感觉系统/视觉系统/旧/感觉器官

视觉，或称视力，依赖于视觉系统的感觉器官或眼睛。眼睛的构造多种多样，复杂程度取决于生物体的需求。不同的构造具有不同的能力，对不同的波长敏感，具有不同的锐度，也需要不同的处理来理解输入，并且需要不同的数量才能最佳地工作。检测和破译电磁辐射的能力已证明是对大多数生命形式的宝贵资产，导致利用它的生物体存活率提高。在光线不足或完全没有光线的情况下，生命形式没有视觉的额外优势，最终导致视觉感觉器官萎缩，随后对其他感觉的依赖增加（例如，一些穴居动物、蝙蝠等）。有趣的是，视觉感觉器官似乎被调谐到光学窗口，光学窗口定义为通过大气到达地面的电磁辐射波长（300纳米到1100纳米）。下图显示了这一点。您可能会注意到存在其他“窗口”，一个红外窗口，在一定程度上解释了蛇的热“视觉”，以及一个射频（RF）窗口，目前已知没有生命形式能够检测到它。

随着时间的推移，进化产生了多种眼睛构造，其中一些构造已经进化了多次，对于具有相似生态位的生物体产生了相似性。有一个基本方面是基本相同的，无论物种或感觉器官类型的复杂性如何，那就是普遍使用称为视蛋白的光敏蛋白。虽然没有过多关注分子基础，但各种构造可以被归类为不同的组别

点眼

坑眼

针孔眼

透镜眼

折射性角膜眼

反射眼

复眼

最简单的眼睛构造使生物体能够简单地感知周围的光线，使生物体能够知道是否有光线。它通常只是一组光敏细胞聚集在一个点上，因此有时被称为点眼、眼点或眼点。通过添加更多角结构或凹陷点眼，生物体也获得了方向信息，这是图像形成的必要条件。这些被称为坑眼是迄今为止最常见的视觉感觉器官类型，在所有已知物种中超过95%的物种中都可以找到。

将这种方法推向显而易见的极端会导致坑变成一个巨大的结构，这会提高图像的清晰度，但会降低强度。换句话说，在强度或亮度和清晰度之间存在权衡。例如，鹦鹉螺，属于鹦鹉螺科的物种，被认为是活化石。它们是已知唯一具有这种类型眼睛的物种，被称为针孔眼，它与针孔相机或暗箱完全类似。此外，与更先进的相机一样，鹦鹉螺能够调整光圈的大小，从而分别增加或减少眼睛的分辨率，同时分别减少或增加图像亮度。像相机一样，解决强度/分辨率权衡问题的办法是包括一个透镜，一个将光聚焦到中心区域的结构，该区域通常具有更高的光传感器密度。通过调整透镜的形状并在其周围移动，以及控制光圈或瞳孔的大小，生物体可以适应不同的条件并专注于任何视觉场景中感兴趣的特定区域。最后，对已经提到的各种眼睛构造的升级是包括一个折射性角膜。具有这种结构的眼睛将眼睛总光力的三分之二委托给了角膜内部的高折射率液体，从而实现非常高的分辨率视觉。大多数陆地动物，包括人类，都具有这种特殊构造的眼睛。此外，存在透镜结构、透镜数量、光传感器密度、中央凹形状、中央凹数量、瞳孔形状等的多种变化，始终为了提高所讨论的生物体存活的机会。这些变化导致眼睛外观的多样性，即使在一个眼睛构造类别中也是如此。为了说明这一点，下面展示了一系列具有相同眼睛类别（折射性角膜眼）的动物的照片。

折射性角膜眼

例如，在软体动物中可以找到一种称为反射眼的透镜方法的替代方法。与使用透镜或透镜系统将光聚焦到眼睛后部的单个点的传统方法不同，这些生物体在眼睛腔体内具有类似镜子的结构，可以将光反射到中心部分，就像抛物面天线一样。虽然没有已知的具有反射眼的生物体能够形成图像，但至少有一种鱼类，鬼鱼（Dolichopteryx longipes），将其与“普通”带透镜的眼睛一起使用。

最后一组眼睛，在昆虫和甲壳类动物中发现，被称为复眼。这些眼睛由许多称为小眼的功能性亚单位组成，每个小眼都包含一个表面或前表面、一个透明的晶状体锥体和用于检测的光敏细胞。此外，每个小眼都由色素细胞隔开，确保进入的光线尽可能平行。每个小眼的输出的组合形成一个马赛克图像，其分辨率与小眼单元的数量成正比。例如，如果人类有复眼，那么眼睛将覆盖我们整张脸以保持相同的分辨率。需要注意的是，复眼的类型很多，但深入讨论这个主题超出了本文的范围。

不仅眼睛的类型不同，眼睛的数量也不同。正如您所知，人类通常有两只眼睛，而蜘蛛则有数量不等的眼睛，大多数物种有 8 只。通常，蜘蛛的不同对眼睛的大小也不同，不同的尺寸具有不同的功能。例如，在跳蛛中，两只较大的朝前眼睛赋予蜘蛛极佳的视力，主要用于瞄准猎物。6 只较小的眼睛分辨率要差得多，但可以帮助蜘蛛躲避潜在的危险。展示了跳蛛和狼蛛的眼睛的两张照片，以说明蛛形纲动物眼睛拓扑结构的可变性。

蜘蛛的眼睛拓扑结构
狼蛛
跳蛛