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E-Book

Die Evolution des Auges - Ein Fotoshooting

AutorGeorg Glaeser, Hannes F. Paulus
VerlagSpringer Spektrum
Erscheinungsjahr2013
Seitenanzahl230 Seiten
ISBN9783642377761
FormatPDF
KopierschutzWasserzeichen/DRM
GerätePC/MAC/eReader/Tablet
Preis17,98 EUR

Sehen und Gesehen werden

Spektakuläre, großformatige Fotos auf Doppelseiten mit einem Erklärungstext machen die Leser neugierig auf das, was die Evolution im Bereich der Augen hervorgebracht hat: unabhängig bewegbare Augen, Stielaugen, Pigmentbecher, Lochkameraaugen, Komplexaugen, ... Das Buch kann in beliebiger Reihenfolge, Doppelseite für Doppelseite, gelesen werden. Querverweise sorgen für bequemes Umspringen auf andere Doppelseiten. Die Textpassagen sind zumeist - abgesehen von der fundierten Einleitung in jedem der 10 Kapitel - unabhängig voneinander und besprechen besondere Highlights im evolutionären Prozess. Ergänzt wird die Doppelseite mit Literaturhinweisen und Verweisen auf instruktive Internet-Seiten.

Die Evolution des Auges in Bildern und Texten



Georg Glaeser ist seit 1998 Professor für Mathematik und Geometrie an der Universität für angewandte Kunst Wien und gleichzeitig leidenschaftlicher Tierfotograf. Er ist Autor zahlreicher Bücher auf dem Gebiet der Mathematik, Geometrie, Computergrafik und Fotografie. Ein Spezialgebiet ist die Vernetzung von Mathematik und Biologie, die sich in mehreren Büchern manifestiert, zuletzt in 'Wie aus der Zahl ein Zebra wird' (erschienen im gleichen Verlag).

Hannes F. Paulus, Professor für Zoologie, war 1973-1991 an der Universität Freiburg i Br und von 1993-2013 Vorstand des Instituts für Evolutionsbiologie der Universität Wien. In seinen zahlreichen
wissenschaftlichen Arbeiten und Lehrbuchbeiträgen geht es u.A. um die stammesgeschichtliche Entwicklung von Augen (vor allem Gliederfüßer) und um Bestäubungsbiologie (vor allem Sexualtäuschung bei Orchideen). Seine Forschungsaufenthalte führten ihn nach Südamerika, Afrika und vor allem in alle Teile des Mittelmeergebietes. Seit 2013 ist er emeritiert und nun am
Department für Integrative Zoologie der Universität Wien tätig.

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Blick ins Buch
Inhaltsverzeichnis
Vorwort7
Inhalt10
1 Evolutionsgedanken17
Wirbeltiere ...18
Fotoshootings der Evolution18
Ein Leitfaden für dieses Buch18
... und Wirbellose20
Evolutions-Theorie aus der Sicht eines Mathematikers22
Ein Beweis ohne Wenn und Aber22
Es genügt ein einziges Gegenbeispiel22
Die sprichwörtliche (und unmögliche) „ Quadratur des Kreises“22
Kann man Naturgesetze beweisen?22
und Charles Darwin22
Noch einmal zur Quadratur des Kreises24
Wie kann man jemanden davon überzeugen, dass sein „Gegenbeweis“ unhaltbar ist?24
„Gegenbeweise“ zur Evolutionstheorie24
Wir „beweisen“, dass 1 = 2 ist, und folgern, dass Mathematik Unfug ist24
Die Paläontologie als Zeitfenster in die Vergangenheit26
Evolution ist die Veränderung von Organismen in der Zeit, verursacht durch Selektion26
Etablierung der Selektionstheorie26
Evolution aus der Sicht eines Biologen26
Künstliche Selektion: Gezieltes Warten auf Mutationen26
Natürliche Selektion: Unterschied im Vermehrungserfolg von Individuen26
Erfolgreichere Mutanten verdrängen allmählich die weniger erfolgreichen27
Biotische und abiotische Selektionsfaktoren27
Sexualität mit zwei Geschlechtern und Reduktionsteilung27
Praktisch unendlich viele unterschiedliche Keimzellen28
Bereits jede Eizelle und jedes einzelne Spermium sind ein Unikat28
Selektion ist zwar ein statistischer Prozess, aber geradezu das Gegenteil von Zufall28
Evolution optischer Sinnesorgane28
Kanalisierende Rahmenbedingungen29
Die sukzessive Evolution von verschiedenen Augentypen29
Die Hell-Dunkel-Erkennung29
Kombination von Modulen29
Der Embryo macht alle Stadien durch30
2 Linsenaugen oder Facettenaugen32
Linsenaugen oder Facettenaugen34
Mindestens 500 Millionen Jahre alt: Ein uraltes Erbe aller Tiere34
Konvergente Entwicklung von Linsenaugen34
Kleine oder große Augen besser?34
Scharfstellen mittels Korrekturlinse34
Spiegelaugen – eine interessante Variante der Linsenaugen35
Komplexoder Facettenaugen der Krebse und Insekten35
Der Aufbau eines Ommatidiums35
Auflösung und Lichtstärke36
Facettenaugen für Tag bzw. Nacht37
Letztendlich gar nicht so unterschiedlich37
Wie gut sehen Gliedertiere?38
Zum aktiven Jagen braucht man gute Augen39
Bildhebung durch Brechnung40
Zwei Lösungen, die Welt scharf zu sehen42
Vorund Nachteile des Facettenauges44
Schnellere Reaktionszeit des Facettenauges45
Starre Augen plus Kopfdrehung45
Räumliches Sehen bei Insekten46
Krebs oder Insekt?48
Rollende Augäpfel50
Die Augen verdrehen ...51
Schielen – eine Augenmuskelgleichgewichtsstörung51
Spinne oder Krebs?52
Skurrile Augen54
Facettenaugen unter Wasser56
Molche und Salamander58
Reptil und Amphibium in einem Biotop60
Froschaugen62
Muränen und Schlangenaale64
Noch ein schlangenförmiger Fisch65
Die größten Augen unter Landtieren66
Farbenblind?68
Knorpelfische70
Vögel und Reptilien72
An der empfindlichsten Stelle74
3 Die Welt ist 3D76
Die Welt ist 3D78
Wie kann Licht wahrgenommen werden?78
Zwei evolutive Lösungen78
Überlagerte Sehfelder78
Verschiedene Augenstellungen78
Verbesserung durch Sehnervenkreuzungen78
Fangschrecke und Fangschreckenkrebs80
Augen und Pseudoaugen der Fangschrecken81
Das komplexe Sozialverhalten der Fangschreckenkrebse81
Millimetergenaues Abschätzen82
Die Augen der Groß- und Kleinlibellen84
Die größten Augen unter den Insekten85
Leben im Sand86
Eine Abplattung der anderen Art87
Acht Beine und ein Superhirn88
Rundumblick durch zwei Sehschlitze89
Blitzschneller Farbwechsel89
Die Gestalt ist „ungewöhnlich“ und äußerst flexibel89
Merkund lernfähig89
Weberknechte und Oktopusse90
Doppelte Bildverarbeitung92
Doppelte Bildverarbeitung92
Zwei unabhängig bewegbare Augen92
Entfernungsabschätzung durch Messen der Akommodation92
Kaum tote Winkel und enorme Sehschärfe92
4 Schärfer geht es kaum94
Schärfer geht es kaum96
Anpassungen der Augen96
Gleitsichtbrillen96
Erhöhung der Lichtausbeute96
Riesige Tubulusaugen97
Muscheln mit Spiegelaugen97
Lichtreflektierende97
Stielaugen98
Hohe Auflösung100
Reptilienaugen, die UV-Licht sehen101
Schnelle und langsame Bewegungen besser erfassen101
Die Greifvögel toppen alles101
Von Krähen und Geiern102
Runde oder geschlitzte Pupillen?104
Restlichtverstärker106
Wie gut sehen Haie?108
Haie sind Augentiere109
Farbenblind, aber enorm lichtempfindlich109
Tintenfische sind keine Wirbeltiere, haben aber ähnliche Augen110
Zwei gelbe Flecken auf der Netzhaut110
Das Tintenfischauge hat keinen „ blinden Fleck“111
Unterschiede in der Embryonalentwicklung111
Ausgezeichnete Sehleistung, Farben nur in Ausnahmefällen111
Räumliches Sehen bei Wirbeltieren ...112
... und Tintenfischen112
Kaum zu überbieten114
Räumliches Sehen mit nur einem Auge115
Polarisiertes Licht sehen und interpretieren115
Sehen acht Augen besser als zwei?116
Vom Facettenauge zum Linsenauge116
Hauptund Nebenaugen116
Springspinnen: Inverse Retina und eine lange Brennweite116
Vier Netzhautschichten für Farben & Entfernungsschätzung117
Räumliches Sehen durch Bewegung der Retina117
Zusammenspiel der Augen117
Bei vielen anderen Spinnen ist der Sehsinn nicht so wichtig117
5 Einfach oder vereinfacht118
Einfach oder vereinfacht120
Der Weg des Lichtes zum Gehirn120
Das Prototypische Auge120
Sekundäre Vereinfachung durch Abbau und Reduktion121
Zum Grundplan aller Gliederfüßer122
Die Augen der Spinnentiere122
Spinnentiere meist nachtaktiv122
Von Larvalaugen zu sekundären Hochleistungsaugen122
Ein sehr ursprüngliches Auge124
Lebende Fossilien mit Lochkameraaugen125
Augen nur „pro forma”126
Ein Tierchen mit einem Zyklopenauge128
Eine Facettenkugel, sekundär verschmolzen128
Vielfältige Miniaturaugen128
Totale Rundumsicht129
Augen und Mundwerkzeuge sind vorne130
Wo sind die Augen?130
Reste eines ursprünglich größeren Facettenauges131
Acht Augen und trotzdem kein Augentier132
Spinnen sind Weltmeister der Mechanorezeption133
Auf die Größe der Klauen kommt es an133
Die Punktaugen der Insekten134
Zusätzliche Lichtsinnesorgane134
Die Retina scheint irgendwie nicht dazu zu passen134
Wofür sind Stirnocellen gut?134
Nicht alle Insekten haben Stirnocellen134
Quadratische Facetten höherer Krebse136
1. Ein dünnes quadratisches Prisma kann einen Lichtstrahl nahezu wie ein Spiegel reflektieren136
2. Die kugelförmige Anordnung der Facetten bündelt einen Teil der reflektierten Strahlen136
3. Alle möglichen Strahlenrichtungen ergeben ein aufrechtes, lichtstarkes Bild auf einer Kugel136
Selbst fossile Augen kann man analysieren ...137
Typ 1: Hexagonale ( Holochroale) Facettenaugen137
Typ 2: Schizochroale Sehapparate137
Flughunde oder fliegende Füchse138
6 Über und unter Wasser sehen140
Über und unter Wasser sehen142
Ein simples Augenmodell über und unter Wasser144
An Land genügt eine gekrümmte Hornhaut144
Unter Wasser braucht es eine kugelförmige Linse145
Robbenaugen146
Robben brauchen die kugelförmige Linse der Fische146
Multifokale Linsen und flexible Pupillen146
Anpassung an das Sehen unter Wasser146
Tränenflüssigkeit ohne Tränenkanäle147
Seltsame Augensteuerung bei Wasserschildkröten147
Verschiebung statt Verformung der Linsen148
Von Natur aus kurzsichtig148
Besonderheiten bei Hornund Netzhaut149
Beachtliche Sehleistung149
Aufstockung der Photorezeptorzellen in der Tiefe149
Fische an der Wasseroberfläche150
Das Problem mit der Kurzsichtigkeit150
Amphibisch lebende Fische151
Was haben Flusspferde und Wale gemeinsam?152
Augen von Unterwassersäugern154
Wie groß können oder sollen Augen sein?156
Hot Spots – Gezielte Mutationen158
7 Pax und Homologie160
Pax und Homologie162
Erster Akt: Was ist Evolution?162
Zweiter Akt: Synthetische Theorien der Evolution162
Dritter Akt: EvoDevo162
Alle Organismen besitzen gleich aufgebaute DNA162
Auf den Aktivierungszeitpunkt kommt es an162
Hoxund Pax-Gene regulieren grundlegende Körperbaupläne163
Homöotische Gene163
Entdeckung von Schlüsselgenen163
Funktionierende Augen an der falschen Stelle163
Die Entstehung komplexer Vielfalt163
Schon bei einzelligen Vorfahren ist ein lichtempfindliches Protein entstanden163
Zwei Typen von Lichtsinneszellen164
Prototypisches Auge164
Pax6 steuert alles164
Opsine lösen den Nervenimpuls aus164
Warum haben manche Großgruppen im Tierreich keine Augen?164
Homologie – Analogie165
Wie erkennt man Homologie?165
Dennoch sind nicht alle Augentypen homolog165
8 Alternative Sinne166
Alternative Sinne168
Sinne sind die Vermittler zwischen der Außenwelt und der neuronalen Innenwelt168
Mechanorezeptoren168
Chemische Sinne169
Riechen bei Insekten169
Spezielle Thermorezeptoren169
Elektrische Signale170
Spannungsschläge zur Verteidigung170
Orientierung anhand des Erdmagnetfeldes171
Besser riechen als sehen172
Tastund Vibrationssinn174
Lauern im Dunkeln ...175
Hören mit den Haaren175
Fledermaus-Nahaufnahmen176
Geruchssinn optimiert178
Die gespaltene Zunge dient zum Riechen178
Eine erfolgreiche Jagdstratetgie178
Tagaktive Nattern und nachtaktive Baumboas180
Zwei Zehnerpotenzen auseinander182
9 Bunte Welt184
Bunte Welt186
Farbe ist eine Sinnesempfindung186
Farbe bezieht sich auf den reflektierten Lichtanteil186
Schritt 1: Aktivierung der Netzhaut186
Schritt 2: Farbwahrnehmung im Gehirn186
Die Evolution der Opsine186
Die Evolution des Farbsehens bei Vögeln und Säugetieren186
Reduktion der Opsintypen bei den Säugetieren187
Augenbinden188
Skurril und giftig190
Was passiert, wenn die Augen getarnt sind?192
Wozu diese Muster?194
Interferenzfilter195
Muster durch sexuelle Selektion?195
Pseudopupillen196
10 Augensprache198
Augensprache200
Augen sind nicht nur Sehorgane200
Die Farbe der Iris200
Weinen201
Falsche Augen können lebensrettend sein202
Scheinaugen unter Wasser204
Eine Schrecksekunde, um flüchten zu können205
Wehroder Abwehrmimikry205
Tarnung als aggressives Mimikry205
Augensprache206
Kometeneinschlag vor 65 Millionen Jahren ...208
Die Chance für die Säugetiere208
Genetisch und emotional nahe210
Die Augensprache unser Verwandten212
Kindchenschema214
Lauerjäger216
Krokodilstränen217
Eine skurrile Ähnlichkeit217
Angeblich hypnotisierende Augen218
Kindchenschema unter Wasser220
Teddybär oder gefährliches Raubtier?222
Wieviele Tierarten gibt es?224
Viele Wirbeltiere ...224
... und noch viel mehr wirbellose Tiere224
Wie sieht es in Mitteleuropa aus?224
Wirbeltiere stehen uns näher225
Ein Überblick über das breite Spektrum225
Glossar226
Ausgewählte Literatur227
Index228
Fortsetzung folgt ...230

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