Existuje deset různých očních rozvržení—opravdu každý technologický způsob zachycení optického obrazu běžně používá lidské bytosti, s výjimkou zoom a Fresnelovy čočky, se vyskytují v přírodě. Typy očí lze rozdělit na „jednoduché oči“, s jedním konkávním fotoreceptivním povrchem, a“ složené oči“, které obsahují řadu jednotlivých čoček rozložených na konvexním povrchu. Všimněte si, že „jednoduché“ neznamená sníženou úroveň složitosti nebo ostrosti. Jakýkoli typ oka lze skutečně přizpůsobit téměř jakémukoli chování nebo prostředí. Jediným omezením specifickým pro typy očí je rozlišení-fyzika složených očí jim brání v dosažení rozlišení lepšího než 1°. Také superpoziční oči mohou dosáhnout větší citlivosti než apoziční oči, takže jsou vhodnější pro tmavé obydlí. Oči se také dělí do dvou skupin na základě jejich fotoreceptorů je mobilní konstrukce, s fotoreceptorových buněk buď cilliated (jako u obratlovců) nebo rhabdomeric. Tyto dvě skupiny nejsou monofyletické; cnidaria má také ciliated buňky, a někteří plži, stejně jako některé annelids mají oba.
některé organismy mají fotosenzitivní buňky, které nedělají nic jiného než detekují, zda je okolí světlé nebo tmavé, což je dostatečné pro strhávání cirkadiánních rytmů. Nejsou považovány za oči, protože jim chybí dostatečná struktura, která by mohla být považována za orgán, a nevytvářejí obraz.
Non-složené oči
Jednoduché oči jsou spíše všudypřítomné, a sklo-ložiska oči se vyvinuly nejméně sedmkrát v obratlovci, hlavonožci, kroužkovci, korýši a cubozoa.
Pit oči
Pit oči, také známý jako stemma, jsou oční skvrny, které mohou být nastaveny do jámy snížit úhly světla, které vstupuje a ovlivňuje oka-místo, aby organismus odvodit úhel dopadajícího světla. Tyto základní formy, které byly nalezeny u asi 85% kmenů, byly pravděpodobně předchůdci pokročilejších typů „jednoduchých očí“. Jsou malé a obsahují až asi 100 buněk pokrývajících asi 100 µm. Směrovost může být zlepšena zmenšením velikosti otvoru, začleněním reflexní vrstvy za receptorové buňky nebo naplněním jámy refraktilním materiálem.
Pit vipers vyvinuli jámy, které fungují jako oči snímání tepelné infračervené záření, kromě jejich optické vlnové délce oči jako u jiných obratlovců (viz infračervené snímání v hady). Orgány pit jsou však vybaveny receptory poněkud odlišnými od fotoreceptorů, konkrétně specifickým přechodným kanálem potenciálního receptoru (TRP kanály) zvaným TRPV1. Hlavní rozdíl spočívá v tom, že fotoreceptory jsou receptory spojené s G-proteinem, ale TRP jsou iontové kanály.
Sférické čočky, oko
rozlišení jámy očí může být výrazně lepší začleněním materiálu s vyšším indexem lomu tvoří čočky, které mohou výrazně snížit poloměr rozostření setkal—tedy zvýšení rozlišení získat. Nejzákladnější forma, pozorovaná u některých plžů a prstenců, se skládá z čočky jednoho indexu lomu. Mnohem ostřejší obraz lze získat pomocí materiálů s vysokým indexem lomu, které klesají k okrajům; to snižuje ohniskovou vzdálenost a umožňuje tak vytvoření ostrého obrazu na sítnici. To také umožňuje větší clonu pro danou ostrost obrazu, což umožňuje více světla vstoupit do čočky; a plošší čočka, což snižuje sférickou aberaci. Taková nehomogenní čočka je nezbytná pro to, aby ohnisková vzdálenost klesla z přibližně 4násobku poloměru čočky na 2,5 poloměru.
Heterogenní oči se vyvinuly nejméně devětkrát: čtyři nebo více krát v plžů, jednou v buchanky, jednou v kroužkovců, jednou v hlavonožci, a jednou v chitons, které mají aragonit čočky. Žádné existující vodní organismy mají homogenní čočky; pravděpodobně evoluční tlak pro heterogenní objektiv je dost velký pro tuto fázi rychle „vyrostl“.
toto oko vytváří obraz, který je dostatečně ostrý, že pohyb oka může způsobit významné rozmazání. Aby se minimalizoval účinek pohybu očí během pohybu zvířete, většina takových očí má stabilizující oční svaly.
ocelli hmyzu nesou jednoduchou čočku, ale jejich ohnisko obvykle leží za sítnicí; v důsledku toho nemohou tvořit ostrý obraz. Ocelli (pit-typ očí členovců) rozostření obrazu přes celou sítnici, a jsou proto vynikající v reakci na rychlé změny v intenzitě světla v celém zorném poli; tato rychlá reakce je dále urychlen velkých nervových svazků, které rush informace do mozku. Zaostřování obrazu by také způsobit, že sun je obrázek, který bude zaměřen na několik receptorů, s možností poškození pod intenzivní světlo; stínění receptory by zablokovat nějaké světlo, a tím snížit jejich citlivost.Tato rychlá reakce vedlo k doporučení, že ocelli hmyzu se používají hlavně v letu, protože mohou být použity k detekci náhlé změny, která cesta je nahoru (protože světlo, zvláště UV záření, které je absorbováno vegetace, obvykle pochází z výše).
více čoček
některé mořské organismy nesou více než jednu čočku; například copepod Pontella má tři. Vnější má parabolický povrch, který zabraňuje účinkům sférické aberace a zároveň umožňuje vytvoření ostrého obrazu. Další copepod, Copilia, má v každém oku dvě čočky, uspořádané jako v dalekohledu. Taková uspořádání jsou vzácná a špatně pochopená, ale představují alternativní konstrukci.
Více objektivy jsou vidět v některých lovci, jako jsou orli a skákání pavouky, které mají lomu rohovky: tyto mají negativní objektivu, zvětšení pozorovaného obrazu až o 50% oproti receptor buňky, čímž se zvyšuje jejich optické rozlišení.
Lomu rohovky
V očích většiny savců, ptáků, plazů, a většina ostatních suchozemských obratlovců (spolu s pavouci a některé larvy hmyzu) sklivec má vyšší index lomu než vzduch. Obecně není čočka sférická. Sférické čočky produkují sférickou aberaci. V refrakčních rohovkách je tkáň čočky korigována nehomogenním materiálem čočky (viz luneburgova čočka) nebo asférickým tvarem. Zploštění objektivu má nevýhodu; kvalita vidění je snížena od hlavní linie zaostření. Zvířata, která se vyvinula se širokým zorným polem, mají tedy často oči, které využívají nehomogenní čočku.
jak bylo uvedeno výše, refrakční rohovka je užitečná pouze z vody. Ve vodě je malý rozdíl v indexu lomu mezi sklovitou tekutinou a okolní vodou. Proto tvorové, kteří se vrátili do vody-například tučňáci a tuleni-ztrácejí svou vysoce zakřivenou rohovku a vracejí se k vidění založenému na čočkách. Alternativním řešením, které nesou někteří potápěči, je mít velmi silně zaostřenou rohovku.
Reflektor oči
alternativou k objektivu je na linku uvnitř oka s „zrcadla“, a odrážet obraz zaměřit se na centrální bod. Povaha těchto očí znamená, že pokud bychom chtěli nahlédnout do zornice oka, jeden by vidět stejný obraz, který organismus by vidět, odráží zpět ven.
Mnoho malých organismů, jako jsou vířníci, klanonožci a ploštěnci použití těchto orgánech, ale tyto jsou příliš malé, aby produkovat použitelné obrázky. Některé větší organismy, jako jsou hřebenatky, také používají reflektorové oči. Mušle Pekten má až 100 milimetrových reflektorových očí lemujících okraj pláště. Detekuje pohybující se objekty, jak procházejí po sobě jdoucími čočkami.
existuje nejméně jeden obratlovec, strašidlo, jehož oči zahrnují reflexní optiku pro zaostření světla. Každý z obou očí spookfish sbírá světlo z obou nad a pod; světlo přicházející shora je zaměřena objektivu, při které přichází zdola, zakřivené zrcadlo, skládá se z mnoha vrstev malé odrazné desky vyrobené krystaly guaninu.
složené oči
Složené oko se může skládat z tisíců jednotlivých fotoreceptorů jednotky nebo ommatidia (ommatidium, singulární). Vnímaný obraz je kombinací vstupů z četných ommatidií (jednotlivých „očních jednotek“), které jsou umístěny na konvexním povrchu, a tak směřují mírně odlišnými směry. Ve srovnání s jednoduchými očima mají složené oči velmi velký úhel pohledu a mohou detekovat rychlý pohyb a v některých případech polarizaci světla. Protože jednotlivé čočky jsou tak malé, účinky difrakce omezit možné rozlišení, které lze získat (za předpokladu, že nebudou fungovat jako phased arrays). Tomu lze čelit pouze zvýšením velikosti a počtu čoček. Vidět s rozlišením srovnatelné s naší jednoduché oči, lidé by vyžadovaly velmi velké složené oči, kolem 11 m (36 ft) v okruhu.
Složené oči spadají do dvou skupin: apozici oči, které tvoří více invertované obrázky, a superpozice oči, které tvoří jeden vzpřímený obraz. Složené oči jsou běžné u členovců, kroužkovců a některých mlžů. Složené oči u členovců rostou na jejich okraji přidáním nových ommatidií.
Apozici oči
Apozici oči jsou nejčastější formou oči a jsou pravděpodobně původní podobě složených očí. Nacházejí se ve všech skupinách členovců, i když se v tomto kmeni mohli vyvinout více než jednou. Některé annelids a mlži mají také apozice oči. Oni jsou také posedlí Limulus, krab podkovy, a existují návrhy, že jiné cheliceráty vyvinuly své jednoduché oči redukcí ze složeného výchozího bodu. (Zdá se, že některé housenky vyvinuly složené oči z jednoduchých očí opačným způsobem.)
apozice oči pracují tak, že shromažďují řadu obrazů, jeden z každého oka a kombinují je v mozku, přičemž každé oko obvykle přispívá jediným bodem informace. Typické apozici oko má čočky soustředí světlo z jednoho směru na rhabdom, zatímco světlo z jiných směrů absorbuje temné zdi ommatidium.
superpoziční oči
druhý typ se nazývá superpoziční oko. Superpoziční oko je rozděleno do tří typů:
- světlo,
- že odráží a
- parabolická superpozice
refrakční superpozice oko má mezeru mezi objektivem a rhabdom, a žádné boční stěny. Každý objektiv bere světlo pod úhlem ke své ose a odráží jej ve stejném úhlu na druhé straně. Výsledkem je obraz v polovině poloměru oka, kde jsou špičky rhabdomů. Tento typ složené oko, pro které existuje minimální velikost, pod kterou účinné superpozice nemůže nastat, je obvykle nalézt v noční hmyz, protože to může vytvářet obrazy až 1000 krát jasnější než ekvivalentní apozici oči, i když za cenu snížení rozlišení. V parabolická superpozice složené oko typ, viděl ve členovců, jako jsou jepice, parabolické plochy uvnitř každého aspektu soustředit světlo z reflektoru na senzoru pole. Korýši s dlouhým tělem, jako jsou krevety, krevety, raci a humři, mají samy odrážející superpoziční oči, které mají také průhlednou mezeru, ale místo čoček používají rohová zrcátka.
Parabolická superpozice
Tento typ oko funkce tím, lomem světla, pak pomocí parabolické zrcadlo zaměřit obrazu; spojuje v sobě funkce, superpozice a apozici oči.
Ostatní
jiný druh složeného oka, nalezený u mužů řádu Strepsiptera, používá řadu jednoduchých očí-očí, které mají jeden otvor, který poskytuje světlo pro celou sítnici vytvářející obraz. Několik z těchto oček dohromady tvoří strepsipteranové složené oko, které je podobné „schizochroálním“ složeným očím některých trilobitů. Protože každé očko je jednoduché oko, vytváří obrácený obraz; tyto obrazy jsou kombinovány v mozku a tvoří jeden jednotný obraz. Protože otvor očka je větší než fazety složeného oka, toto uspořádání umožňuje vidění za nízkých úrovní světla.
Dobří letci, jako jsou mouchy nebo včely, nebo kořist-chytání hmyzu např. kudlanka nábožná nebo vážky, které mají specializované zóny ommatidia organizované do fovea oblasti, která dává ostrý zrak. V akutní zóně jsou oči zploštělé a fazety větší. Zploštění umožňuje více ommatidií přijímat světlo z místa, a proto vyšší rozlišení. Černá skvrna, která je vidět na složených očích takového hmyzu, který se vždy dívá přímo na pozorovatele, se nazývá pseudopupil. K tomu dochází, protože ommatidie, které člověk pozoruje „čelně“ (podél jejich optických os), absorbují dopadající světlo, zatímco ty na jedné straně to odrážejí.
existují některé výjimky z výše uvedených typů. Některé druhy hmyzu mají tzv. single lens složené oko, přechodný typ, který je něco mezi superpozice typu multi-objektiv složené oči a jeden objektiv očí u zvířat s jednoduchým oči. Pak je tu mysid krevety, Dioptromysis paucispinosa. Krevety má oko refrakční superpozice typu, v zadní části za to v každé oko je jeden velký aspekt, který je třikrát v průměru ostatním do očí a za to je zvětšenou krystalickou kužel. To promítá vzpřímený obraz na specializované sítnici. Výsledné oko je směs jednoduchého oka uvnitř složeného oka.
jiná verze je složené oko často označované jako „pseudofaceted“, jak je vidět v Scutigera. Tento typ oka se skládá z clusteru četné ommatidia na každé straně hlavy, organizované způsobem, který se podobá skutečné složené oko.
tělo Ophiocoma wendtii, typu křehké hvězdy, je pokryto ommatidií a mění celou kůži na složené oko. Totéž platí pro mnoho chitonů. Trubky nohy z mořských ježků obsahují světločivná proteiny, které dohromady působí jako složené oko; nedostatek screening pigmenty, ale mohou detekovat směr světla do stínu jeho neprůhledné tělo.
živiny
ciliární tělo je trojúhelníkové ve vodorovném řezu a je potaženo dvojitou vrstvou, ciliárním epitelem. Vnitřní vrstva je průhledná a pokrývá sklovité tělo a je spojitá z nervové tkáně sítnice. Vnější vrstva je vysoce pigmentovaná, spojitá s retinálním pigmentovým epitelem a tvoří buňky dilatačního svalu.
sklovina je průhledná, bezbarvá želatinová hmota, která vyplňuje prostor mezi oční čočkou a sítnicí lemující zadní část oka. Vyrábí se určitými sítnicovými buňkami. To je poměrně podobné složení rohovky, ale obsahuje velmi málo buněk (hlavně fagocyty, které odstraní nežádoucí buněčné nečistoty v zorném poli, stejně jako hyalocytes z Balazs povrchu sklivce, což zpracovat kyselinu hyaluronovou), žádné krevní cévy, a 98-99% jeho objemu je voda (oproti 75% v rohovce) se solemi, cukry, vitrosin (typ kolagenu), síť kolagenu typu II vlákna s mukopolysacharidů kyselina hyaluronová, a také širokou škálu proteinů v mikro množství. Úžasně, s tak malou pevnou hmotou, pevně drží oko.