Die Entwicklung des Auges, Sehen und Tarnen

Man geht heute davon aus, dass die Augen in der Evolution offenbar unabhängig entstanden sind. Möglicherweise sind die sogar 40 bis 60 Mal „neu erfunden“ worden. Das lässt sich daraus schließen, da ähnliche Augenkonstruktionen bei Tiergruppen auftauchen, die nicht näher verwandt sind (Beispiel: Sowohl Wirbeltiere als auch Tintenfische haben Linsenaugen).

1) Flaches Auge: Besteht nur aus wenigen Sehzellen. Es entsteht kein Bild, die Unterscheidung zwischen Hell und Dunkel ist gegeben.

2) Grubenauge: Durch eine kleine Einbuchtung ist leichtes Richtungserkennen möglich.

3) Becherauge: Starkes Richtungserkennen durch stark gekrümmtes Auge.

4) Linsenauge: Divergente Lichtstrahlen die auf das Auge treffen werden auf der Netzhaut, dank einer Linse zur Konvergenz gebracht. Hohe Lichtausbeute.

Der Mensch verbraucht insgesamt etwa 25% seiner Energie fürs Sehen!

Augentypen
Lichtsinneszellen:
Bereits der Einzeller „Euglena“ besitzt einen Fotorezeptor zur Hell-Dunkel-Wahrnehmung. Höher entwickelte Lebewesen wie z.B. der Regenwurm besitzen am Körperende oder verstreute einzelne Lichtsinneszellen.
Linsenaugen:
Das Linsenauge ist die höchstentwickelte Art von Sehorganen. Ein mehrstufiger lichtbrechender Apparat sammelt das Licht und wirft es auf die Netzhaut, die nun zwei Arten von Sinneszellen enthält, Stäbchen und Zapfen. Die Einstellung auf Nah- und Fernsicht wird durch eine elastische Linse ermöglicht, die von Zonulafasern gestreckt bzw. gestaucht wird. Die besten Linsenaugen findet man bei Wirbeltieren.
Facettenaugen (Komplexaugen):
Facettenaugen setzen sich aus einer Vielzahl von Einzelaugen (Ommatidien) zusammen, von denen jedes acht Sinneszellen enthält. Jedes Einzelauge sieht nur einen winzigen Ausschnitt der Umgebung, das Gesamtbild ist ein Mosaik aus allen Einzelbildern. Die Anzahl der Einzelaugen kann zwischen einigen Hundert bis hin zu einigen Zehntausend liegen. Die Auflösung des Facettenauges ist durch die Anzahl der Einzelaugen begrenzt und ist daher weit geringer als die Auflösung des Linsenauges. Allerdings kann die zeitliche Auflösung bei Facettenaugen weit höher sein als bei Linsenaugen. Sie liegt etwa bei fliegenden Insekten bei 250 Bildern pro Sekunde, was etwa dem zehnfachen des menschlichen Auges entspricht.

Farben und ihre Bedeutung in der Biologie
Farben spielen in der Biologie eine bedeutende Rolle. So können zum Beispiel bestimmte Reize erst durch bestimmte Farben ausgelöst werden. Manche Farben verändern den Gemütszustand beim Menschen und manche Farben zeigen an, ob bestimmte Tiere oder Pflanzen giftig sind.

Farben als Warnsignale Um wirksam sein zu können, müssen Warnungen von allen Individuen gleichermaßen verstanden werden. Deshalb bedienen sich fast alle Tiere der gleichen Signalcodes. Einer der wichtigsten „Codes“ ist eine klar gegliederte schwarzgelbe Färbung. Dieses Muster ziert nicht nur den Feuersalamander, Bienen, Wespen und Hornissen, die von allen Insekten am wirkungsvollsten ihren Stachel einsetzen. Die Schwebefliege, eine zu den Nachtfaltern gehörende Gattung, ist gelbschwarz gemustert. Diese Insekten haben allerdings keinen Stachel, ihre Färbung ist ein Schwindel. Mit der Giftmaskerade verhindern sie Angriffe von Vögeln, die sie sonst vielleicht fressen würden. Die Ähnlichkeit der Schwebfliegen mit Wespen ist verblüffend (Siehe Bilder).

Tarnung und Täuschung Das Nachahmen von bestimmten Verhalten wird unter dem Namen "Mimikry" zusammengefasst. Mimikry (vom englischen mimicry = "nachahmen, mimen) bezeichnet nichts anderes als eine angeborene Form der Tarnung um Signalempfänger durch nachgeahmte Signale zu täuschen. Dies muss aber nicht zwangsläufig durch Farbtäuschung passieren.
Der deutsch-brasilianische Biologe Johann Friedrich Theodor Müller (1821-1897) fand bei seinen Beobachtungen von Schmetterlingen heraus, dass gleich aussehende Tiere nicht immer derselben Gattung angehören mussten. Im Laufe der Evolution hatten sich ungenießbare Schmetterlinge eine gemeinsame Warntracht zugelegt, damit die Fressfeinde sie nicht mehr auseinander halten konnten. So musste der Fressfeind nur bei einem Tier die schlechte Erfahrung machen und mied in Zukunft alle gleich aussehenden Tiere. Hiervon profitieren beide Arten.

Selbst in der Molekularbiologie ist Mimikry kein unwesentliches Thema. Manche Krankheitserreger ähneln an der Oberfläche gesunden Zellen. Dies stellt für den Erreger eine Tarnung gegenüber Immunkompetenten Zellen dar, denen das Erkennen der Keime als Fremdstruktur somit erschwert wird. Werden diese Moleküle trotzdem vom Immunsystem als Antigen erkannt, kann sich die darauf folgende Immunreaktion nicht nur gegen den Erreger, sondern auch gegen körpereigenes Gewebe richten. Dieser Vorgang wird auch Kreuzreaktion genannt und gilt als Ursache für die Entwicklung von Autoimmunerkrankungen.

Farben als Kommunikationsmittel
Menschen können z.B.: männliche und weibliche Blaumeisen kaum bis nicht unterscheiden. Vögel untereinander sehen aber das blaue Köpfchen der männlichen Blaumeise ultraviolett leuchtend. Je älter und stärker ein Blaumeisen-Männchen ist, desto stärker leuchtet das Köpfchen. Darauf wird besonders bei der Paarung geachtet.

Bei einem Experiment, wurde ein rotes Knäuel und eine Rotkehlchen-Attrappe ohne Rotfärbung (Junge Rotkehlchen weißen noch keine Rotfärbung auf, Anm.) auf einem Baum befestigt. Ein echtes Rotkehlchenmännchen stürzte sich gleich nach dem entdecken der Eindringlinge auf das rote Knäuel. Die Rotkehlchen-Attrappe blieb unberührt. Daraus lässt schließen, dass die Farbe „Rot“ für die Rotkehlchen einen Schlüsselreiz auslöst. Sie lassen sich also nicht von der Gestalt ihres Gegners irritieren sondern achten bewusst auf die Farbe. Die Rot Brust einen weiblichen Rotkehlchens reflektiert Ultraviolettes Licht und wird unter Rotkehlchen blau wahrgenommen. Die Brust einen männlichen Rotkehlchen dagegen reflektiert kein UV-Licht und erscheint rot.

Die meisten Säugetiere haben nur 2 Farbrezeptoren. Hunde sehen Blau bis Gelb aber Rot und Grün erscheinen ihnen grau (Siehe letzte Seite). Für ihre Kommunikation ist im Gegensatz zu den meisten anderen Tieren Farbe kaum wichtig.

Vögel können sehr gut Farbe sehen. Alle für sie essbaren Früchte erscheinen für sie bunt gefärbt. Vögel haben auch einen vierten Farbrezeptor, mit dem sie UV-Licht sehen können. Damit spüren sie Nahrung auf oder erkennen für Menschen unsichtbare Ultraviolette Zeichnung auf den Gefiedern anderer Vögel.

Bienen können ebenfalls UV-Licht sehen. Dafür sind die Rot-blind. Rote Blüten, wie etwa Mohn werden aber auch von Bienen angeflogen. Der Grund: Auch Mohn wirft UV-Licht zurück. Die Mohnblüten erscheinen für die Bienen blau-rot. In den Tropen gibt es aber auch rote Blüten, die kein UV-Licht reflektieren. Diese Blüten werden von Bienen glatt verweigert. Sie sind aber auch nicht für Bienen, sondern für Kolibris bestimmt.