Oko — stavba, funkcia a význam pre videnie

Dnes poznáme desať rôznych typov očí. Väčšina spôsobov zachytenia obrazu sa vyvinula aspoň raz.

Jedným zo spôsobov kategorizácie očí je počet "komôr". Jednoduché oči sú tvorené len jednou konkávnou komorou, možno so šošovkou. Zložené oči majú veľa takýchto komôr so šošovkami na vypuklom povrchu.

Oči možno tiež rozdeliť do skupín podľa toho, ako je fotoreceptor vytvorený. Fotoreceptory sú buď ciliárne, alebo rabdomické a niektoré annelidy majú oboje.

Jednoduché oči

Oči z jamy

Oči sú umiestnené v priehlbine v koži. Tým sa zmenšujú uhly, pod ktorými môže vniknúť svetlo. Umožňuje organizmu povedať, odkiaľ svetlo prichádza.

Takéto oči sa vyskytujú približne u 85 % fylov. Pravdepodobne sa objavili pred vývojom zložitejších očí. Jamkové oči sú malé. Sú tvorené až stovkou buniek, ktoré pokrývajú približne 100 µm. Smerovosť sa dá zlepšiť zmenšením veľkosti otvoru a umiestnením reflexnej vrstvy za receptorové bunky.

Oko s dierkou

Dierkové oko je pokročilá forma jamkového oka. Má niekoľko vlastností, najmä malý otvor a hlbokú jamku. Niekedy je možné clonu meniť. Vyskytuje sa len u druhu Nautilus. Bez šošovky na zaostrenie obrazu vytvára rozmazaný obraz. V dôsledku toho nautiloidy nedokážu rozlíšiť objekty so vzdialenosťou menšou ako 11°. Zmenšenie clony by vytvorilo ostrejší obraz, ale prepustilo by menej svetla.

Oko so sférickou šošovkou

Rozlíšenie jamkových očí sa dá výrazne zlepšiť pridaním materiálu na výrobu šošovky. Tým sa zmenší polomer rozmazania a zvýši sa rozlíšenie, ktoré možno dosiahnuť. Najzákladnejšiu formu možno stále pozorovať u niektorých ulitníkov a annelidov. Tieto oči majú šošovku s jedným indexom lomu. Lepší obraz je možné získať s materiálmi, ktoré majú vysoký index lomu, ktorý smerom k okrajom klesá. Tým sa znižuje ohnisková vzdialenosť a na sietnici sa vytvára ostrý obraz.

Toto oko vytvára obraz, ktorý je dostatočne ostrý, takže pohyb oka môže spôsobiť výrazné rozmazanie. Aby sa minimalizoval účinok pohybu oka počas pohybu zvieraťa, väčšina takýchto očí má stabilizačné očné svaly.

Okuliare hmyzu majú jednoduchú šošovku, ale ich ohnisko sa vždy nachádza za sietnicou.Nikdy nedokážu vytvoriť ostrý obraz. To obmedzuje funkciu oka. Ocelli (jamkové oči článkonožcov) rozmazávajú obraz po celej sietnici. Veľmi dobre reagujú na rýchle zmeny intenzity svetla v celom zornom poli - túto rýchlu reakciu ešte urýchľujú veľké nervové zväzky, ktoré urýchľujú informácie do mozgu. Zaostrenie obrazu by tiež spôsobilo, že obraz slnka by sa sústredil na niekoľko receptorov. Tie by sa mohli poškodiť intenzívnym svetlom; tienenie receptorov by zablokovalo časť svetla a znížilo ich citlivosť.

Táto rýchla reakcia viedla k domnienke, že ocelli hmyzu sa používajú najmä počas letu, pretože sa dajú použiť na zistenie náhlych zmien, ktoré sú smerom nahor (pretože svetlo, najmä UV svetlo, ktoré je absorbované vegetáciou, zvyčajne prichádza zhora).

Refrakčná rohovka

Oči väčšiny suchozemských stavovcov (ako aj niektorých pavúkov a lariev hmyzu) obsahujú tekutinu, ktorá má vyšší index lomu ako vzduch. Rohovka je ostro zakrivená a láme svetlo smerom k ohnisku. Šošovka nemusí lomiť všetko. To umožňuje šošovke ľahšie nastaviť zaostrenie, čím sa dosiahne oveľa vyššie rozlíšenie.

Oči s reflektorom

Namiesto šošovky je možné použiť aj bunky vo vnútri oka, ktoré fungujú ako zrkadlá. Obraz sa potom môže odrážať a zaostriť na centrálny bod. Táto konštrukcia tiež znamená, že niekto, kto sa pozerá do takéhoto oka, uvidí rovnaký obraz ako organizmus, ktorý ich má.

Mnohé malé organizmy, ako sú rotify, kopijovce a platyhelminty, používajú takúto konštrukciu, ale ich oči sú príliš malé na to, aby vytvárali použiteľné obrazy. Niektoré väčšie organizmy, ako napríklad hrebenatky, tiež používajú reflektorové oči. Hrebenatka Pecten má až 100 milimetrové reflektorové oči lemujúce okraj jej schránky. Zisťuje pohybujúce sa predmety, keď prechádzajú po sebe idúcimi šošovkami.

Zložené oči

Zložené oči sa líšia od jednoduchých očí. Namiesto jedného orgánu, ktorý dokáže vnímať svetlo, sa v nich nachádza viacero takýchto orgánov. Niektoré zložené oči ich majú tisíce. Výsledný obraz sa skladá v mozgu na základe signálov mnohých očných jednotiek. Každá takáto jednotka sa nazýva ommatídium, viaceré sa nazývajú ommatídie. Ommatídie sa nachádzajú na vypuklom povrchu, každé z nich smeruje mierne iným smerom. Na rozdiel od jednoduchých očí majú zložené oči veľmi veľký zorný uhol. Dokážu rozpoznať rýchly pohyb a niekedy aj polarizáciu svetla.

Zložené oči sú bežné u článkonožcov, mihúľ a niektorých lastúrnikov.

Vývoj očí sa začal najjednoduchšími svetlocitlivými škvrnami u jednobunkových organizmov. Tieto očné škvrny nerobia nič iné, len zisťujú, či je okolie svetlé alebo tmavé. Väčšina živočíchov má v sebe biochemické "hodiny". Tieto jednoduché očné škvrny sa používajú na nastavenie týchto denných hodín, ktoré sa nazývajú cirkadiánny rytmus. Napríklad niektoré slimáky nevidia vôbec žiadny obraz (obrázok), ale vnímajú svetlo, čo im pomáha zdržiavať sa mimo jasného slnečného svetla.

Zložitejšie oči túto funkciu nestratili. Špeciálny typ buniek v oku vníma svetlo na iný účel, než je videnie. Tieto bunky sa nazývajú gangliové bunky. Nachádzajú sa v sietnici. Svoje informácie o svetle posielajú do mozgu inou cestou (retinohypotalamická dráha). Tieto informácie prispôsobujú (synchronizujú) cirkadiánny rytmus zvieraťa 24-hodinovému cyklu svetla a tmy v prírode. Tento systém funguje aj u niektorých nevidiacich ľudí, ktorí vôbec nevidia svetlo.

Oči, ktoré sú o niečo lepšie, majú tvar pohára, vďaka ktorému zviera vie, odkiaľ prichádza svetlo.

Zložitejšie oči poskytujú plný zmysel videnia vrátane farieb, pohybu a textúry. Tieto oči majú okrúhly tvar, vďaka ktorému sa svetelné lúče sústreďujú na zadnú časť oka, nazývanú sietnica.

Iné

Dobré muchy, ako sú muchy alebo včely, alebo hmyz loviaci korisť, ako sú modlivky alebo vážky, majú špecializované zóny ommatídií usporiadané do oblasti fovea, ktorá umožňuje ostré videnie. V tejto zóne sú oči sploštené a fazety sú väčšie. Sploštenie umožňuje väčšiemu počtu ommatídií prijímať svetlo z bodu. Tým sa dosiahne vyššia rozlišovacia schopnosť.

Telo Ophiocoma wendtii, druhu krehkej hviezdice, je pokryté ommatídiami, ktoré celú jej pokožku menia na zložené oko. To isté platí aj pre mnohé chitóny.