Facharbeit Biologie LK Stufe 12 Kurslehrer: Name ohne Angabe
Thema: Das menschliche Auge am Beispiel eines Rinderauges. von: Tim Jacubus
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Einleitende Worte Ich habe mich für das Thema „Das menschliche Auge“ entschieden, weil ich ein großes Grundinteresse an der Biologie des Menschen mitbringe und mich gerne mit Dingen auseinandersetze, die man alltäglich als selbstverständlich erachtet, bei genauer Betrachtung jedoch eine hohe Komplexität aufweisen und absolut faszinierend sind, angesichts ihrer Zusammenarbeit. Zudem hatte ich mich einer Augenmuskeloperation im Vergangenen Jahr unterziehen müssen, was das persöhnliche Interesse wiederum steigerte, insofern man sicherlich wissen möchte, was genau dort gemacht wird und was eigentlich Anlass für diesen, wenn auch nicht unbedingt notwendigen, Eingriff war.
Operationssaal, Eindrücke , Ansichten!
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Das Auge im Überblick Das Auge ist als eines der 5 Sinnesorgane des Menschen der wichtigste Zugang zu unserer Umwelt. Es ist durch Aufnahme von Sinnesreizen (dem Licht) und der Hilfe von sensibelen Nerven ein hochkomplexer Apparat in dem Körper von Vielzellern. Durch Licht das von Gegenständen und Lebewesen reflektiert wird und in unser Auge gelangt ist unser Wunderwerk Auge in Zusammenarbeit mit dem Gehirn in der Lage uns ein Bild zu zeigen. Aber wie kommt das Bild in unseren Körper ? Wo entsteht es ? Im Allgemeinen ist der Vergleich des menschlichen Auges mit einem Fotoapparat üblich und die hat auch seine Gründe. Denn unser Auge ist Alles in Allem nicht anders als ein Hochleistungsfotoapparat, der uns durchschnittlich mit 24 Bildern pro Sekunde versorgt und dem Menschen durch schnelle Abfolge dieser die Illusion von Bewegung immitiert.
Daher werden Filme und Computerspiele in der Regel mit einer solchen Bildrate abgespielt um ein Realitätsgefühl zu schaffen. Geht es über diesen Wert hinaus, kann das Gehirn die vom Auge übertragenen Datenmengen nicht mehr fachgerecht verarbeiten und diese Informationen werden unterbewusst gespeichert. Dadurch wird unbewusste Manipulation möglich.16-18 Bilder sind allerdings schon für einen Bewegungsfluss ausreichend. Dies lässt ansatzweise erahnen welche Datenmenge pro Sekunde unser Auge passieren.
-4Diese Leistungsfähigkeit bedarf auch einer entsprechenden Nährstoffversorgung, sodass bis zu 2 Liter Blut in der Minute unsere Augen durchfließen können. Doch dabei dient unser Auge nicht als der Ort wo das Bild entsteht. Es ist nur Bildvermittler wie die Linse einer Kamera. Es überträgt die Informationen über die Netzhaut und dann über den Sehnerv an das Gehirn, das uns letztendlich das Bild zeigt.
Bildvermittler wie die Linse einer Kamera Bild-Montage Tim Jacubus
Quelle: Teils Eigenwissen | http://www.biokurs.de/skripten/12/bs12-35.htm | “Schroedel Buch, Biologie-heute S2 Neubearbeitung” / Bildmontage PicturaMedia
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Lichtspektrum und Lichtbrechung Ausschnitt aus dem Spektrum elektromagnetischer Wellenlängen
Das aus Photonen bestehende Licht, erstreckt sich über viele verschiedene Wellenlängenbereiche, welche in Nanometern (nm) gemessen werden. Das menschliche Auge ist allerdings nur in der Lage einen Teil des uns bekannten Leichtspektrums wahrzunehmen und zwar den Wellenlängenbereich von 390780nm, welcher im Spektrum die Farben von Violett bis Rot abdeckt. Für jede der Farben besitzt das Auge entsprechende Zellen die für diese jeweilig empfindlich reagieren.Die Fähigkeit diese Wellenlängen wahrzunehmen bezeichnen wir als „Lichtsinn. “Diese Farben nehmen wir aber nur dann wahr wenn Licht gebrochen wird, dies kann durch einen klaren nicht flachen Gegenstand erreicht werden (z.B. einem Prisma), denn ansonsten ist Licht für unser Auge nur bedingt sichtbar. Wie wird das Licht im Auge gebrochen und gebündelt? Das von einem Gegenstand reflektierte Licht wird durch die Linse gebündelt und kopfüber ins Auge projiziert.
Quellen: “Schroedel Buch, Biologie-heute S2 Neubearbeitung” / “Duden, Abiturwissen Biologie”/ PicturaMedia / Wikipedia
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Adaptation und Akkomodation im Gesichtsfeld des Menschen Das Gesichtsfeld: Das Gesichtsfeld des Menschen erstreckt sich mit beiden Augen auf 180° auf der horizontalen Ebene (links und rechts), 60° nach unten und 70° nach oben auf der vertikalen Ebene. Mensch Montage Tim Jacubus
Adaptation der Pupille
Unter Adaption versteht man die Anpassungsfähigkeit des Auges an die vorwiegenden Leuchtedichten im Gesichtsfeld des Menschen. Dabei ist bei der Adaption entscheidend, dass die Pupillengröße das Maß des Lichteinfalls in das Auge bestimmt. Sodass je größer die Pupille ist, desto mehr Licht tritt in das Auge ein. Dies ist bei geringer Helligkeit von Vorteil. Andersherum trägt eine enge Pupille zum besseren sehen bei starker Helligkeit bei. So wird die schnelle Anpassung an relative Lichtbedingungen gewährleistet. Bild-Montage Tim Jacubus
Dafür verantwortlich sind zwei Muskeln die sich um der Pupille befinden. Der Pupillenerweiterer und der Pupillenverenger. Der Erweiterungsprozess der Pupille wird Mydriasis und der Verengungsprozess Miosis bezeichnet.
Foto Tim Jacubus
Quellen: http://www.biokurs.de/skripten/12/bs12-35.htm | http://www.dok-barth.de/bda/ sauck/pdf/Klasse5/Anpassung_des_Auges_an_unterschiedliche_Helligkeiten.pdf | http:// de.wikipedia.org/wiki/Adaptation_(Auge) http://de.academic.ru/pictures.jpg
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Beispiel f端r Pupillenverengung (Miosis Bild 1)
Bild-Montage Tim Jacubus
Bild-Montage Tim Jacubus
Beispiel f端r Pupillen Erweiterung
Quellen: http://www.biokurs.de/skripten/12/bs12-35.htm | http://www.dok-barth.de/ bda/sauck/pdf/Klasse5/Anpassung_des_Auges_an_unterschiedliche_Helligkeiten.pdf | http://de.wikipedia.org/wiki/Adaptation_(Auge)
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Akkomodation des Auges Ähnlich wie bei der Adaption der Pupille, bei der umliegende Muskelfasern die Größe und damit die Form der Pupille bestimmen, wird auch die Linse von einem, sie umgebendem Muskelgewebe, reguliert. Dabei geht es bei der Linse allerdings nicht um die Anpassung an Helligkeit und Dunkelheit, sondern um die Regulierung der Fähigkeit in die Nähe und in die Ferne zu sehen. Dafür sorgt der Ciliarmuskel der über die Zonulafasern mit der Linse verbunden ist. Beide Gewebetypen sind zur Kontraktion fähig. Im nicht-kontrahiertem Zustand ist die Linse auf Fernsicht eingestellt, da durch die Erschlaffung des Ciliarmuskels die Zonularfasern gestreckt werden und diese wiederum die Linse strecken, wodurch eine geringe Brechung erzielt wird. Da bei Fernen Objekten keine starke Brechung notwenig ist. Der Ciliarmuskel ist in diesem Zustand geweitet und die Zonulafasern gestreckt. Bei einem nahe gelegenem fixiertem Gegenstand kontrahiert der Ciliarmuskel und verengt sich zur Linse hin. Dadurch werden die Zonulafasern gepresst und drücken damit von allen Seiten die Linse zusammen, sodass diese sich wölbt und eine stärkere Lichtbrechung erzeugt wird. So wird es möglich auch nahe gelegene Punkt scharf zu sehen. Im Folgendem Bild sind diese Vorgänge gut zu erkennen. Der Ciliarmuskel ist hier der orangfarbene Ring um die blaue Linse in der Mitte. Die Zolunafasern sind die feinen schwarzen Strich zwischen diesen Apparaten.
-13Nahpunktgrenze
Linse
fixierter Gegenstand
Zeichnung Tim Jacubus
Dazu muss dennoch gesagt werden das es einen sogenannten „Nahpunkt“ gibt ab dem wir alles was zwischen diesem Punkt und unseren Augen liegt nicht mehr scharf sehen können, da die Linse nicht ab diesem Punkt nicht stärker durch die Kontraktion des umgebenden Muskelgewebes gewölbt werden kann. Dieser „Nahpunkt“ kann sich mit dem zunehmenden Alter verschieben. Er variiert bei den Menschen meist um einige wenige Zentimeter vor den Augen.Der rote Bereich zwischen dem fixierten Gegenstand und der Linse zeigt den Entfernungsbereich zum Auge, in dem wir Gegenstände nicht scharf darstellen können.
„Stark vereinfachende (optisch nicht korrekte) schematische Darstellung der Fernsicht ohne Akkommodation (links) und Fixation eines nahen Objekts mittels Akkommodation (rechts) bei einem Auge.“
Quellen: http://www.biokurs.de/skripten/12/bs12-35.htm | http://www.wissen.de/wde/ generator/wissen/ressorts/natur/naturwissenschaften/indexoffline,page=1196834.html | http://de.wikipedia.org/wiki/Akkommodation_(Auge)
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Aufbau und Funktion des Auges
Im Folgenden erläutere Ich Aufbau und Funktion des menschlichen Auges anhand eines präparierten Rinderauges. Linse: Die Linse ist ein kristallklarer und elastischer Körper in einer beidseitig konvexen (zu beiden Seiten abgerundet) Krümmung, die das Licht einfängt und bündelt. Daher stammt auch die Bezeichnung Sammellinse. Sie wirft das Licht auf die Netzhaut und projiziert somit ein scharfes Bild. Die Linse hängt an einem Muskelapparat, dem Ziliarmuskel welcher über die Zolunafasern (weiße Fäden im Bild) mit der Linse verbunden ist. 1.Bild: bild auf Zeitung
Foto Tim Jacubus
Quellen: Klett, Natura, Biologie für Gymnasien | www.auge-online.de/ http://www.sehen.de/sehen_brille/auge/index.php | de.wikipedia.org/wiki/Auge
-7Iris: Die Iris, auch Regenbogenhaut genannt, ist der farblich erkennbare Teil unseres Auges. Dies kommt durch ihre Pigmentierung zustande.Sie dient als Blende des Auges und reguliert durch Adaption (Die Fähigkeit des Auges sich an Helligkeit und Dunkelheit anzupassen). Sie trennt die vordere von der hinteren Augenkammer ab. Sie ist durch Muskeln für diese Aufgabe in ihrer Form variabel. Die jeweilig vererbten Pigmentepithelzellen geben die Farbe der Iris vor. In der Mitte der Iris befindet sich die Pupille, diese ist eine Lochöffnung in der Iris selbst. Dies hat zum Zweck das das licht durch diese Öffnung in das Augeninnere eintreten kann.
Cornea (Hornhaut): Die Hornhaut ist eine gewölbte, glasklare Schicht, die mit Tränenflüssigkeit benetzt ist und den äußeren Teil des Auges bildet. Sie bricht die ersten Lichtstrahlen und streut sie. Zusammen mit dem Kammerwasser, der vorderen Kammer, welche zwischen der Iris und der Hornhaut liegt, sorgt sie für eine Positive Lichtbrechung, sodass die Strahlen nicht wahllos auf andere Bereiche strahlen, sondern auf die Iris und durch die Pupille treffen.
Foto Tim Jacubus
Quellen: Klett, Natura, Biologie für Gymnasien | www.auge-online.de/ http://www.sehen.de/sehen_brille/auge/index.php | de.wikipedia.org/wiki/Auge
-8Corpus vitreum (Glaskörper/-basis): Der Glaskörper ist ein Raum, der mit einer klaren gelartigen Substanz gefüllt ist. Der Glaskörper besteht zu 98% aus Wasser 2 % Hyaluronsäure und einem Netz von Kollagenfasern 1%. Dies gewährleistet eine gewisse Stabilität und durch die Flüssigkeit entsteht der Innendruck. Nervus oticus (Sehnerv): Der Sehnerv ist ein Hirnnerv und ein bündel von Nervenfasern (ca.1Millionen Fasern), der sämtliche Reize der Netzhaut überträgt.
Foto Tim Jacubus
Foto Tim Jacubus
Makula (gelber Fleck): Dies ist der Bereich,der Netzhaut, an dem die meisten Sehzellen verdichtet sind. Er liegt etwa in der Mitte der Netzhaut und ist ca. 2,5mm groß. Die dortigen Zellen sind vorrangig für das Farbsehen verantwortlich.
Quellen: Klett, Natura, Biologie für Gymnasien | www.auge-online.de/ http://www.sehen.de/sehen_brille/auge/index.php | de.wikipedia.org/wiki/Auge
-9Choroidea (Aderhaut): Sie ist die Schicht zwischen der Sklera (Lederhaut) und der Retina (Netzhaut). Sie besteht aus Bindegewebe und pigmentierten Bindegewebezellen. In ihr verlaufen die größeren Arterien und Venen des Auges.
Retina (Netzhaut): Die Netzhaut ist eine Schicht aus Nervengewebe an der hinteren Innenseite des Auges von Wirbeltieren und auch Tintenfischen. Hier wird das Licht, nachdem es die lichtbrechenden Bereiche des Auges passiert hat in Nervenumpulse umgewandelt und über den Sehnerv an das Gehirn weitergegeben.
Foto Tim Jacubus
Sklera (Lederhaut): Die Lederhaut ist eine weiße, den Augapfel fast komplett umschließende, Augenhaut die auf Grund ihrer relativen Stabilität das Auge schützt. Sie ist eine aus kollagenbindegeweben bestehende Eigenschicht und enthält nur wenige Gefäße.
Quellen: Klett, Natura, Biologie für Gymnasien | www.auge-online.de/ http://www.sehen.de/sehen_brille/auge/index.php | de.wikipedia.org/wiki/Auge