fényérzékek

a látást az állatok használják a környezetük elrendezésének meghatározására, ezért ez az érzékelés különösen fontos a mozgás szempontjából. A jó felbontású szemekkel rendelkező állatoknál a látás felhasználható a tárgyak geometriai megjelenésük alapján történő azonosítására; ehhez azonban olyan kifinomult agyra van szükség, amely megtalálható a gerincesekben, a lábasfejű puhatestűekben, például a polipokban és a magasabb ízeltlábúakban, például a méhekben és az ugró pókokban. Minden látás vagy fotorecepció olyan fotoreceptorokra támaszkodik, amelyek egy speciális, rodopszin néven ismert fényérzékelő molekulát tartalmaznak. A rodopszin elektromágneses sugárzást észlel—a 400-700 nanométer (1 nm = 10−9m) hullámhosszúságú fényt. Vannak olyan állatok, amelyek képesek érzékelni az infravörös sugárzást (700 nm-nél nagyobb hullámhossz); például egyes kígyók infravörös sugárzást használnak a melegvérű Zsákmány felkutatására, egyes bogarak pedig erdőtüzek érzékelésére. Az infravörös hullámhosszokat érzékelő állatok azonban ezt olyan receptorokkal teszik, amelyek érzékelik a hőt vagy a mechanikai tágulást, nem pedig fotoreceptorokkal.

a fotoreceptorok rodopszin molekulája egy opszin nevű fehérjéből áll, amely hét hélixen terül el a sejtmembránon. Amikor a retina elnyeli a fény fotonját, megváltoztatja annak konfigurációját (a hajlított 11-cisz formától az egyenes all-transz formáig), elindítva egy sor molekuláris reakciót, amelyek néhány milliszekundumon belül az ionok áramlásának megváltozásához vezetnek a sejtmembránon keresztül. A gerinceseknél a fény a nátriumcsatornák bezáródását okozza, míg a legtöbb gerinctelennél a fény a nátriumcsatornák megnyitását eredményezi. Az opszin molekula egyik funkciója a kromofor csoport “hangolása”, hogy reagáljon egy adott hullámhosszra. Így a különböző opsinok különböző aminosav-szekvenciákkal lehetővé teszik egy szervezet számára, hogy különböző spektrális válaszokkal rendelkező receptorokkal rendelkezzen; ez a színlátás alapja. Az emberekben az éjjellátáshoz használt rudak, amelyek érzékenyek az egyes fotonokra, maximálisan érzékenyek a kék-zöld fényre (496 nm), és a kúpok három osztálya, amelyek nappali fényben közvetítik a színlátást, maximálisan érzékenyek a kék (419 nm), a zöld (531 nm) és a piros (558 nm) fényre. A méhekben, amelyek szintén rendelkeznek színlátással, a három maxima a rövidebb hullámhossz felé tolódik el—ultraibolya (344 nm), kék (436 nm) és zöld (556 nm). Az ultraibolya receptorok megtalálhatók a madarakban és a halakban is.

sok gerinctelen képes látni és elemezni a polarizált fényt. A polarizáció a légköri szóródásból és a sima felületeken, például a vízben való visszaverődésből ered. Polarizált fényben az összes foton elektromos mezője ugyanabban a síkban rezeg; ezt fotoreceptorok detektálhatják, ha a molekulák megfelelően vannak igazítva. A gerinctelen receptorok kiálló mikrovillus szerkezete ezt lehetővé teszi. Sok rovar polarizációt használ a nap irányának meghatározására, amikor az ég felhős, mások pedig a vízfelületek észlelésére használják.

a szem optikai rendszerei a fény származási irányának megfelelően bontják le a fényt, és így olyan képeket alkotnak, amelyek navigációra és mintafelismerésre használhatók. Körülbelül 10 módja van a képek kialakításának, beleértve a lyukakat, a lencséket és a tükröket. Ezek közül a gerincesek és a lábasfejűek egykamrás “kameratípusú” szemei rendelkeznek a legjobb felbontással. Az emberi szem képes megoldani csíkok egymástól 1 perc ív (1/60 1 db) egymástól; ez sokszor jobb, mint a méh összetett szeme, amely képes megoldani a 2,8-5,4-től távol eső tárgyakat.