Acs

Acu veidi

Mūsdienās ir zināmi desmit dažādi acu veidi. Lielākā daļa attēlu uzņemšanas veidu ir attīstījušies vismaz vienu reizi.

Viens no veidiem, kā iedalīt acis kategorijās, ir aplūkot "kameru" skaitu. Vienkāršas acis veido tikai viena ieliekta kamera, iespējams, ar lēcu. Saliktām acīm ir daudz šādu kameru ar izliektu virsmu.

Acis var iedalīt grupās arī pēc fotoreceptoru izgatavošanas veida. Fotoreceptori ir vai nu cillēti, vai rabdomiski, un dažiem annelidiem ir abi.

Vienkāršas acis

Bedrīšu acis

Acu bedrītes ir ievietotas ādas iedobē. Tas samazina leņķi, no kura gaisma var iekļūt acīs. Tas ļauj organismam pateikt, no kurienes nāk gaisma.

Šādas acis ir sastopamas aptuveni 85 % dzimtas dzīvnieku. Iespējams, ka tās radās pirms sarežģītāku acu attīstības. Bedrīšu acis ir mazas. Tās sastāv no līdz pat simts šūnām, kas aptver apmēram 100 µm. Virzienu var uzlabot, samazinot atveres lielumu un aiz receptoru šūnām novietojot atstarojošu slāni.

Pinhole acs

Pinhole acs ir uzlabota veida bedrīšu acs. Tai ir vairākas iezīmes, jo īpaši maza apertūra un dziļa bedre. Dažreiz apertūru var mainīt. Tā ir sastopama tikai Nautilus. Bez lēcas attēla fokusēšanai tā rada neskaidru attēlu. Līdz ar to nautiloīdi nespēj atšķirt objektus, kuru atstatums ir mazāks par 11°. Samazinot diafragmu, tiktu iegūts asāks attēls, bet tiktu ielaists mazāk gaismas.

Sfēriska lēcaina acs

Bedrīšu acu izšķirtspēju var ievērojami uzlabot, pievienojot materiālu, no kura izgatavot lēcu. Tas samazinās izplūšanas rādiusu un palielinās sasniedzamo izšķirtspēju. Visvienkāršākā forma joprojām ir redzama dažiem gliemežiem un anneīdiem. Šīm acīm ir lēca ar vienu refrakcijas koeficientu. Ir iespējams iegūt labāku attēlu, izmantojot materiālus, kuriem ir augsts refrakcijas koeficients, kas samazinās virzienā uz malām. Tas samazina fokusa attālumu un ļauj uz tīklenes izveidot asu attēlu.

Šī acs rada pietiekami asu attēlu, tāpēc acs kustība var izraisīt ievērojamu izplūdumu. Lai samazinātu acs kustību ietekmi, dzīvniekam pārvietojoties, lielākajai daļai šādu acu ir stabilizējoši acu muskuļi.

Kukaiņu acellēm ir vienkāršs objektīvs, bet to fokuss vienmēr atrodas aiz tīklenes.Tās nekad nevar izveidot asu attēlu. Tas ierobežo acs funkciju. Ocelli (posmkāju bedrīšu tipa acis) izpludina attēlu visā tīklenes laukā. Tās ļoti labi reaģē uz straujām gaismas intensitātes izmaiņām visā redzes laukā - šo ātro reakciju vēl vairāk paātrina lielie nervu saišķi, kas informāciju nogādā uz smadzenēm. Attēla fokusēšana izraisītu arī saules attēla koncentrēšanos uz dažiem receptoriem. Iespējams, ka intensīvā gaisma tos varētu sabojāt; aizsargājot receptorus, tiktu bloķēta daļa gaismas un samazināta to jutība.

Šī ātrā reakcija ir radījusi pieņēmumu, ka kukaiņu okelli tiek izmantoti galvenokārt lidojuma laikā, jo ar to palīdzību var noteikt pēkšņas izmaiņas, kas ir uz augšu (jo gaisma, īpaši UV gaisma, ko absorbē veģetācija, parasti nāk no augšas).

Lūzumainā radzene

Lielākās daļas sauszemē dzīvojošu mugurkaulnieku (kā arī dažu zirnekļu un kukaiņu kāpuru) acis satur šķidrumu, kam ir lielāks refrakcijas koeficients nekā gaisam. Radzene ir asi izliekta un lauž gaismu uz fokusu. Lēcai nav jāveic viss lūzums. Tas ļauj lēcai vieglāk regulēt fokusu, nodrošinot daudz augstāku izšķirtspēju.

Atstarotāja acis

Tā vietā, lai izmantotu lēcu, acī ir iespējams izmantot šūnas, kas darbojas kā spoguļi. Tad attēlu var atstarot, lai fokusētu centrālajā punktā. Šāda konstrukcija nozīmē arī to, ka kāds, kas skatās šādā acī, redzēs tādu pašu attēlu kā organisms, kuram tās ir.

Šādu konstrukciju izmanto daudzi mazi organismi, piemēram, rotifers, copeopods un platihelminthes, taču to acis ir pārāk mazas, lai iegūtu izmantojamus attēlus. Arī daži lielāki organismi, piemēram, ķemmīšgliemenes, izmanto atstarotāju acis. Ķemmīšgliemenēm Pecten ir līdz pat 100 milimetru lielas atstarotāju acis, kas apvij to čaulas malas. Tā konstatē kustīgus objektus, kad tie šķērso secīgas lēcas.

Saliktās acis

Saliktās acis atšķiras no vienkāršām acīm. Tā vietā, lai tām būtu viens orgāns, kas spēj uztvert gaismu, tās apvieno vairākus šādus orgānus. Dažām saliktajām acīm to ir tūkstošiem. Iegūtais attēls tiek salikts smadzenēs, pamatojoties uz daudzo acu vienību signāliem. Katru šādu vienību sauc par ommatidiju, vairākas vienības sauc par ommatīdijām. Ommatīdijas atrodas uz izliektas virsmas, katra no tām ir vērsta nedaudz atšķirīgā virzienā. Atšķirībā no vienkāršām acīm saliktajām acīm ir ļoti liels redzes leņķis. Tās spēj noteikt ātru kustību un dažkārt arī gaismas polarizāciju.

Saliktās acis ir izplatītas posmkājiņiem, anneīdiem un dažām gliemenēm.

Nautilus ir acs caurums


Šiem posmkājiņiem, piemēram, šai bišu bitītei, ir saliktas acis.

Acs evolūcija

Acu evolūcija sākās ar vienkāršākiem gaismjutīgiem plankumiem vienšūnu organismos. Šie acu plankumi neko citu nedarīja, kā tikai noteica, vai apkārtējā vide ir gaiša vai tumša. Lielākajai daļai dzīvnieku ir bioķīmisks "pulkstenis". Šie vienkāršie acu plankumi tiek izmantoti, lai regulētu šo diennakts pulksteni, ko sauc par diennakts ritmu. Daži gliemeži, piemēram, nemaz neredz attēlu (attēlu), bet tie sajūt gaismu, kas palīdz tiem izvairīties no spilgtiem saules stariem.

Sarežģītākas acis šo funkciju nav zaudējušas. Īpaša veida acs šūnas uztver gaismu citam mērķim, nevis redzēšanai. Šīs šūnas sauc par gangliju šūnām. Tās atrodas tīklenē. Tās nosūta informāciju par gaismu uz smadzenēm pa citu ceļu (retinohipotalamiskais trakts). Šī informācija pielāgo (sinhronizē) dzīvnieka diennakts ritmu 24 stundu gaismas/tumsas ciklam dabā. Šī sistēma darbojas arī dažiem neredzīgiem cilvēkiem, kuri vispār neredz gaismu.

Acis, kas ir nedaudz labākas, ir veidotas kā kausiņi, kas ļauj dzīvniekam saprast, no kurienes nāk gaisma.

Sarežģītākas acis nodrošina pilnu redzes sajūtu, tostarp krāsu, kustību un tekstūru. Šīm acīm ir apaļa forma, tāpēc gaismas stari koncentrējas acs aizmugurējā daļā, ko sauc par tīkleni.

Citi

Labiem lidotājiem, piemēram, mušām vai medus bitēm, vai medījumu ķerošiem kukaiņiem, piemēram, modulītēm vai pūcēm, ir specializētas ommatīdiju zonas, kas sakārtotas foveālā zonā, kas nodrošina asu redzi. Šajā zonā acis ir saplacinātas, un to šķautnes ir lielākas. Plakanums ļauj vairāk ommatīdijām uztvert gaismu no vietas. Tas nodrošina augstāku izšķirtspēju.

Ophiocoma wendtii - trauslās zvaigznes - ķermenis ir klāts ar ommatīdijām, kas visu tās ādu pārvērš par saliktu aci. Tas pats attiecas uz daudziem hitoniem.

Sastrēguma acs saliktā acs