snímků s různými určenými frekvencemi.

Pro lidi je nastavená snímková frekvence v průměru 60 snímků za sekundu, pro želvy – 15 a pro mouchy – 250.

Čas je relativní

Rychlost, s jakou jsou tyto obrazy zpracovávány mozkem, se nazývá „rychlost fúze blikání“. Zpravidla platí, že čím menší druh, tím vyšší je rychlost světelných pulsů, a proto mouchy neustále nechávají člověka s nosem.

Profesor Roger Hardy z University of Cambridge předvádí, jak funguje oko mouchy.

„Rychlost fúze blikání je prostě rychlost, při které se světlo musí zapnout a vypnout, než je vidět nebo vnímat jako spojitý obraz,“ říká profesor Hardy.

Implantuje drobné elektrody do živých očních buněk hmyzu citlivých na světlo – fotoreceptory – a zapíná blikající LED světla, čímž postupně zvyšuje frekvenci záblesků.

Fotoreceptory reagují na každý záblesk LED elektrickými impulsy, které se zobrazují na obrazovce počítače.

Testy ukazují, že u některých mušek receptory jasně reagují na mrkání až 400krát za sekundu, což je více než šestkrát rychleji než lidské oko.

Rekordmanem je moucha zabijácká, drobný dravý hmyz vyskytující se v Evropě, který se živí jinými mouchami. A zachycuje oběti přímo v letu.

Doktorka Paloma Gonzalez-Bellido ve své „muší laboratoři“ na University of Cambridge demonstruje superrychlou reakci lovce tím, že zavede obyčejné domácí mouchy do speciální komory se samičkou zabijácké mouchy.

S pomocí vysokorychlostní videokamery Paloma zaznamenává chování lovce a kořisti s frekvencí 1000 snímků za sekundu. Počítač trvale ukládá posledních 12 sekund videa.

V cele se něco děje a Paloma stisknutím tlačítka zastaví nahrávání.

„Naše reakční doba je tak pomalá, že pokud chceme zastavit nahrávání v okamžiku události, ukáže se, že k události již došlo,“ říká lékař.

Ukazuje se, že ani nemůžeme stisknout tlačítko včas.

Fly vs fly

Videozáznam ukazuje, že zabijácká moucha nejprve nehybně sedí. Jakmile ale moucha domácí proletí asi sedm centimetrů nad ní, lovec provede bleskurychlý hod a obě pak skončí na dně komory.

Teprve po zhlédnutí zpomalených záběrů na počítači je jasné, co se stalo: zabijácká moucha vzlétla, třikrát obletěla oběť a několikrát se ji pokusila chytit, než se jí to podařilo předními tlapami, srazit ji k podlahu a zakousnout se do kořisti.

Celá epizoda od vzletu po přistání trvala jednu sekundu. V našich očích je to okamžik. A naopak – v očích mouchy se lidská ruka pohybuje rychlostí hlemýždě.

Tak neuvěřitelnou rychlost chování zabijácké mouchy zajišťují mitochondrie – biologické buňky, kterých má tento predátor v očích mnohem více než jiné druhy much.

Tyto buňky produkují energii potřebnou pro světelné receptory oka. Rychlé vidění spotřebuje více energie než pomalé vidění a masožravá strava zabijácké mouchy poskytuje palivo pro buňky chtivé energie.

Ale i kdyby měl člověk v očích stejný počet mitochondrií, neměli bychom tak vysokou rychlost vidění, protože světlocitlivé buňky much jsou svou konstrukcí velmi odlišné od těch lidských.

Proces evoluce vedl k těmto strukturálním rozdílům. Vývoj očí u členovců a obratlovců se zhruba před 700-750 miliony let ubíral úplně jinými cestami.

teorie strun

Podle profesora Rogera Hardyho fungují oči much na principu mechanického přenosu impulsů – reagují na světlo pomocí vodorovně uspořádaných drobných vláken, která přenášejí signál jako provázky.

Vidění obratlovců je odlišné: v oku mají dlouhé, tubulární buňky obrácené ke zdroji světla, obsahující chemikálie, které reagují na signál.

„Pokud jde o schopnost generovat silnou odezvu na malé množství světla, mechanismus členovců je citlivější a jeho reakční rychlost je rychlejší než u tyčinek a čípků v oku obratlovců,“ vysvětluje.

Existuje několik důvodů pro vyšší citlivost systému mechanického přenosu dat.

Za prvé vám „řetězce“ umožňují urychlit nervové signály. Kromě toho existuje omezení rychlosti nervových impulsů a kvůli kratší délce nervu od oka k mozku členovci přenášejí data rychleji než větší obratlovci.

Někteří obratlovci však vidí mnohem rychleji než lidé. Zdá se, že schopnost létat souvisí s rychlým viděním. Malí létající tvorové pravděpodobně potřebují během letu rychlé reakce, aby nenarazili do překážky.

Všechno je relativní

Mezi obratlovci mají nejrychlejší vidění zvířata a ptáci, kteří chytají hmyz ve vzduchu.

Švédští vědci z Uppsalské univerzity zjistili, že mucholapka dokáže detekovat světlo, které se rozsvítí a zhasne 146krát za sekundu.

Toto číslo je přibližně dvakrát větší než u člověka, i když ne tak vysoké jako u průměrné mouchy.

Schopnost „zpomalit čas“ se u mucholapek vyvinula během procesu evoluce. Jedinci schopní přechytračit svou kořist začali jíst výživněji, produkovat více potomků a předávat jim rychlou vizi svých rodičů.

Ale evoluční „závody ve zbrojení“ nikdy nekončí. Mouchy, které jsou pronásledovány ptáky s rychlým viděním, také rozvíjejí rychlost reakce a tak dále.

Obecně platí, že příště po neúspěšném pokusu trefit mouchu se nenechte odradit. To, že jsou vaše pohyby tak pomalé a neohrabané, je způsobeno stovkami milionů let přirozeného výběru, který naučil mouchy vás pomalu sledovat.

Čas mezi vámi a mouchou je velmi relativní.