بینایی در ماهیان

لایه ی بیرونی چشم (صلبیه) وظیفه ی حفظ ساختار ظریف بخش داخلی را بر عهده دارد.

---

بینایی در ماهیان
لایه ی بیرونی چشم (صلبیه یا Sclera) وظیفه ی حفظ ساختار ظریف بخش داخلی را بر عهده دارد. صلبیه ی ماهیان فاقد آرواره ، فیبری و سخت می باشد. در ماهیان غضرفی صلبیه از صفحات غضرفی و در ماهیان استخوانی از ساختار استخوانی تشکیل شده است.
ساختار چشم ماهیان همانند سایر مهره داران می باشد. نور ساطع شده از اشیاء در ابتدا ، باید از قرنیه ی شفاف گذر کند. از آنجایی که شرایط اپتیکی آب خیلی شبیه به مایعات داخلی چشم ماهیان می باشد، لذا برای ایجاد تصویری واضح در چشم ماهی ، نیازی به شکست نور در هنگام ورود به چشم نمی باشد. بنابراین قرنیه ی ماهی در مقایسه با قرنیه ی مهره داران خشکی زی خیلی ضخامت کمتری دارد. عنبیه ی چشم بوسیله ی افزایش یا کاهش قطر مردمک ، مقدار نور ورودی به چشم را تنظیم می کند. ماهیان غضروفی می توانند عنبیه چشم خود را تنظیم کرده و شکل مردمک را تغییر دهند ، اما این توانایی در ماهیان استخوانی وجود ندارد. عدسی چشم ماهیان ، که بیشتر کروی شکل می باشند، مانند عدسی محدب مهره داران خشکی زی ، نور دریافت شده از اشیاء را در شبکیه ی چشم متمرکز می نماید. عدسی چشم ماهیان غضرفی تا اندازه ای پهن می باشد.این در حالی است که عدسی چشم مارماهی دهان گرد(لامپری) و ماهیان استخوانی گرد و کروی است. ماهی اشیاء را در فواصل دور بوسیله حرکت عدسی به جلو و عقب ، می بیند ، اما در مهره داران خشکی زی تمرکز تصاویر بر روی شبکیه چشم در اثر تغییر انحناء و خمیدگی عدسی انجام می گیرد.
لایه ی مشیمیه یا لایه عروقی در بین دو لایه ی صلبیه (لایه ی حفاظتی ) و لایه ی شبکیه (لایه ی دارای گیرنده های نوری ) قرار گرفته است. این لایه حاوی تامپتوم لوسیدیوم (لایه ی انعکاسی) - ساختار تشکیل شده از کریستال های انعکاسی گوانین – می باشد که حساسیت بینایی را در شرایط نوری پایین ، افزایش می دهد. لایه ی انعکاسی در بیشتر ماهیان غضرفی ، هولوسفال ها ، کلوکانت ها ، ماهیان خاویاری و بعضی از ماهیان استخوانی دیده شده است. تامپتوم ، باعث تابش انعکاسی در چشم کوسه ها و بسیاری از ماهیان شب گرد می گردد.
دریافت نور ساطع شده از اشیاء توسط گیرنده های موجود در شبکیه انجام می گیرد. شبکیه دارای ساختار پیچیده ای است که از هفت لایه تشکیل شده است. این لایه ها از بیرون به داخل عبارتند از :
اپتلیوم رنگدانه ای (رنگدانه ی سطحی ) ؛، که حاوی رنگدانه های نقره ای و سیاه می باشد؛
لایه ی گیرنده های نوری؛ که دارای سلول های استوانه ای و مخروطی می باشد؛
لایه ی دوقطبی ؛ این لایه از سلول هایی تشکیل شده است که با سلول های گیرنده ی نور سیناپس حاصل می کنند؛
لایه ی غده ای ؛ سلول های این لایه با سلول های دو قطبی اتصال برقرار می کنند؛
لایه ی رشته های عصبی؛ این لایه حاوی سلول هایی است که با لایه ی غده ای سیناپس دارند و رشته های عصبی را از طریق عصب بینایی به مغز می فرستند.
لایه ی شبکیه ی چشم در مقایسه با سایر بافت های بدن نیاز اکسیژنی بیشتری دارد. در بیشتر ماهیان استخوانی بالاترین سطح اکسیژنی در غده ی کوروئید(Choroid gland) وجود دارد. این غده ی U شکل ، عصب بینایی را در بخش خروجی چشم می پوشاند. جریان خون از طریق\" رت میرابل\"به غده ی کوروئید می رسد. مکانیسم جریان متقابل در رت میرابل سطح بالای از اکسیژن را در این غده فراهم کرده و اکسیژن مورد نیاز شبکیه را تامین می نماید. غده ی کوروئید خون اکسیژن دار را از ساختار آبشش مانند در سطح داخلی سرپوش آبششی ماهیان دریافت می کند. برداشت شبه آبشش در ماهی قزل آلا باعث کاهش اکسیژن در شبکیه و تنزل تصاعدی رنگدانه های بینایی شده است.
مانند سایر مهره داران ، شبکیه ی چشم ماهیان دارای دو نوع سلول حساس به نور ؛ یعنی سلول های مخروطی و استوانه ای می باشد.سلول های استوانه ای به نور کم خیلی حساس می باشد. ماهیانی که در سپیده دم و غروب در هوای گرگ و میش فعالیت می کنند ، در شبکیه ی چشم ، سلول های استوانه ای غالبیت دارند. ماهیان قسمت های عمیق دریا و بسیاری از گونه های شب گرد ، تنها دارای سلول های استوانه ای هستند. در نور شدید، رنگدانه ی ملانین در لایه ی سطحی، از سلول های استوانه ای چشم ماهیان استخوانی محافظت می کند. در نور با شدت کمتر، حرکات فتوشیمیایی رنگدانه ی ملانین ، موقعیت نسبی لایه های سطحی و گیرنده های نوری را تغییر می دهد و سلول های استوانه ای را در معرض نور موجود قرار می دهد. بعضی از ماهیان غضرورفی و بیشتر ماهیان استخوانی داری سلول های مخروطی می باشند. سلول های مخروطی در ماهیان روزگرد بالاترین تعداد را داراست. چهار نوع سلول مخروطی در چشم ماهیان دیده شده است ، که هر کدام از آنها بیشترین جذب نوری خود را در بخش های مختلفی از طیف الکترومغناطیسی نشان می دهند.
سلول های مخروطی قرمز به نورهایی با طول موج 600 نانومتر (نور قرمز) پاسخ می دهند؛
سلول های مخروطی سبز بیشترین حساسیت را به نورهایی با طول موج در حدود 530 نانومتر(نور سبز) نشان می دهند؛
سلول های مخروطی آبی بهترین طول موجی که به آن پاسخ می دهند در حدود 460 نانومتر می باشد؛
سلول های مخروطی ماوراء بنفش بیشتری فعالیت خود را در طول موج 380 نانومتر در محدوده ی طیف نوری ماوراء بنفش نشان می دهند. بنابراین، ماهیان دارای این نوع سلول های مخروطی می توانند نورهای ماوراء بنفش را ببینند.
نوع سلول های مخروطی با کیفیت نور محیط در ارتباط می باشد. برای مثال، ماهیان آب های کم عمق معمولا سلول های مخروطی قرمز ، آبی و سبز را دارا می باشند. دلیل وجود این سلول ها در این ماهیان اینست که ماهی بتواند محدوده ی وسیعی از طیف نوری که وارد سطح آب می گردد، را دریافت کند. هرچه عمق آب افزایش یابد از میزان نفوذ نور ماوراء بنفش کم می شود، از این رو ، عجیب نیست که ماهیانی که سلول های مخروطی ماوراء بنفش دارند، در سطح آب زندگی می کنند.
در مقایسه با انسان ها و دیگر جانوران خشکی زی ، ماهیها دید کوتاه دارند. چشم آنها فاصله ی کانونی کوتاه تری داشته و اشیاء را در فاصله ی یک متری به وضوح می بینند. با وجود این ، حداکثر فاصله ا ی که آنها قادر به دیدن آن هستند ، بیشتر از 15 متر نیست. کروی تر بودن عدسی چشم ماهیان در مقایسه با جانوران خشکی زی دلیل اصلی این پدیده است. میدان دید افقی ماهیان بالغ 160-170 درجه (در ماهی قزل الا) می باشد که در مقایسه با دید افقی انسان(154 درجه) بیشتر است. میدان دید عمودی در ماهیان 150 و در انسان 120 درجه می باشد. البته قابل ذکر است که این نوع دید ، دید تک چشمی می باشد. میدان دید دو چشمی در قزل آلا تنها 20 -30 درجه می باشد که درمقایسه با انسان (120 درجه) میدان دید دو چشمی محدود تری دارند.حداکثر تیز بینی در ماهیان در شدت نور 35 لوکس حاصل می شود ولی انسان ها در شدت نور 300 لوکس بهترین شرایط تیز بینی را دارا می باشند.
همانطوری که در تصویر شماتیک زیر دیده می شود، ماهی بیرون از آب را بصورت یک پنجره ی مدور می بیند. این پنجره زمانی که ماهی به اعماق پایین تر می رود وسیع تر شده و در هنگامیکه به سطح آب می آید تنگ تر و محدود تر می گردد. اکثر ماهیان با زاویه ی 6/97 درجه نسبت به بیرون دید دارند.