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Augenbaukasten

Superauge Katze – Sehen trotz Dunkelheit

Durst. Mit müden Augen krieche ich aus dem Bett, taste mich vorsichtig an der Wand entlang. Wo ist der Lichtschalter? Ein paar Zentimeter noch. Da huscht unsere Katze pfeilschnell an mir vorbei durch die halb geöffnete Zimmertür nach draußen. Die findet den Weg auch im Dunkeln. Warum – das erfahrt ihr hier.

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In diesem Beispiel wird das Sehvermögen eines Nautilus mit dem eines Menschen bei Tag verglichen. Der Nautilus verfügt über ein Blasenauge mit ca. 100.000 Stäbchen pro Quadratmillimeter. Zapfen zum Farbensehen besitzt dieser relativ primitiver Kopffüßer nicht. Das Blasenauge verleiht dem Nautilus schon ein gewisses Formen- und Bildsehen. Jedoch ist das Bild schwarz-weiß, lichtschwach und nicht sehr scharf.

Experimente mit dem Augenbaukasten

Was sieht ein Regenwurm? Welche Farben nimmt ein Hund wahr? Wie muss ein Auge gebaut sein, um bei Dunkelheit sehen zu können? Mit dem Augenbaukasten kann man die Welt durch die Augen von verschiedenen Lebewesen wahrnehmen und mit der menschlichen Sehfähigkeit vergleichen.

1. Augenwahl

Detailaufnahme des Augenbaukastens: Auswahlmenü Augentyp

In diesem Bereich stehen verschiedene Lebewesen und damit die dazugehörigen Augen zur Auswahl. Der Regenwurm (1) kann unterschiedliche Helligkeiten mit lichtempfindlichen Zellen wahrnehmen.

Die Qualle (2) verfügt über Flachaugen. Ein Flachauge besteht aus einer Ansammlung von dicht beieinanderliegenden lichtempfindlichen Zellen.

Die Napfschnecke (3), ein Meeresbewohner, besitzt Grubenaugen. Grubenauge ähneln Flachaugen in ihrem Aufbau. Durch die Einbuchtung lässt sich mit einem Grubenauge nun aber zusätzlich die Richtung bestimmen, aus der das Licht kommt.

Der Nautilus (4) ist ein im Meer lebender Kopffüßer, der in einem großen, schneckenhausförmigen Schutzpanzer lebt. Funde haben gezeigt, dass sich die Bauweise des Nautilus seit ungefähr 200 Millionen Jahren kaum verändert hat. Das "lebende Fossil" Nautilus besitzt Blasenaugen. Wie eine Lochkamera bündeln sie das Licht durch eine enge Öffnung.

Den Wirbeltieren verschafft die Linse in ihren Linsenaugen ein schärferes, lichtstärkeres Bild. Hier stehen Hund (5), Katze (6) und Mensch (7) zur Auswahl.

Schaltet man auf "Freier Wahl" (8), kann man sich einen Augentyp aussuchen und diesen mittels der Schieberegler verändern.

2. Augentyp

Detailaufnahme des Augenbaukastens: Bestimmung des Augentyps

Das einfachste Sehorgan ist die lichtempfindliche Zelle (1). Zunehmend komplexere Augentypen sind das Flachauge (2), das Grubenauge (3), das Blasenauge (Bild 4) und das Linsenauge (5, 6).

Das Sehvermögen dieser Augen ist höchst unterschiedlich. Manche Augen können nur Helligkeiten wahrnehmen, andere wiederum sehen Schatten und Konturen. Ein wirklich scharfes und gleichzeitig lichtstarkes Bild erzeugt nur ein Linsenauge. Mit einer größeren Linse und weit geöffneten Iris verbessert sich das Helligkeitsempfinden.

3. Stäbchen und Zapfen

Die Stäbchen sind für die Helligkeitswahrnehmung verantwortlich; die Zapfen ermöglichen das Farbensehen. Im virtuellen Augenbaukasten lässt sich deren Anzahl pro Quadratmillimeter per Schieberegler einstellen.

Detailaufnahme des Augenbaukastens: Schieberegler zur Bestimmung der Zapfen- und Stäbchenanzahl

Die Anzahl der Zapfenarten und welche Farben sie wahrnehmen, variieren im Tierreich stark. Der Mensch z.B. besitzt drei Zapfenarten, die jeweils vor allem rotes, grünes und blaues Licht wahrnehmen. Aus der Mischung der verschiedenen Farbanteile entsteht das gesamte Farbspektrum. Manche Tiere haben nur zwei Zapfenarten, wie z.B. Hunde, die Rot nicht als eigene Farbe erkennen können.

Im Auge ist die Anzahl der Stäbchen und Zapfen nicht gleichmäßig verteilt. Die höchste Konzentration der Zapfen auf der Netzhaut ist zumeist genau gegenüber des Linsenapparats. Beim Menschen befindet sich dort der sogenannte "gelbe Fleck" – ein Bereich, in dem besonders viele Zapfen vorhanden sind, wodurch das Auflösungsvermögen – also das Vermögen scharf zu sehen – besonders groß ist.

4. Bildauswahl

Hier kann zwischen drei verschiedenen Tageszeiten gewählt werden: Tag, Dämmerung oder Nacht.

5. Ergebnisauswertung

Die drei Bilder im unteren Teil des Augenbaukastens veranschaulichen die gewählten Optionen. Das erste Bild zeigt, was wir Menschen zu der jeweiligen Tageszeit sehen können. Im zweiten Bild wird der Querschnitt des gewählten Augentyps, der Lichteinfall sowie die Verteilung der Stäbchen und Zapfen auf der Netzhaut in Form einer animierten Infografik visualisiert. Das dritte Bild lässt uns durch die Augen des gewählten Tieres blicken.

Preisgekrönte Projekte
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