感覺系統/視覺系統/舊/感覺器官

視覺，或稱視力，依賴於視覺系統的感覺器官或眼睛。眼睛的構造多種多樣，複雜程度取決於生物體的需求。不同的構造具有不同的能力，對不同的波長敏感，具有不同的銳度，也需要不同的處理來理解輸入，並且需要不同的數量才能最佳地工作。檢測和破譯電磁輻射的能力已證明是對大多數生命形式的寶貴資產，導致利用它的生物體存活率提高。在光線不足或完全沒有光線的情況下，生命形式沒有視覺的額外優勢，最終導致視覺感覺器官萎縮，隨後對其他感覺的依賴增加（例如，一些穴居動物、蝙蝠等）。有趣的是，視覺感覺器官似乎被調諧到光學視窗，光學視窗定義為透過大氣到達地面的電磁輻射波長（300奈米到1100奈米）。下圖顯示了這一點。您可能會注意到存在其他“視窗”，一個紅外視窗，在一定程度上解釋了蛇的熱“視覺”，以及一個射頻（RF）視窗，目前已知沒有生命形式能夠檢測到它。

隨著時間的推移，進化產生了多種眼睛構造，其中一些構造已經進化了多次，對於具有相似生態位的生物體產生了相似性。有一個基本方面是基本相同的，無論物種或感覺器官型別的複雜性如何，那就是普遍使用稱為視蛋白的光敏蛋白。雖然沒有過多關注分子基礎，但各種構造可以被歸類為不同的組別

點眼

坑眼

針孔眼

透鏡眼

折射性角膜眼

反射眼

複眼

最簡單的眼睛構造使生物體能夠簡單地感知周圍的光線，使生物體能夠知道是否有光線。它通常只是一組光敏細胞聚集在一個點上，因此有時被稱為點眼、眼點或眼點。透過新增更多角結構或凹陷點眼，生物體也獲得了方向資訊，這是影像形成的必要條件。這些被稱為坑眼是迄今為止最常見的視覺感覺器官型別，在所有已知物種中超過95%的物種中都可以找到。

將這種方法推向顯而易見的極端會導致坑變成一個巨大的結構，這會提高影像的清晰度，但會降低強度。換句話說，在強度或亮度和清晰度之間存在權衡。例如，鸚鵡螺，屬於鸚鵡螺科的物種，被認為是活化石。它們是已知唯一具有這種型別眼睛的物種，被稱為針孔眼，它與針孔相機或暗箱完全類似。此外，與更先進的相機一樣，鸚鵡螺能夠調整光圈的大小，從而分別增加或減少眼睛的解析度，同時分別減少或增加影像亮度。像相機一樣，解決強度/解析度權衡問題的辦法是包括一個透鏡，一個將光聚焦到中心區域的結構，該區域通常具有更高的光感測器密度。透過調整透鏡的形狀並在其周圍移動，以及控制光圈或瞳孔的大小，生物體可以適應不同的條件並專注於任何視覺場景中感興趣的特定區域。最後，對已經提到的各種眼睛構造的升級是包括一個折射性角膜。具有這種結構的眼睛將眼睛總光力的三分之二委託給了角膜內部的高折射率液體，從而實現非常高的解析度視覺。大多數陸地動物，包括人類，都具有這種特殊構造的眼睛。此外，存在透鏡結構、透鏡數量、光感測器密度、中央凹形狀、中央凹數量、瞳孔形狀等的多種變化，始終為了提高所討論的生物體存活的機會。這些變化導致眼睛外觀的多樣性，即使在一個眼睛構造類別中也是如此。為了說明這一點，下面展示了一系列具有相同眼睛類別（折射性角膜眼）的動物的照片。

折射性角膜眼

例如，在軟體動物中可以找到一種稱為反射眼的透鏡方法的替代方法。與使用透鏡或透鏡系統將光聚焦到眼睛後部的單個點的傳統方法不同，這些生物體在眼睛腔體內具有類似鏡子的結構，可以將光反射到中心部分，就像拋物面天線一樣。雖然沒有已知的具有反射眼的生物體能夠形成影像，但至少有一種魚類，鬼魚（Dolichopteryx longipes），將其與“普通”帶透鏡的眼睛一起使用。

最後一組眼睛，在昆蟲和甲殼類動物中發現，被稱為複眼。這些眼睛由許多稱為小眼的功能性亞單位組成，每個小眼都包含一個表面或前表面、一個透明的晶狀體錐體和用於檢測的光敏細胞。此外，每個小眼都由色素細胞隔開，確保進入的光線儘可能平行。每個小眼的輸出的組合形成一個馬賽克影像，其解析度與小眼單元的數量成正比。例如，如果人類有複眼，那麼眼睛將覆蓋我們整張臉以保持相同的解析度。需要注意的是，複眼的型別很多，但深入討論這個主題超出了本文的範圍。

不僅眼睛的型別不同，眼睛的數量也不同。正如您所知，人類通常有兩隻眼睛，而蜘蛛則有數量不等的眼睛，大多數物種有 8 只。通常，蜘蛛的不同對眼睛的大小也不同，不同的尺寸具有不同的功能。例如，在跳蛛中，兩隻較大的朝前眼睛賦予蜘蛛極佳的視力，主要用於瞄準獵物。6 只較小的眼睛解析度要差得多，但可以幫助蜘蛛躲避潛在的危險。展示了跳蛛和狼蛛的眼睛的兩張照片，以說明蛛形綱動物眼睛拓撲結構的可變性。

蜘蛛的眼睛拓撲結構
狼蛛
跳蛛