Maklumat

Adakah penglihatan merupakan deria vestigial untuk spesies laut dalam?

Adakah penglihatan merupakan deria vestigial untuk spesies laut dalam?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Cahaya matahari tidak menembusi melebihi beberapa ratus kaki dari permukaan lautan. Spesies yang wujud pada kedalaman yang lebih dalam mungkin hidup dalam keadaan malam yang kekal; namun dari carian imej google yang pantas (saya bersetuju ia bukan sumber yang sangat berwibawa) untuk spesies laut dalam saya melihat bahawa banyak daripada ini mempunyai mata.

Jadi…

  • Adakah organ penglihatan dalam spesies lautan dalam hanyalah tinggalan dari era terdahulu?
  • Jika ia adalah saki-baki, adakah evolusi/mutasi telah mengubah suai organ-organ ini dari semasa ke semasa?
  • Tidak kira sama ada organ penglihatan adalah organ vestigial untuk spesies lautan dalam, bagaimanakah bola mata menahan tekanan air yang melampau di dalam?

Saya tidak boleh menjawab yang ketiga anda, tetapi saya boleh menjawab dua yang pertama anda. Dengan satu perkataan, sebenarnya:

Bioluminesensi

http://brightnepenthe.blogspot.com/2010/08/palate-cleanser-90.html

Itulah lautan dalam pada waktu malam untuk anda. Tidak seperti persekitaran bawah tanah dan gua, ia tidak begitu gelap di mana-mana di lautan. Terdapat perkara untuk dilihat di mana-mana, dan ia memainkan peranan penting dalam hubungan pemangsa/mangsa dan/atau mengawan. Ketiadaan cahaya semula jadi menyukarkan untuk dilihat, tetapi itulah sebabnya anda melihat mata besar pada spesies yang hidup jauh di bawah. Jadi, tidak! Mata pada makhluk laut dalam tidak kelihatan. Mereka sangat berfungsi (dan, jika ada, mungkin meningkat dalam sensitiviti).

Asasnya diringkaskan di sini: http://www.lifesci.ucsb.edu/~biolum/functions.html


Jawapan yang diberikan oleh @MCM mengandungi sebahagian besar maklumat (Bioluminescence!) tetapi ia tidak menjawab soalan sepenuhnya. Pertama, mari kita betulkan salah faham dalam soalan.

Cahaya matahari memang menembusi melebihi 200m di lautan. Keamatan tidak mencukupi untuk fotosintesis berlaku (dan oleh itu tiada fitoplankton di bawah 200m) tetapi kedalaman antara 200-1000m boleh menerima cahaya matahari yang mencukupi untuk penglihatan.

Kawasan antara 200-1000m dipanggil mesopelagik. Kerana terdapat cukup cahaya untuk penglihatan, banyak spesies mesopelagik mempunyai mata untuk melihat. Kerana cahaya sangat malap (manusia tidak akan dapat melihat), spesies mesopelagik cenderung mempunyai mata yang sangat besar untuk mengumpulkan cahaya sebanyak mungkin. Penglihatan sangat penting kepada spesies mesopelagik.

Di bawah 1000m, kami mencapai bathypelagic (dan, meneruskan lebih dalam, abyssopelagic dan hadopelagic). Di sini, penembusan cahaya tidak mencukupi untuk penglihatan. Di bawah 1000m adalah hitam legam. Dalam bathypelagic (dan lebih dalam), anda cenderung untuk melihat pengurangan saiz mata dan kadang-kadang kehilangan mata sepenuhnya. Bioluminescence masih wujud (walaupun lebih biasa pada ikan mesopelagik) tetapi kurang penting. Kos fisiologi untuk menghasilkan dan mengekalkan mata adalah mahal secara bertenaga, jadi kebanyakan spesies yang hidup di bawah 1000m mempunyai mata yang sangat lemah, jika mereka mempunyainya sama sekali.

Oleh kerana mata spesies bathypelagic (dan lebih dalam) masih berfungsi dengan fungsi asalnya, saya akan katakan mata organisma laut dalam adalah bukan vestigial, dalam erti kata telah kehilangan fungsi asalnya sepenuhnya atau menjalankan fungsi baru.


Penyelidikan Evolusi Visi Shark dan Ray yang Menarik Mendedahkan Jerung Tidak Dapat Melihat Warna

Semua ikan rawan, serupa dengan mamalia marin, telah kehilangan gen opsin SWS1 dan SWS2. Jerung dan pari mengandungi kedua-dua fotoreseptor rod dan kon namun sinar didapati mempunyai dua gen opsin kon. Kredit: Nathan Hart, Universiti Macquarie

Penglihatan adalah deria yang penting bagi kebanyakan haiwan, dan vertebrata telah mengembangkan set gen opsin yang sangat mudah disesuaikan yang menjana pigmen sensitif cahaya untuk menyahkod imej retina. Opsin ini termasuk opsin rod untuk membantu melihat dalam cahaya malap, dan empat kelas opsin kon untuk melihat dalam cahaya terang dan mengesan warna merentasi spektrum cahaya yang boleh dilihat.

Sepanjang evolusi, opsin ini telah diubah, hilang atau diduplikasi dalam banyak spesies untuk menyediakan penyesuaian unik untuk penglihatan di darat, di udara dan di bawah air. Sebagai contoh, kebanyakan burung telah mengekalkan pelengkap penuh satu rod dan empat gen opsin kon yang terdapat dalam ikan rahang pertama, dan oleh itu adalah tetrakromat kon. Sebaliknya, kebanyakan mamalia darat plasenta telah kehilangan opsin kon sensitif hijau SWS2 dan biru dan RH2, dan mengekalkan (sebagai tambahan kepada opsin rod RH1) hanya opsin kon sensitif merah ungu dan LWS SWS1, menjadikannya dikromat kon. Sesetengah primata kemudiannya menduplikasi opsin kon LWS untuk menghasilkan pigmen kon ketiga dan mengembangkan trichromacy yang biasa kepada manusia.

Semua ikan rawan, serupa dengan mamalia marin, telah kehilangan gen opsin SWS1 dan SWS2. Jerung dan pari mengandungi kedua-dua fotoreseptor rod dan kon, tetapi pari mempunyai dua gen opsin kon manakala jerung hanya mempunyai satu kon. Oleh itu, jerung didapati telah kehilangan keupayaan untuk melihat warna. Kredit: Nathan Hart, Universiti Macquarie

Kajian terdahulu telah menunjukkan bahawa dalam peralihan mereka ke laut, kebanyakan mamalia marin juga telah kehilangan kelas gen opsin SWS1, untuk menjadi monokromat kon dengan penglihatan mereka dimediasi oleh opsin LWS. Hasilnya ialah penglihatan warna yang tidak wujud (atau minimum) pada anjing laut, ikan lumba-lumba dan ikan paus. Dan paus selam dalam telah didapati telah kehilangan semua kelas kon dan hanya mengekalkan pigmen rod, dengan kesan dramatik yang berpotensi pada julat sensitiviti visual mereka.

Sehingga kini, sedikit yang diketahui tentang evolusi penglihatan dalam ikan rawan, terutamanya jerung dan sepupu genetik mereka, sinar.

“Kami telah mencirikan identiti molekul pigmen visual retina yang dinyatakan dalam lima spesies jerung dan empat spesies pari, memfokuskan pada spesies tinggal cetek yang diketahui atau berkemungkinan mempunyai fotoreseptor kon, dan yang mengisi jurang filogenetik tertentu,” berkata pengarang yang sepadan Nathan Hart.

Dalam kajian baharu pasukannya, mereka telah menunjukkan bahawa semua ikan rawan, serupa dengan mamalia marin, telah kehilangan gen opsin SWS1 dan SWS2. Jerung dan pari mengandungi kedua-dua fotoreseptor rod dan kon namun pari mempunyai dua gen opsin kon manakala jerung hanya mempunyai satu kon. Oleh itu, jerung didapati telah kehilangan keupayaan untuk melihat warna.

“Selain itu, kami menyediakan ukuran ciri spektrum pigmen visual yang dinyatakan dalam sembilan spesies pari dan dua spesies jerung,” kata Hart. “Kami kini boleh mengesahkan bahawa semua spesies jerung yang dikaji setakat ini kelihatan seperti kon monochromat tetapi melaporkan bahawa dalam spesies berbeza opsin kon tunggal mungkin sama ada daripada LWS atau kelas RH2 opsin.”

“Secara umum, diskriminasi warna mungkin berguna untuk tingkah laku seperti pengesanan mangsa, pengelakan pemangsa dan pilihan pasangan. Memandangkan banyak spesies sinar menghabiskan tempoh masa yang agak lama untuk berehat atau sebahagiannya tertimbus di substrat, penglihatan warna sebaliknya boleh membantu dalam pengesanan mendekati pemangsa atas sama ada melalui peningkatan kontras visual atau penyingkiran kelipan akromatik.”

Hart memberi alasan bahawa persekitaran lautan, dan julat keadaan cahaya semasa memburu mungkin menyebabkan banyak penyesuaian opsin unik untuk jerung.

“Disebabkan oleh penyerapan, pantulan dan penyebaran oleh air itu sendiri dan sebarang bahan terlarut atau terampai, kebanyakan habitat akuatik dicirikan oleh kontras visual yang rendah. Selain itu, banyak jerung aktif pada waktu malam dan siang dan oleh itu mesti beroperasi di bawah pelbagai intensiti cahaya. Oleh itu, kemungkinan besar jerung sering beroperasi hampir dengan ambang keupayaan visual mereka di mana kelemahan litar penglihatan warna mungkin memudaratkan kemandirian.”

Kajian itu telah memberikan gambaran yang paling terperinci tentang kepelbagaian opsin yang dinyatakan dalam retina elasmobranch, yang termasuk pari dan jerung.

“Penemuan kami juga relevan untuk memahami evolusi penglihatan kromatik berasaskan kon merentas vertebrata. Secara amnya, pengembalian kepada monochromacy kon ini secara bebas dalam beberapa taksa akuatik terutamanya dan kedua menunjukkan bahawa penglihatan warna tidak bernilai kepada banyak pemangsa marin yang besar.”

Pasukan Hart turut mengesan perbezaan masa evolusi untuk gen opsin dalam jerung dan pari dan meletakkan garis masa ini dalam konteks evolusi penglihatan vertebrata yang lebih besar.

Lima kelas utama gen opsin visual yang terdapat dalam vertebrata (SWS1, SWS2, RH1, RH2, dan LWS) telah berkembang sebelum perbezaan lamprey agnathan daripada gnathostomes lebih 540 Ma.

“Nampaknya gen opsin SWS1 dan SWS2 telah hilang daripada keturunan ini berikutan pemisahannya daripada ikan bertulang 460 Ma dan sebelum perbezaan holocephalan (chimeras) dan elasmobranchs (jerung, skate dan pari) 420 Ma . Oleh itu, nampaknya hanya gen opsin RH1, RH2, dan LWS yang dikekalkan dalam chondrichthyans nenek moyang (ikan rawan), dengan pertindihan gen berikutnya dalam keturunan holocephalan yang menimbulkan dua salinan gen opsin LWS dalam jerung gajah. Callorhinchus milii.”

Kajian itu diterbitkan baru-baru ini dalam edisi dalam talian lanjutan Biologi Molekul dan Evolusi.

Rujukan: “Visual Opsin Diversity in Sharks and Rays” oleh Nathan S Hart, Trevor D Lamb, Hardip R Patel, Aaron Chuah, Riccardo C Natoli, Nicholas J Hudson, Scott C Cutmore, Wayne IL Davies, Shaun P Collin dan David M Hunt, 26 November 2019, Biologi Molekul dan Evolusi.
DOI: 10.1093/molbev/msz269


Kimia Bioluminesensi

Tidak kira sama ada ia dimuntahkan, dibuat dalam sel, atau dibuat oleh bakteria, cahaya dicipta oleh tindak balas asas yang sama. Dalam tindak balas ini, molekul organik kecil - dipanggil substrat - teroksida. Tindak balas memerlukan tenaga dan dibantu oleh enzim.

Terdapat kira-kira empat substrat berbeza dalam organisma marin, semuanya dirujuk sebagai luciferin, nama yang sama yang kami berikan kepada substrat dalam kelip-kelip. Enzim itu dipanggil luciferase, sekali lagi nama yang sama digunakan dalam kunang-kunang. Campurkan bahan-bahan ini bersama-sama, sama ada dalam sel atau dalam air itu sendiri, dan anda mendapat cahaya.


Penglihatan Inframerah

Apa-apa sahaja yang hangat memancarkan cahaya inframerah — termasuk anda dan saya. Manusia tidak dapat melihatnya tanpa cermin mata khas, tetapi sesetengah haiwan boleh melihatnya. Helah ini sangat berguna untuk ular, yang menggunakan keupayaan mereka untuk mengesan cahaya inframerah untuk mengesan mamalia kecil yang mereka rancang untuk makan malam. Ular sebenarnya tidak menggunakan mata mereka untuk melihat cahaya inframerah, sebaliknya menggunakan reseptor sensitif suhu di muka atau bibir mereka.

Ular adalah haiwan yang paling terkenal dengan penglihatan inframerah mereka, tetapi mereka bukan satu-satunya. Beberapa katak dan beberapa ikan juga dapat melihat panasnya.


Lima perkara yang perlu diketahui tentang Demo Teknologi 2021 NOAA Ocean Exploration

Penyelidik menyediakan kenderaan bawah air autonomi WHOI, Orpheus untuk penyelaman mendalam pertamanya bagi 2021Tech Demo. Semasa demonstrasi, penyelidik di atas kapal NOAA Penjelajah Okeanos akan menguji beberapa teknologi baru muncul yang berpotensi membolehkan kami meneroka lebih mendalam, lebih jauh dan lebih pantas daripada yang mungkin sebelum ini. (Foto ihsan NOAA Ocean Exploration, Demonstrasi Teknologi 2021)

Walaupun lautan meliputi kira-kira 70% permukaan Bumi dan memainkan peranan penting dalam menyokong kehidupan di planet kita, daripada udara yang kita sedut dan makanan yang kita makan kepada cuaca dan corak iklim, hanya sebahagian kecil lautan kita telah diterokai, dan kebanyakan penerokaan itu telah berlaku di perairan yang lebih cetek. Jangkauan lautan yang dalam ialah tempat yang mempunyai suhu hampir beku, air masin yang menghakis, cahaya yang terhad atau tiada cahaya, dan tekanan yang melampau, menjadikannya sangat mencabar untuk dicapai dan diterokai tanpa teknologi yang betul.

Minggu ini, kenderaan bawah air autonomi WHOI, Orpheus, akan melakukan penyelaman pertamanya dalam Demonstrasi Teknologi 2021 NOAA. Semasa ekspedisi, penyelidik di atas kapal NOAA Penjelajah Okeanos akan menguji beberapa teknologi baru muncul yang berpotensi membolehkan kami meneroka lebih mendalam, lebih jauh dan lebih pantas daripada yang mungkin sebelum ini. Data yang dikumpul dengan teknologi ini, apabila digabungkan dengan kerja yang lebih tradisional yang berlaku melalui sonar dan kenderaan kendalian jauh yang digunakan terus dari kapal penyelidikan, akan membantu kami mengisi jurang dalam pemahaman kami tentang lautan dalam dan meningkatkan keupayaan kami untuk mengenal pasti, memahami, melindungi dan mengurus sumber laut untuk generasi sekarang dan akan datang.

Berikut ialah lima perkara penting yang perlu diketahui tentang ekspedisi:

Orpheus dan Eurydice kenderaan bawah air autonomi (AUV) akan menyediakan akses kepada beberapa bahagian paling dalam di lautan dunia kita: Orpheus dan Eurydice telah direka oleh WHOI dengan kerjasama Makmal Penggerak Jet NASA untuk menahan tekanan di lautan hingga kedalaman 10,000 meter (6.2 batu), menyediakan akses ke beberapa bahagian paling dalam lautan kita, termasuk zon hadal. AUV ini adalah kecil, ringan, kos rendah, boleh digunakan daripada kapal penyelidikan dan kapal peluang semua saiz, dan memerlukan sokongan teknikal khusus yang minimum. Penyepaduan sistem berasaskan penglihatan untuk menganggar kedudukan relatif yang dibangunkan oleh Makmal Pendorong Jet NASA, serupa dengan sistem Navigasi Relatif Rupa bumi yang digunakan pada rover Mars Perseverance, akan membolehkan AUV mengesan lokasinya secara cepat dan autonomi berbanding dengan dasar laut untuk mengelakkan bahaya. dan mengenali ciri dasar laut yang mungkin menarik minat saintifik. Dilengkapi dengan kamera untuk meninjau dasar laut dan potensi untuk penyesuaian untuk memenuhi pelbagai objektif misi, Orpheus dan Eurydice boleh membantu menjawab soalan asas tentang apa yang hidup di bahagian paling dalam lautan kita.

Zon hadal, yang merangkumi segala-galanya yang lebih dalam daripada 6,000 meter (3.7 batu), merupakan salah satu habitat yang paling kurang disiasat dan misteri di Bumi, bermakna terdapat banyak lagi yang tinggal di sana untuk ditemui dan difahami. Kini dikenali untuk menyokong pelbagai jenis kehidupan, meneroka zon hadal akan membantu kita memahami komposisi dan pengedaran spesies haiwan di bahagian lautan ini dan bagaimana mereka telah berkembang untuk bertahan di bawah kesejukan, tekanan dan kegelapan yang sangat besar. Semasa Orpheus dan Eurydice tidak akan mencapai kedalaman hadal semasa Demonstrasi Teknologi 2021, penggunaan ini, yang disokong oleh Institut Koperasi Penerokaan Lautan NOAA, merupakan langkah penting untuk membolehkan AUV beroperasi.

Apa yang kita pelajari daripada penerokaan lautan boleh memajukan penerokaan angkasa lepas, dan sebaliknya: Persekitaran melampau lautan dalam Bumi boleh meniru keadaan ekstrem di angkasa, menjadikan lautan kita sendiri tempat yang baik untuk menguji teknologi baharu untuk penerokaan angkasa lepas (dan sebaliknya). Dengan mengkaji persamaan dalam penerokaan lautan dan angkasa lepas, kita boleh membangunkan alat dan teknologi yang lebih baik untuk mengkaji kehidupan di Bumi dan di angkasa. Tekanan pada kedalaman hadal itu Orpheus dan Eurydice boleh meneroka adalah kira-kira yang dijangkakan oleh jurutera apabila dan jika siasatan dapat menembusi cangkang ais Europa untuk meneroka dasar laut dunia lautan itu.

eDNA (DNA persekitaran) boleh membolehkan kita mengenal pasti biodiversiti dan komposisi spesies daripada satu sampel air laut atau sedimen: Bahan genetik yang ditumpahkan oleh organisma ke dalam alam sekitar, dikenali sebagai DNA persekitaran, atau eDNA, boleh dianalisis untuk mewujudkan garis asas komuniti struktur dan biodiversiti dalam ekosistem marin dan untuk mengesan spesies invasif, bunga alga berbahaya, patogen dan parasit, spesies migrasi, spesies samar, spesies terancam dan banyak lagi. Teknik eDNA adalah tidak merosakkan dan tidak invasif serta boleh meningkatkan akses kepada ekosistem yang sukar dicapai seperti lautan dalam. Di samping itu, mereka boleh menyediakan data biologi yang komprehensif dan tepat dengan peningkatan kecekapan, menghasilkan akses awam yang tepat pada masanya kepada maklumat. Semasa Demonstrasi Teknologi 2021, NOAA Ocean Exploration bekerjasama dengan Pusat Sains Perikanan Barat Laut NOAA Fisheries untuk merintis protokol pensampelan medan eDNA pada Penjelajah Okeanos.

Operasi pemetaan akan memanjangkan liputan pemetaan batimetri perairan A.S.: Pemetaan dasar laut ialah langkah pertama dalam meneroka lautan kita. Namun di sebalik hakikat bahawa lautan meliputi 70% permukaan planet kita, kurang daripada 20% daripada dasar laut global telah dipetakan dengan teknologi resolusi tinggi moden. Data yang dikumpul semasa ekspedisi ini, dengan sistem sonar berbilang pancaran termaju pada Kapal NOAA Penjelajah Okeanos dan AUV, akan membantu mengisi jurang pemetaan di Dataran Tinggi Blake, yang terletak di luar pesisir tenggara Amerika Syarikat. Data pemetaan baharu yang dikumpul di rantau ini dalam beberapa tahun kebelakangan ini oleh NOAA Ocean Exploration dan rakan kongsi sedang mengubah pemahaman saintifik tentang kawasan ini dan telah membawa kepada penemuan baru-baru ini beberapa formasi terumbu karang laut dalam yang paling meluas di negara ini.

Teks untuk cerita ini adalah berdasarkan halaman web Sumber Media Demonstrasi Teknologi NOAA Ocean Exploration 2021.

Penyelidikan

Akademik

Sekitar WHOI

Sumber

Melibatkan diri

Kerja kami tidak mungkin tanpa anda.

Sertai Senarai E-mel Kami

Sambungkan

Gambaran Keseluruhan Privasi

Kuki yang diperlukan sangat penting agar laman web berfungsi dengan baik. Kategori ini hanya termasuk kuki yang memastikan fungsi asas dan ciri keselamatan tapak web. Kuki ini tidak menyimpan sebarang maklumat peribadi.

Sebarang kuki yang mungkin tidak diperlukan untuk tapak web berfungsi dan digunakan secara khusus untuk mengumpul data peribadi pengguna melalui analitik, iklan, kandungan terbenam lain diistilahkan sebagai kuki yang tidak diperlukan. Adalah wajib untuk mendapatkan persetujuan pengguna sebelum menjalankan kuki ini di tapak web anda.

Simon Thorrold, Pakar Ekologi Lautan

Simon Thorrold ialah ahli ekologi lautan di Woods Hole Oceanographic Institution. Beliau menggunakan teknik yang merangkumi geokimia isotop, penjujukan DNA generasi akan datang, dan penandaan satelit untuk mengkaji ekologi pelbagai spesies lautan. Dia baru-baru ini mendapati bahawa jerung biru menggunakan terowong lautan air suam, atau pusaran, untuk menyelam ke zon senja lautan, di mana mereka mencari makanan di perairan yang kaya dengan nutrien ratusan meter ke bawah. Dilahirkan di New Zealand, Simon menerima B.S. daripada Universiti Auckland, dan Ph.D. dari Universiti James Cook, Queensland Utara, Australia. Dengan kebanyakan kerjanya di Pasifik Selatan dan Caribbean, Simon telah melakukan banyak pelayaran, menyelam skuba selama 1,000 jam dan 800 jam di kawasan tropika. Beliau telah menjadi saintis di Woods Hole Oceanographic Institution sejak 2001.

Gregory Skomal, Ahli Biologi Jerung

Dr. Gregory Skomal ialah ahli biologi marin, penjelajah bawah air, jurugambar dan pengarang yang mahir. Beliau telah menjadi saintis perikanan dengan Bahagian Perikanan Marin Massachusetts sejak 1987 dan kini mengetuai Program Penyelidikan Jerung Massachusetts. Beliau juga merupakan fakulti tambahan di Universiti Massachusetts School for Marine Science and Technology dan seorang saintis tambahan di Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI). Beliau memegang ijazah sarjana dari Universiti Rhode Island dan Ph.D. daripada Universiti Boston. Selama lebih daripada 30 tahun, Greg telah terlibat secara aktif dalam kajian sejarah hidup, ekologi, dan fisiologi jerung. Penyelidikan jerungnya telah merentangi dunia dari perairan sejuk Bulatan Artik hingga terumbu karang di Pasifik Tengah tropika. Kebanyakan penyelidikan semasanya tertumpu pada penggunaan telemetri akustik dan teknologi penandaan berasaskan satelit untuk mengkaji ekologi dan tingkah laku jerung. Greg telah menjadi penyelam SCUBA yang gemar dan jurugambar dalam air sejak 1978. Beliau telah menulis berpuluh-puluh kertas penyelidikan saintifik dan telah muncul dalam beberapa dokumentari filem dan televisyen, termasuk program untuk National Geographic, Discovery Channel, BBC, dan pelbagai rangkaian televisyen. Buku terbaharu beliau, The Shark Handbook, mesti dibeli untuk semua peminat jerung. Dia ialah Boston Sea Rover dan ahli The Explorers Club rumah dan makmalnya berada di pantai selatan Massachusetts.

Robert Ballard, Penjelajah Lautan

Robert Ballard, Penjelajah Lautan

Robert D. Ballard ialah Pengasas dan Presiden Pengarah Amanah Penerokaan Lautan Pusat Penerokaan Lautan dan Profesor Oseanografi di Sekolah Siswazah Oseanografi Universiti Rhode Island. Beliau ialah Penjelajah-At-Large di National Geographic Society, Pesuruhjaya Suruhanjaya A.S. mengenai Dasar Lautan, dan Sarjana Penyelidikan di Institusi Oseanografi Woods Hole. Beliau berkhidmat di Tentera Laut A.S. selama lebih daripada 30 tahun dan terus bekerja dengan Pejabat Penyelidikan Tentera Laut. Seorang perintis dalam pembangunan kapal selam laut dalam dan sistem kenderaan kendalian jauh, beliau telah mengambil bahagian dalam lebih daripada 155 ekspedisi laut dalam. Pada tahun 1985, beliau menemui RMS Titanic, dan telah berjaya menjejaki banyak bangkai kapal penting lain, termasuk kapal perang Jerman Bismarck, armada Guadalcanal yang hilang, kapal pengangkut pesawat A.S Yorktown, dan bot John F. Kennedy, PT-109. Beliau juga telah menemui lubang hidroterma dan "perokok hitam" di Galapagos Rift dan East Pacific Rise pada tahun 1977 dan 1979. Pengarang banyak buku, kertas saintifik dan artikel, beliau telah dipaparkan dalam beberapa Geografi Nasional program televisyen, termasuk “Rahsia Titanic" siri mini lima bahagian, "Alien Deep dengan Bob Ballard." dan, pada 2019, "Ekspedisi Amelia." Beliau adalah penasihat khas kepada Steve Spielberg dalam rancangan televisyen futuristik seaQuest DSV. Kepujian beliau termasuk 22 Kedoktoran Kehormat, Geografi Nasionalanugerah tertinggi, Pingat Hubbard, dan Pingat Endowmen Kebangsaan untuk Kemanusiaan. Beliau telah dipilih sebagai Fellow dari American Academy of Arts and Sciences pada tahun 2014.

Timothy Shank, Ahli Biologi Laut Dalam

Tim Shank, Ahli Biologi Laut Dalam

Timothy Shank ialah ahli biologi laut dalam, Saintis Bersekutu di Jabatan Biologi, dan bekas Pengarah Institut Eksplorasi Lautan di Institusi Oseanografi Woods Hole. Beliau terkenal dengan penyelidikannya tentang ekologi dan evolusi fauna dalam sistem hidroterma laut dalam, gunung laut, ngarai dan parit dalam. Beliau telah menjalankan lebih daripada 60 ekspedisi saintifik di Artik, Atlantik, Pasifik dan Lautan Hindi. Tim telah menyelesaikan lebih daripada 50 penyelaman dalam kapal selam yang dikendalikan manusia Alvin, dan lebih daripada 100 penyelaman dengan kenderaan bawah air dan kendalian jauh autonomi, termasuk penggunaan pertama ROV hibrid (Nereus) di parit lautan yang paling dalam . Beliau adalah pengarang buku terlaris yang memenangi anugerah “ Menemui Deep.”

Sunita Williams, Angkasawan NASA

Angkasawan NASA Sunita L. Williams

Sunita L. Williams (Suni) telah dipilih sebagai angkasawan oleh NASA pada tahun 1998 dan merupakan veteran dua misi angkasa lepas Ekspedisi 14/15 dan 32/33. Dia kini berlatih untuk misi pasca pensijilan pertama kapal angkasa Starliner Boeing - penerbangan kru kedua untuk kenderaan itu - dan misi jangka panjang ketiganya di atas Stesen Angkasa Antarabangsa. Williams dan rakan krewnya bekerjasama rapat dengan Boeing untuk membangunkan sistem kapal angkasa baharu mereka, yang akan menyediakan perkhidmatan pengangkutan kru pergi balik ke Stesen Angkasa Antarabangsa dan, bersama CrewDragon SpaceX, mengembalikan keupayaan untuk melancarkan manusia ke angkasa dari tanah Amerika Syarikat.

Kirstin Meyer-Kaiser, Ahli Biologi WHOI

Kirstin Meyer-Kaiser, Ahli Biologi WHOI

Kirstin Meyer-Kaiser ialah Penolong Saintis di Jabatan Biologi di Institusi Oseanografi Woods Hole. Penyelidikannya meneroka bagaimana larva invertebrata dasar laut seperti anemone dan bintang laut tersebar ke habitat terpencil seperti pulau, cara larva menetap dan menjajah tapak baharu, dan cara komuniti mereka berubah dari semasa ke semasa. Kirstin kini merupakan Penyiasat Utama untuk projek antara disiplin mengenai kapal karam di Santuari Laut Nasional Stellwagen, termasuk kapal wap Portland , sering dipanggil “New England’s Titanic.” Projek ini menggunakan teknologi canggih untuk membina model fotogrametrik 3D Portland dan bangkai kapal lain untuk penyelidikan arkeologi dan biologi serta pengurusan sumber. Kirstin juga mempunyai projek berterusan di Artik dan terumbu karang di Palau. Kerjanya kerap membawanya ke dalam air menggunakan kenderaan yang dikendalikan dari jauh dan SCUBA dan membawanya ke pelosok dunia.


Perbincangan

Orientasi yang sangat ketara ke arah sasaran yang hanya terdiri daripada 2.4% (=0.3/4π) daripada medan visual echinoid menunjukkan bahawa Echinometra mempunyai bentuk penglihatan spatial yang terhad. Ketidakupayaannya untuk berorientasikan ke arah sasaran yang lebih kecil seterusnya menunjukkan bahawa sasaran 33° adalah hampir dengan saiz minimum yang boleh dikesan. Walaupun lemah mengikut piawaian vertebrata, resolusi spatial ini adalah setanding dengan spesies dengan mata yang kurang berkembang (Land and Nilsson, 2002 Warrant and Locket, dalam akhbar) dan merupakan bukti pertama penglihatan spatial dalam echinoderm, atau mana-mana spesies dengan sistem fotoreseptif meresap.

Separuh daripada arena yang mengandungi sasaran hitam, sudah tentu, lebih gelap daripada separuh tanpa sasaran, jadi ada kemungkinan Echinometrahanya menjalani fototaksis. Terdapat dua hujah menentang ini. Pertama, separuh daripada arena dengan sasaran hanya lebih gelap sedikit daripada separuh tanpa sasaran (dengan mengandaikan bahawa sasaran tidak memantulkan cahaya), memerlukan echinoid mempunyai sensitiviti kontras yang sangat baik (~2.4% Rajah 3). Sesetengah vertebrata boleh mengesan perbezaan sinaran kira-kira 1-2% dalam keadaan yang ideal (Douglas dan Hawryshyn, 1990). Walau bagaimanapun, kawasan yang mempunyai sinaran yang berbeza mestilah bersebelahan dan dipisahkan oleh sempadan yang tajam (Land dan Nilsson, 2002). Perubahan beransur-ansur dalam sinaran, terutamanya pada bidang pandangan yang besar, adalah jauh lebih sukar untuk dikesan. Pergerakan berterusan ke arah yang sedikit lebih gelap juga akan menjadi maladaptif, memandangkan persekitaran echinoid mempunyai banyak perubahan halus (dan tidak bermakna secara ekologi) dalam kecerahan. Kedua, orientasi echinoid ke arah sasaran agak kuat, dengan satu pertiga daripada haiwan mengenai sasaran itu sendiri, menunjukkan bahawa mereka dapat menentukan lokasinya dengan tepat.

Ambang kontras minimum yang diperlukan untuk mengesan kehadiran sasaran hitam 33° untuk resolusi spatial tertentu. Graf dikira dengan memutarkan imej sasaran dengan fungsi pemindahan modulasi untuk resolusi spatial tertentu dan kemudian menentukan kontras maksimum imej berbelit (lihat Johnsen et al., dalam akhbar untuk butiran). Imej di atas graf menunjukkan rupa sasaran apabila dilihat oleh sistem visual dengan resolusi spatial 1°, 33°, 60° dan 120° (kiri ke kanan).

Ambang kontras minimum yang diperlukan untuk mengesan kehadiran sasaran hitam 33° untuk resolusi spatial tertentu. Graf dikira dengan memutarkan imej sasaran dengan fungsi pemindahan modulasi untuk resolusi spatial tertentu dan kemudian menentukan kontras maksimum imej berbelit (lihat Johnsen et al., dalam akhbar untuk butiran). Imej di atas graf menunjukkan rupa sasaran apabila dilihat oleh sistem visual dengan resolusi spatial 1°, 33°, 60° dan 120° (kiri ke kanan).

Resolusi spatial yang tepat bagi echinoid tidak dapat ditentukan daripada hasil kajian ini kerana satu objek pada latar belakang kosong boleh dikesan oleh sistem visual dengan resolusi yang lebih rendah daripada saiz objek. Walau bagaimanapun, ini memerlukan sensitiviti kontras yang sangat tinggi. Rajah 3 menunjukkan ambang kontras minimum yang diperlukan untuk mengesan kehadiran sasaran 33° sebagai fungsi resolusi spatial. Contohnya, jika echinoid mempunyai resolusi spatial 90°, ambang kontras minimum 9.5% diperlukan untuk mengesan sasaran 33°. Ini masih agak rendah untuk pengesanan sempadan berperingkat. Hanya apabila resolusi spatial menurun kepada lebih kurang saiz sudut sasaran, ia menjadi mudah dikesan, memerlukan ambang kontras minimum 50%.

Orientasi yang sangat ketara ke arah sasaran 33° dan ketiadaan orientasi sepenuhnya ke arah sasaran 26° adalah menarik. Walaupun kawasan sasaran yang terakhir hanya 54% daripada kawasan yang pertama, seseorang mungkin menjangkakan orientasi yang lemah ke arah sasaran yang lebih kecil. Kedua-dua spesies Echinometra mencari perlindungan di celah-celah batu (McClanahan, 1999). Oleh itu, ada kemungkinan sasaran yang lebih kecil dikesan tetapi tidak dianggap cukup besar untuk menyediakan tempat perlindungan yang mencukupi. Walau bagaimanapun, walaupun sasaran 16° memang lebih kecil daripada tempat perlindungan biasa untuk spesies ini, sasaran 26° tidak. Di samping itu, celah yang lebih kecil sering diutamakan kerana ia menawarkan perlindungan yang lebih tinggi (Schneider,1985). Oleh itu, penjelasan tingkah laku untuk kekurangan orientasi kepada sasaran 26° kelihatan kurang berkemungkinan daripada yang fisiologi.

Resolusi spatial bagi Echinometra mungkin disebabkan oleh saringan cahaya oleh tulang belakang. Sama seperti pigmen saringan dalam ommatidia mata majmuk, duri mengehadkan medan sudut pandangan setiap bahagian dinding badan fotosensitif dengan menyerap dan memantulkan cahaya yang tidak mengenai permukaan lebih kurang secara berserenjang (Rajah 4A). Permukaan aboral bagi E. viridis dan E. lucunter mempunyai kira-kira 100-150 duri, menghasilkan taburan sudut min satu tulang belakang setiap 12-16°. Daripada teori isyarat, perincian boleh diselesaikan pada sudut yang dua kali ganda resolusi sudut pengesan. Oleh itu, resolusi spatial yang diramalkan ialah 24-32°, menunjukkan bahawa tulang belakang mungkin bertanggungjawab untuk resolusi yang diperhatikan. Walau bagaimanapun, berhati-hati diperlukan kerana taburan sudut duri agak berubah-ubah. Di samping itu, kawasan fotosensitif di bawah ujian mungkin mempunyai kepekaan arah.


Di dalam, gelap, ikan laut telah mengembangkan penglihatan yang sangat berkuasa

Apabila nenek moyang ikan gua dan cengkerik tertentu berpindah ke dalam gua hitam pekat, mata mereka hampir hilang sejak beberapa generasi. Tetapi ikan yang melayari laut pada kedalaman yang lebih besar daripada cahaya matahari boleh menembusi telah membangunkan penglihatan super, sangat selaras dengan cahaya samar dan kerlipan yang dikeluarkan oleh makhluk lain. Mereka berhutang kuasa ini, ahli biologi evolusi telah belajar, kepada peningkatan luar biasa dalam bilangan gen untuk opsin rod, protein retina yang mengesan cahaya malap. Gen tambahan tersebut telah mempelbagaikan untuk menghasilkan protein yang mampu menangkap setiap foton yang mungkin pada pelbagai panjang gelombang—yang boleh bermakna walaupun dalam kegelapan, ikan yang berkeliaran di lautan dalam sebenarnya melihat warnanya.

Penemuan itu "benar-benar menggegarkan dogma penglihatan laut dalam, " kata Megan Porter, ahli biologi evolusi yang mengkaji visi di Universiti Hawaii di Honolulu yang tidak terlibat dalam kerja itu. Penyelidik telah memerhatikan bahawa lebih dalam ikan hidup, lebih mudah sistem visualnya, trend yang mereka anggap akan berterusan ke dasar. "Bahawa [penghuni paling dalam] mempunyai semua opsin ini bermakna terdapat lebih banyak kerumitan dalam interaksi antara cahaya dan evolusi di laut dalam daripada yang kita sedari," kata Porter.

Pada kedalaman 1000 meter, kilauan terakhir cahaya matahari hilang. Tetapi sejak 15 tahun yang lalu, para penyelidik telah menyedari bahawa kedalaman itu diselubungi oleh bioluminesensi samar daripada udang berkelip, sotong, bakteria, dan juga ikan. Kebanyakan mata vertebrata hampir tidak dapat mengesan kilauan halus ini. To learn how fish can see it, a team led by evolutionary biologist Walter Salzburger from the University of Basel in Switzerland studied deep-sea fishes' opsin proteins. Variation in the opsins' amino acid sequences changes the wavelength of light detected, so multiple opsins make color vision possible. One opsin, RH1, works well in low light. Found in the eye's rod cells, it enables humans to see in the dark—but only in black and white.

Salzburger and his colleagues searched for opsin genes in 101 fish species, including seven Atlantic Ocean deep-sea fish whose genomes they fully sequenced. Most fish have one or two RH1 opsins, like many other vertebrates, but four of the deep-sea species stood apart, the researchers report this week in Sains. Those fish—the lantern-fish, a tube-eye fish, and two spinyfins—all had at least five RH1 genes, and one, the silver spinyfin (Diretmus argenteus), had 38. "This is unheard of in vertebrate vision," says K. Kristian Donner, a sensory biologist at the University of Helsinki.

To make sure the extra genes weren't just nonfunctional duplicates, the team measured gene activity in 36 species, including specimens of 11 deep-sea fish. Multiple RH1 genes were active in the deep-sea species, and the total was 14 in an adult silver spinyfin, which thrives down to 2000 meters. "At first it seems paradoxical—this is where there's the least amount of light," Salzburger says.


'Blind' Mole Rats Can See, Study Confirms

Mole rats spend nearly all their lives underground, but they are not blind as was long thought, and are even color-sensitive, new research confirms.

Anatomical research has shown that the tiny eyes of these subterranean creatures are ill-suited for their activities of navigating dark tunnels and making rare trips aboveground.

However, mole rats also plug their tunnels to keep out predators. According to a Czech study, two species of African mole rats appeared to use their limited vision to do so.

Detecting light from holes in their tunnels enables mole rats to quickly plug the holes to keep out predators like honey badgers and humans.

"Mole rats are a traditional food in many African regions," study researcher Ondřej Kott, a doctoral student at the University of South Bohemia, wrote in an e-mail.

In addition to detecting light, mole rats showed a limited sensitivity to colors during the researchers' experiments. They responded to blue and green-yellow light, but not to red. It was unclear whether they can distinguish between blue and green or green-yellow.

In the maze

To simulate a hole-plugging scenario, the researchers placed the silvery mole rat and the giant mole rat into a maze of Plexiglas tunnels containing horticultural peat. Once they had the animals inside, the researchers covered the maze but illuminated the end of one tunnel with a 40-watt incandescent bulb. They then recorded whether the mole rats used the peat to block the light.

The giant mole rat tried to plug the hole in 80 percent of trials, and the silvery mole rat did so 85 percent of the time.

In a related test, mole rats were supplied with food and nesting material and given the choice between two nesting boxes, one dark and the other illuminated by white or monochromatic light. After 60 and 90 minutes, researchers checked the nesting boxes to see where the mole rats had settled down.

Mole rats preferred the dark box, avoiding the boxes illuminated by white, blue, or green-yellow light. However, they seemed to have no preference between a dark box and a box illuminated by red light, suggesting the animals couldn't detect red.

Life underground

The first behavioral evidence that mole rats can distinguish between light and dark was reported in 2006, according to Kott. With this latest study, the ability to discriminate between light and dark is documented in five species of African mole rats. Separate research has characterized the eye and neural anatomy in 11 of the 22 known species.

"Broadly speaking, all species are well-equipped for image-forming vision but severely constrained in terms of visual acuity," Kott told LiveScience. In this family of rodents, "the brain only resolves a coarsely 'pixelated' image of the outside world."

There is plenty of other evidence that these subterranean rodents have not adapted to use their eyes in dark tunnels or aboveground. Most African mole rats have small lenses in their eyes that do not effectively collect light, and they lack the adaptations seen in nocturnal mammals for low-light vision. They also appear poorly equipped to orient themselves in the three-dimensional environment they would encounter on the ground, according to Kott.

African mole rats are not alone among subterranean mammals in possessing limited vision. Light-avoidance behavior has been documented in moles and in the misleadingly named blind mole rat. (Blind mole rats are not members of the African mole rat family.)


No eyes? Tiada masalah. Marine creature expands boundaries of vision

WASHINGTON (Reuters) - A cousin of the starfish that resides in the coral reefs of the Caribbean and Gulf of Mexico lacks eyes, but can still see, according to scientists who studied this creature that expands the boundaries of the sense of sight in the animal kingdom.

Researchers said on Thursday that the red brittle star, called Ophiocoma wendtii, is only the second creature known to be able to see without having eyes - known as extraocular vision - joining a single species of sea urchin.

It possesses this exotic capability thanks to light-sensing cells, called photoreceptors, covering its body and pigment cells, called chromatophores, that move during the day to facilitate the animal’s dramatic color change from a deep reddish-brown in daytime to a stripy beige at nighttime.

Brittle stars, with five radiating arms extending from a central disk, are related to starfish (also called sea stars), sea cucumbers, sea urchins and others in a group of marine invertebrates called echinoderms. They have a nervous system but no brain.

The red brittle star - up to about 14 inches (35 cm) from arm tip to arm tip - lives in bright and complex habitats, with high predation threats from reef fish. It stays hidden during daytime - making the ability to spot a safe place to hide critical - and comes out at night to feed on detritus.

Its photoreceptors are surrounded during daytime by chromatophores that narrow the field of the light being detected, making each photoreceptor like the pixel of a computer image that, when combined with other pixels, makes a whole image. The visual system does not work at night, when the chromatophores contract.

“If our conclusions about the chromatophores are correct, this is a beautiful example of innovation in evolution,” said Lauren Sumner-Rooney, a research fellow at Oxford University Museum of Natural History who led the study published in the journal Current Biology.

Laboratory experiments indicated the brittle stars have rudimentary vision. Placed in a circular arena, they moved toward walls that were white with a black bar, suggestive of a daytime hiding place.

Another scenario showed they were not simply detecting brightness versus darkness. When they were presented with gray walls making it so no part of the arena was lighter or darker overall, they still moved toward the black stripe, which was centered on a white stripe so as to reflect the same amount of light as the gray.

“It’s such an alien concept for us, as very visually driven animals, to conceive of how an animal might see its habitat without eyes, but now we know of two examples,” Sumner-Rooney added.


Vision and a Carpet of Light

The eyes of the White Shark are moderately large, suggesting that vision is fairly important to this species' way of life. In structure and function, the eyes of the Great White and other sharks are remarkably similar to our own - with a few interesting and important differences mixed in. Perhaps because we are such visually dominated creatures ourselves, sight is perhaps the most studied and best understood of shark senses. Until recently, however, we knew next to nothing about the visual capabilities of the White Shark. What little we did know had to be gleaned from studies on other species.

The shark eye is essentially a hollow ball equipped with all the features one would expect in that a typical vertebrate: cornea, iris, lens, and retina. The cornea is the clear, outer covering of the vertebrate eye. In humans, it is responsible for about 81 percent of the eye's total focusing power (which is why even small irregularities in the cornea can cause such serious visual impairment in humans). However, since seawater has an optical density almost identical to that of corneal tissue, sharks must rely on the spherical lens to handle the task of focusing light within the eye. In sharks and humans, the amount of light entering the eye is controlled by the iris. The iris is contractile sheet of muscle perforated by an opening called a pupil. Under conditions of low light, iris muscles contract to dilate the pupils (those of many deep-sea sharks are permanently dilated, to capture what little light flickers in their realm of perpetual darkness) under high light conditions, the iris muscles relax and the pupil contracts. As unimpressive as this may seem to humans, accustomed to having their pupils dilate and contract continually, realize that no teleost fish can do this - which explains why most bony fishes always seem to be staring blankly into next week. Pupil contraction can also increase a shark's visual depth of field (range of depths that are in focus), in much the same way as we can extend our focal range under harsh light conditions by squinting.

Although many sharks have eyes with slit-like pupils, those of the Great White appear dark as buttons of onyx. Yet if one looks into the eye of a living individual from up close, internal structure can be discerned. The pupil is circular, the iris dark and ringed with a spectral hint of midnight blue. Although the eyes can be rotated within their sockets, when relaxed and not obviously tracking an object, a White Shark's eyes seem to be oriented forward and down. This orientation may explain why these animals often cruise past a caged diver slightly above his or her eye-level: the better to visually inspect the strange, bubbling biped.

The shark lens is crystalline and roughly spherical in shape, giving it terrific refractive power. However, unlike the lenses of humans - which change focal length by changing shape - those of sharks focus by changing position. To focus on distant objects, the muscles controlling the shark lens relax, allowing the lens to settle some distance from the cornea to focus on near objects, the shark's lens controlling muscles contract, pulling the lens toward the cornea. Curiously, this is the same way that amphibians and snakes (but not other reptiles) focus yet opposite to the way that teleosts move the lens to focus on distant and near objects. Studies by shark biologist Samuel Gruber have revealed that most sharks are somewhat far-sighted, having a focal length of about 9 inches (23 centimetres) to optical infinity. This dramatic range of focal lengths testifies eloquently to the refractive qualities of the shark lens. At distances of 50 feet (15 metres) or less, vision is probably a shark's dominant sense.

The retina is a light-sensitive sheet of tissue lining the inside surface of the eyeball. The retina detects light energy by virtue of a vitamin A-based pigment called rhodopsin. When struck by a photon (packet) of visible light, rhodopsin undergoes a temporary conformational change. This, in turn, generates an electrical signal that is transmitted via the optic nerve to the brain, where the stimulus is interpreted as vision. Because this conformational change requires time and the speed of nerve transmission is finite, there are sharp limits to the frequency of images that an eye can separate. Persistence of images on the human retina is what allows film to provide us the illusion of movement: successive still frames are projected at a frequency faster than our eyes can transmit them. The minimum frequency of flashes or images at which an eye can no longer separate them is termed flicker fusion frequency. Shark vision studies by Gruber have revealed that juvenile Lemon Sharks (Negaprion brevirostris) experience flicker fusion at a frequency of about 45 flashes per second - nearly twice the frequency at which humans cease to see discrete flashes. So, to a young Lemon Shark, one of our movies would appear like a rapid-fire slide show, made up of a series of discrete still images.

As in humans, sharks have two basic types of retinal cell: rods and cones . As their name implies, rods are slightly elongated, while cones are gently tapered and relatively squat. Rods are particularly adept at detecting contrast and movement - even operating under relatively low light levels - but are not very good at discerning fine detail. In opposition, cones excel at discerning fine details - including color - but require well illuminated operating conditions. Many of the earliest studies of shark retinas seemed to indicate that these fishes have rods only. It was therefore concluded that shark vision is poor, providing at best a grainy and monochromatic view of the world. Later technologies and approaches have revealed that this is not at all the case. The visual pigment rhodopsin is most responsive to green light, which corresponds well to the greenish light which bathes shallow coastal waters. In deeper waters where blue is the predominant color of ambient light, sharks possess a secondary visual pigment, a golden photosensitive compound that is most responsive to light at the blue end of the spectrum. An analogous mix of rhodopsin and secondary pigments is what grants us color vision. Thanks to decades of careful, dedicated work by Samuel Gruber and his co-workers, we now know that many sharks see in color, too. In a revealing 1985 paper, shark biologist Samuel Gruber and anatomist Joel Cohen studied the retina of the White Shark. Gruber and Cohen demonstrated that the Great White retina has both rods and cones, but at a significantly different ratio from most sharks. The small, moderately deep-dwelling Spiny Dogfish has a rod-to-cone ratio of about 50:1, while in the larger, more shallow-water Sandbar Shark (Carcharhinus plumbeus) the rod-to-cone ratio is about 13:1. But in the White Shark, the rod-to-cone ratio is about 4:1 - roughly the same as in human beings. From these results, Gruber and Cohen concluded that the White Shark has the retinal mechanisms necessary for acute, bright-light, color vision. Further, they speculated that - while the Great White has different parts of the retina specialized for day and night vision - this species probably does not have the extended period of visual activity that the nocturnally predaceous Lemon Shark does.

Perhaps the most ecologically significant discovery about shark retinas was revealed in a fascinating 1991 paper by Robert Hueter. Hueter discovered that the Lemon Shark has a broad, horizontal band that lies across the equator of the retina and is disproportionally rich in cones. Based on a similar retinal band in the Lion (Panthera leo), Cheetah (Acinonyx jubatus), Thompson's Gazelle (Gazella rufifrons), Wildebeast (Connochaetes taurinus), and other mammals of the African plains, this so-called ' visual streak ' probably grants the Lemon and other sharks a particularly clear view of the underwater horizon. As a shark's potential prey, rivals, and mates are most likely to first appear on the horizon at the limit of visibility, the adaptive (survival) value of the visual streak is easy to imagine. Gruber and Cohen's 1985 study of the White Shark retina has revealed a higher cone concentration in the "central" retina, suggesting that this species may also have some manner of visual streak. Human eyes also have a cone-rich retinal feature, the fovea, restricted to a small circular patch at the back of the eyeball. The fovea has been demonstrated to be the single most sensitive part of the human retina. Thus, if the White Shark does have a visual streak, this species may be able to use this hyper-sensitive retinal region to extend its period of visual activity well into crepuscular (dawn and dusk) or nocturnal periods.

Shark eyes exhibit at least one other particularly marvelous feature. Like cats and other nocturnal animals renowned for their eyeshine, the eyes of sharks have a reflective layer behind the retina. Called a tapetum lucidum - literally, "carpet of light" - in sharks this structure is composed of a series of plates silvered with guanine (a metabolic waste product that is also responsible for the intense silveriness of herrings and other pelagic teleosts). These plates are angled in such a way to reflect light back through the retina at precisely the same angle as they had originally passed through. Under low light conditions, this arrangement allows a shark efficient re-use of each quanta of available light, greatly increasing its photosensitivity. The eyes of humans - which lack this tapetal system - are remarkably sensitive on a clear, moonless night, the unaided human eye can detect the light from a single match up to 10 miles (16 kilometres) away. The tapetum-equipped eyes of sharks probably grants them at least 10 times the light sensitivity we have. Under a new moon, many shark species can probably hunt by starlight alone. During daylight hours, however, such a light sensitivity-enhancing mechanism may be deleterious. Sharks have evolved an elegant solution to the blinding problems of too much ambient light. Many species of sharks have migratory pigment cells that can occlude the tapetal plates under bright-light conditions - functioning much like built-in sunglasses! Gruber & Cohen's 1985 study of the White Shark retina has verified that it, too, has a well developed system of tapetal plates.

The Great White thus has a highly developed visual system, even when compared with that of other sharks. The White Shark's retinas are sensitive to contrast and motion, an ability that may be particularly useful when stalking seals or sea lions by tracking their animated dark silhouettes against the glaring, sundappled surface. The White Shark retina is particularly well equipped to discern spatial relationships and detect fine details, which may be particularly important in ascertaining the relative size of other Great Whites or subtle aspects of their body language. The White Shark retina is also equipped with tapetal plates that are occlusible, enabling this species to protect its delicate retina from bright light - as when this species raises its eyes above water level, as though to survey what is happening above the surface. For all its wonderful adaptations, the White Shark's eyes lack a protective nictitating ('winking') membrane as found in many so-called 'higher' carcharhinoids (such as the whaler sharks, family Carcharhinidae). To protect its eyes from injury due to prey flailing desperately in its jaws, the White Shark has no recourse but to roll its eyes tailward in their sockets, exposing the tough, fibrous sclerotic coat. Despite this low-tech solution to a very real predatory problem, it is clear that the Great White - like ourselves - relies heavily on vision to provide it information about the world in which it must earn a living.


Tonton videonya: Fisiologi Biota Laut. Mekanisme Migrasi pada Spotted Seals Phoca largha (Disember 2022).