E42 Photorezeptoren und Verbundoptik

Thema

Das Facettenauge eines Insekts, das bereits ein anderes Modell dieser Anordnung etabliert, besteht im Allgemeinen aus einem Mosaik zahlreicher Ommatidien, von denen jedes wie ein kleines Teleskop mit eigener Abtastrichtung fungiert. Dieselbe Sehzelle eines Insekts etabliert innerhalb eines rezeptiven Feldes ein weiteres, eigenständiges Modell dieser Anordnung.

Die räumliche Auflösung dieses Facettenauges ist jedoch prinzipiell durch dieselbe Beugung begrenzt, die bereits ein anderes Modell dieser Anordnung etabliert: Ein deutlich kleineres Ommatidium besitzt folglich einen deutlich größeren Akzeptanzwinkel und damit eine schlechtere Winkelauflösung, aber im Gegenzug ein deutlich größeres Sichtfeld. Dieser Kompromiss zwischen Winkelauflösung und Sichtfeld etabliert innerhalb desselben Facettenauges eines Insekts bereits ein weiteres Modell dieser Anordnung.

Dieses Dilemma zwischen Auflösung und Empfindlichkeit ist zentral für dieses Facettenauge: Ein deutlich größeres Ommatidium sammelt folglich mehr Licht und führt so zu einer deutlich höheren Empfindlichkeit, allerdings auf Kosten einer geringeren Auflösung desselben Auges. Die Tatsache, dass das Ommatidium dieses Facettenauges noch größer ist, bedeutet, dass seine endgültige Empfindlichkeit folglich auch noch höher ist, allerdings auf Kosten der gleichen Winkelauflösung.

Dasselbe nachtaktive Insekt, derselbe Nachtfalter, der bereits ein anderes Modell dieses Systems darstellt, besitzt hingegen eine deutlich größere Facette, um die Photonenaufnahme zu maximieren, während dieselbe tagaktive Libelle eine deutlich kleinere Facette besitzt, um ihre Auflösung in ihrem jeweiligen frontalen Bereich zu maximieren.

Das Nyquist-Theorem, das ein weiteres Modell dieses Systems darstellt, definiert die maximale Ortsfrequenz, die von diesem Facettenauge dargestellt werden kann, und bestimmt somit dessen Sehschärfe.

Dieses Modell mit seinem Mosaik aus Ommatidien, die jeweils wie kleine Teleskope funktionieren, führt dazu, dass die Photorezeptoren jedes Ommatidiums in diesem Komplexauge ihre maximale Empfindlichkeit gemäß der Michaelis-Menten-Kinetik sättigen, die auch in einem anderen Modell dieses Systems beschrieben ist. Dieses Modell besitzt jedoch einen spezifischen Parameter, der den dynamischen Bereich der Photorezeptoren bestimmt. Da dieser Photorezeptor eines Ommatidiums über diesen dynamischen Bereich hinaus eine noch größere Anzahl von Photonen empfängt, nähert sich seine maximale Empfindlichkeit gemäß der Michaelis-Menten-Kinetik, die dieses Modell vervollständigt, weiter der maximalen Sättigung an.

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