Sinnesorgane: Augen, Reizarten & Beispiele

3.2.1 Sinnesorgane,
eine Einführung
 

Nun haben wir fast alle Elemente der Informationsverarbeitung
im Organismus besprochen, es fehlen nur noch die Sinnesorgane. Wie wir
uns schon in vergangenen Lektionen klargemacht haben, wandeln Sinnesorgane
Reize in elektrische Impulse um. Alle geregelten Systeme, in der Natur
und der Technik benötigen solche sensorischen Elemente. In der Technik
heißen sie auch Sensoren, in Organismen Rezeptoren oder eben Sinnesorgane.

In tierischen Organismen findet
man Rezeptoren, die Reize von außerhalb des Körpers ( = Exterorezeptoren)
und von innerhalb des Körpers (= Enterorezeptoren) wahrnehmen.

Exterorezeptoren
findet man z.B. als Augen, Ohren, Tastsinnesorgane in der Haut, in der
Nase und auf der Zunge.

Enterorezeptoren
sitzen in den Gelenken, Muskeln, Blutgefäßen und z. B. im Gehirn.

Untersucht man die Reize, die
wahrgenommen werden, kann man sie nach ihrer Qualität unterteilen

ReizartReizSinnesorgane
PhysikalischmechanischDruck, Beschleunigung, GravitationDruck-, Tastsinnesorgane,
z. B. Innenohr
elektromagnetischLicht, Wärme,
Felder
Augen, Temperatursinnesorgane,
Elektrorezeptoren
akustischSchallOhren
ChemischflüssigGeschmackGeschmackssinnes-organe
gasförmigGeruchNase

Man kennt 5 wichtige Sinnesleistungen:
Sehen, Hören, Riechen, Schmecken, Tasten.

Sinnesorgane sind komplizierte Strukturen zur Wahrnehmung
und Auswertung von Reizen. Sie enthalten als wichtiges Element wenige
oder viele Sinneszellen. Diese haben je nach Organ eine unterschiedliche
Anatomie.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Abb. 57
 

Die 5 Sinne

 

_p-a130-

Als Sinneszellen in der Netzhaut (Retina) des Auges findet
man Stäbchen und Zapfen, die Licht wahrnehmen. Die Hörsinneszellen
besitzen oben ein Haarbüschel, das sich je nach Vibration bewegt.
Riechzellen im hinteren Nasenbereich reagieren auf gasförmige Stoffe.
Geschmacksrezeptoren auf der Zunge und im hinteren Mundbereich reagieren
auf flüssige oder feste Stoffe. Meissnersche
Tastkörperchen
in der Haut der Säugetiere reagieren auf
schnelle Berührung und freie Nervenendigungen nehmen Schmerz wahr.

Gehirns1

Genaue Untersuchungen über die Sinnesorgane,
ihre Funktion und ihr Zusammenhang mit dem Gehirn sind erst seit ca. 1950
möglich geworden, seit man Mikroelektroden entwickelt hat.

Dadurch hat man festgestellt, daß Sinnesorgane
und bestimmte Gehirnzentren eine Einheit bilden = sensorische Systeme.
Man spricht zum Beispiel vom Visuellen System
und meint Augen, die Sehbahn und das Sehzentrum des Gehirns.

Links ist das Großhirn eines Menschen mit den
Zentren für die Reizverarbeitung der 5 Sinne eingezeichnet.

Jedes sensorische Sytem benötigt Ketten von 3-4
Neuronen, um die Information in die Großhirnrinde zu befördern
(Augen = 3 Neuronen, Ohren= 4 Neuronen). Dabei werden alle sensorischen
Informationen über das Zwischenhirn (Thalamus) geleitet und dann
in das Großhirn. Je nach Lebensweise haben bestimmte Sinnesorgane
eine besondere Bedeutung für das Lebewesen.

Bei den meisten spielen die Augen eine besondere
Rolle und man findet in diesen Sinnesorganen z. B. beim Mensch auch die
meisten Sinneszellen.

Wir wollen uns hier nur mit den Lichtsinnesorganen (Augen)
beschäftigen.

3.2.2 Augen

Strukturen, die Licht wahrnehmen findet man von den
Einzellern bis zu den am höchsten entwickelten Vielzellern. Man kann
4 grundsätzliche Augentypen unterscheiden:

  1. Ocellen,
  2. Lochkamera-Augen (Becher-,Grubenaugen)
  3. Zusammengesetze Augen (Komplexaugen)
  4. Linsenaugen.

Die ersten 3 Formen findet man hauptsächlich
bei Wirbellosen. Linsenaugen bei Tintenfischen
und Wirbeltieren.

 

 

 

 


Abb. 58
 

Sinnesorgane und Gehirn

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Abb. 59
 

Augentypen

 

 

Augen1

Zwischen diesen Grundtypen gibt
es verschiedene Übergangsformen, besonders bei den Wirbellosen. Die
Ocellen können becherförmig eingestülpt sein ( = Pigmentbecherocelle)
oder als Grubenaugen vorliegen.

Ocellen,
z. B. bei den Hohltieren (Coelenterata), Polypen, Quallen, Anemonen können
nur unterschiedliche Lichtstärken wahrnehmen.

Lochkamera-Augen
(Becher- und Grubenaugen) findet man bei den Weichtieren (Molluska), Schnecken
und Tintenfischen. Damit entsteht ein mehr oder weniger scharfes, umgekehrtes
Bild.

Zusammengesetzte Augen
(Komplexaugen) sind bei den Insekten verbreitet. Dabei wird das Licht
in Kanäle geleitet (Ommatidien). Komplexaugen sind sehr empfindlich
für Bewegung. Detailreiche Bilder sind kaum möglich. Das Komplexauge
der Stubenfliege besteht aus ca. 2000 Einzelaugen, das der Libellen aus
bis zu 30 000.

Linsenaugen (Wirbeltiere
und Tintenfische) besitzen eine Linse und eine Netzhaut, auf der ein umgekehrtes,
scharfes Bild ensteht. Diese Augen haben auch Einrichtungen zur Scharfeinstellung
und kontrollieren den Lichteintritt.

Das menschliche Auge ist jedoch
nicht das komplexeste oder das am höchsten entwickelte Auge. Z. B.
die Netzhaut des Froschs ist höherentwickelt, so daß blitzschnelle
Bewegungen von Insekten wahrnehmbar sind, die der Mensch nicht erkennen
kann.

Auch bezüglich des Farbensehens sei erwähnt,
daß Honigbienen wie der Mensch ebenfalls 3 Farbrezeptoren besitzen,
verschiedene Krebsarten wie Hadrosqiulla perpasta in der Karibik
( siehe Bild links) besitzen sogar 6 Farbrezeptoren.

 

matshmp1

Hadrosqiulla perpasta

 

Das visuelle System des
Menschen
besteht aus Augen, Sehnerven, Thalamus (Zwischenhirn)
und Sehrinde (Großhirn) siehe Abb. 62.

In Zusammenarbeit mit dem Gehirn ist das Auge extrem
leistungsfähig.

Es kann nicht nur den Reiz Licht (hell-dunkel) wahrnehmen,
sondern auch >106 Farben. Weiterhin können Bewegungen
wahrgenommen werden und mit beiden Augen kann räumlich gesehen werden.

vis1

Die Bilder der Umgebung können nicht nur gesehen
sondern auch ausgewertet werden.
Dazu einige Beispiele:


Abb. 60
 

Komplexauge

 

moskito

eauge

Einzelaugen eines Komplexauges

 


Abb. 61
 

Linsenauge

 

esqui

 


Abb. 62
 

visuelles System

 

 

 


Beispiel 1

Beispiel 2

Beispiel 3

_a110-31
a110-11
Das Gehirn nimmt an, das Licht kommt von oben.
funf1

Blaue Bakterien oder?

 

In Abb.
63
sehen Sie verschieden Augen. Sie können
ja mal raten, um welche Tiere es sich handelt. Wenn Sie es genau wissen
wollen, finden Sie die Antwort in:

M0qlrkm5

http://www.ski.org/CWTyler_lab/Eyepage/index.html
oder hier. Wir wollen uns nun dieses bemerkenswerte
Sinnesorgan beim Menschen genauer ansehen.


Abb. 63
 

Augenrätsel

 

Weiterführende Quellen:

Elektrosensorenhttp://www.sbg.ac.at/ipk/avstudio/pierofun/ray/eod.htm
http://www.fiu.edu/~stoddard/electricfish.html
Sehen, Hören, Riechenhttp://www.hhmi.org/senses/
Sinnehttp://www4.tpgi.com.au/users/amcgann/body/senses.html

Erklärung
des Beispiels 3
: Die blauen Bakterien bilden
die Zahl
5! Und
ab sofort sehen Sie immer beim Betrachten
diese
5
!!!

Lösung des Augenrätsels:

1. Reihe von links nach rechts: Gottesanbeterin,
Zebra, Schlange, Seepferdchen, Siamkatze
2. Reihe von links nach rechts: Tokgecko, Springspinne, Mensch, Geier,
Ballonfisch
3. Reihe von links nach rechts: Elefant, Baumfrosch, Tiger, Raupe, Eule
4. Reihe von links nach rechts: Cirriped (Fisch aus dem roten Meer), Seemuschel,
Netzspinne, Octopus, Schmeißfliege

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