Skip to main content
Log in

Adaptation beim Fliegenauge

  • Published:
Zeitschrift für vergleichende Physiologie Aims and scope Submit manuscript

Zusammenfassung

Für die Bestimmung der Adaptationsgeschwindigkeiten am Fliegenauge wurde ein Reizgerät entwickelt, welches alle 2 sec 8 Reize fallender relativer Beleuchtungsstärke liefert. Die Reizdauer kann von 1 ms bis 100 ms kontinuierlich verändert werden.

Die isolierte Retinula von Calliphora liefert bei Belichtung monophasische Potentiale; für diese gilt die Reizmengenregel. Bei tiefen Temperaturen erfolgt Reizsummierung bis 40 ms, bei hohen dagegen nur bis ca. 7 ms Reizdauer. Für die Bestimmung der Adaptationsgeschwindigkeiten wurden Testreize von 2 ms Dauer verwendet. Die Reizdauer wurde so kurz gewählt, um die unterschiedliche Reizsummierung bei wechselnder Versuchstemperatur auszuschalten.

Zwischen der Dunkeladaptationszeit und dem log10 der Helladaptationsdauer besteht ein linearer Zusammenhang. Bei Steigerung der Belichtungsdauer auf das Zehnfache erhöht sich die Dunkeladaptationszeit jeweils um ca. 14 sec (bei 10° C Versuchstemperatur). In gleicher Weise verlängert sich die Adaptationszeit bei Erhöhung der relativen Beleuchtungsstärke des Adaptationslichtes.

Die Form der Adaptationskurven verändert sich mit steigender Belichtungsdauer bzw. Beleuchtungsstärke.

Die Dunkeladaptation ist stark temperaturabhängig, der untere Bereich der Adaptationskurven dabei stärker als der obere. Für den unteren Kurvenbereich wurde eine Aktivierungsenergie von ca. 22000 cal/Mol und für den oberen Bereich von ca. 12500 cal/Mol bestimmt. Dieses Ergebnis spricht dafür, daß die Adaptationskurven von zwei verschiedenen, sich überlagernden Reaktionen beeinflußt werden.

Nach kurzen Lichtblitzen (Elektronenblitz, 1 ms) steigender Beleuchtungsstärke erhöht sich die Adaptationszeit um jeweils 15 sec/ log1010 J/J

Bei zwei Blitzen der relativen Beleuchtungstärke 1 (in 5 sec Abstand) ist die Adaptationszeit erheblich länger als bei einem Blitz der doppelten Energie. Dies Ergebnis wird als Indiz dafür gewertet, daß im Rezeptor der Sehfarbstoff, in gleicher Weise wie in Lösung, durch Absorption eines zweiten Lichtquants reisomerisiert werden kann.

Die Versuchsergebnisse werden im Zusammenhang mit den bisher bekannten Umwandlungen der Sehpigmente während und nach Belichtung diskutiert.

Summary

To determine the speed of adaptation on the eyes of blowflies, special equipment was developed which delivered eight stimuli of falling relative intensity during two-second cycles. Stimulis duration could be varied continously between 1 msec and 100 msec. The isolated retinula of Calliphora produces monophasic potentials. Stimulus summation continues up to 40 msec at low temperatures in contrast to approximately 7 msec at high temperatures. Test stimuli of 2 msec duration were used to determine the speed of adaptation. Stimulus duration was chosen short enough to exclude the variations in stimulus summation which follows changing experimental temperature.

There is a linear connection between the time required for adaptation to darkness and the log10 of the duration of light-adaptation. A ten-fold increase in duration of illumination (at 10° C) increases the time needed for adaptation to darkness by about 14 sec. An increase in the relative light intensity also results in increased adaptation time.

The form of adaptation curves changes with increasing duration or intensity of illumination.

Adaptation to darkness is very dependent on temperature, especially the lower segments of the adaptation curves. An activation energy of around 22000 cal/Mol was envolved in the lower segments of the adaptation curves and about 12500 cal/Mol for the upper segments. This results can be interpreted in favour of two distinct complementary reactions which influence the course of the curves.

One msec flashes (electronic flash) increase the adaptation time 15 sec/log1010 I/I regularly, when the intensity is increased ten-fold. The flashes of relative intensity 1 at 5 sec intervals result in a considerably longer adaptation time than a single flash of double intensity. This result is taken to indicate that the visual pigment can be re-isomerised through the absorption of a second quantum of light, just as in solution.

The results of these experiments are discussed in connection with what was previously known about changes in visual pigments during and after illumination.

This is a preview of subscription content, log in via an institution to check access.

Access this article

Price excludes VAT (USA)
Tax calculation will be finalised during checkout.

Instant access to the full article PDF.

Institutional subscriptions

Literatur

  • Autrum, H.: Die spektrale Empfindlichkeit der Augenmutation white-apricot von Calliphora erythrocephala. Biol. Zbl. 74, 515–524 (1955).

    Google Scholar 

  • I. Autrum u. Ch. Hoffmann: Komponenten im Retinogramm von Calliphora und ihre Abhängigkeit von der Spektralfarbe. Biol. Zbl. 80, 513–547 (1961).

    Google Scholar 

  • —, u. D. Burkhardt: Die spektrale Empfindlichkeit einzelner Sehzellen. Naturwissenschaften 47, 527 (1960).

    Google Scholar 

  • —, and Ch. Hoffmann: Diphasic and monophasic responses in the compound eye of Calliphora. J. Ins. Physiol. 4, 122–127 (1960).

    Google Scholar 

  • —, u. H. Stumpf: Elektrophysiologische Untersuchungen über das Farbensehen von Calliphora. Z. vergl. Physiol. 35, 71–104 (1953).

    Google Scholar 

  • —, u. V. v. Zwehl: Die spektrale Epfindlichkeit einzelner Sehzellen des Bienenauges. Z. vergl. Physiol. 48, 357–384 (1964).

    Google Scholar 

  • Benolken, R. M.: Effects of light and dark adaptation processes on the generator potential of the Limulus eye. Vision Res. 2, 103–124 (1962).

    Google Scholar 

  • Bernhard, C. G., and D. Ottoson: Studies on the relation between pigment migration and the sensitivity changes during dark adaptation in diurnal and nocturnal lepidoptera. J. gen. Physiol. 44, 205–215 (1960).

    Google Scholar 

  • Bernhard, C. G., G. Höglund, and D. Ottoson: On the relation between pigment position and light sensitivity of the compound eye in different nocturnal insects. J. Ins. Physiol. 9, 573–586 (1963).

    Google Scholar 

  • Briggs, M. H.: Retinene 1 in insect tissues. Nature (Lond.) 192, 874–875 (1960).

    Google Scholar 

  • Burkhardt, D.: Spectral sensititvity and other responce characteristics of single visual cells in the arthropod eye. Symp. Soc. exp. Biol. 16, 86–109 (1962).

    Google Scholar 

  • —, u. H. Autrum: Die Belichtungspotentiale einzelner Sehzellen von Calliphora erythrocephala. Z. Naturforsch. 15b, 612–616 (1960).

    Google Scholar 

  • Dartnall, H. J. A.: The photobiology of visual processes. The eye, p 323–536. New York and London: Academic Press 1962.

    Google Scholar 

  • Egelhaaf, A.: Photolabile Fluoreszenzfarbstoffe bei Ephestia kühniella. Naturwissenschaften 43, 309 (1956).

    Google Scholar 

  • Goldsmith, T. H.: The nature of retinal action potential, and the spectral sensitivities of ultraviolett and green receptor systems of the compound eye of the worker honeybee. J. gen. Physiol. 43, 775–779 (1960).

    Google Scholar 

  • —: The course of light and dark adaptation in the compound eye of the honeybee. Comp. Biochem. Physiol. 10, 227–237 (1963).

    Google Scholar 

  • —, and P. R. Ruck: The spectral sensitivities of the dorsal ocelli of cockroaches and honeybees. J. gen. Physiol. 41, 1171–1185 (1958).

    Google Scholar 

  • -, and L. T. Warner: The role of vitamin A in the visual cycle of an insect. J. gen. Physiol. 46, 360 A (1962).

  • Grellmann, K. H., R. Livingston, and D. Pratt: A flashphotolytic investigation of rhodopsin at low temperatures. Nature (Lond.) 193, 1258 (1962).

    Google Scholar 

  • Hamdorf, K., u. L. R. Keller: Das Verhalten des Elektroretinogramms von Calliphora im Temperaturbereich von-10 bis +35° C. Z. vergl. Physiol. 45 711–724 (1962).

    Google Scholar 

  • —, u. A. H. Kaschef: Der Sauerstoffverbrauch des Facettenauges von Calliphora erythrocephala in Abhängigkeit von der Temperatur und dem Ionenmilieu. Z. vergl. Physiol. 48, 251–265 (1964).

    Google Scholar 

  • Hartline, H. K., and P. R. McDonald: Light and dark adaptation of single photoreceptor elements in the eye of Limulus. J. cell. comp. Physiol. 30, 225–253 (1947).

    Google Scholar 

  • Hasselmann, E.-M.: Über die relative spektrale Empfindlichkeit von Käfer und Schmetterlingsaugen bei verschiedenen Helligkeiten. Zool. Jb., Abt. allg. Zool. u. Physiol. 69, 537–576 (1962).

    Google Scholar 

  • Hoffmann, Ch., u. H. Langer: Die spektrale Augenempfindlichkeit der Mutante chalky von Calliphora erythrocephala. Naturwissenschaften 48, 605 (1961).

    Google Scholar 

  • Hubbard, R., and A. Kropf: The action of light an rhodopsin. Proc. nat. Acad. Sci. (Wash.) 44, 130 (1958).

    Google Scholar 

  • Pirenne, M. H.: Dark adaptation and night vision. Light adaptation. In: The eye, ed. H. Davson, vol. 2. p. 93 u. 197. New York and London: Academic Press 1962.

    Google Scholar 

  • Ruck, P. R.: Dark adaptation of the ocellus in Periplaneta americana: a study of the electrical response to illumination. J. Ins. Physiol. 2, 189–198 (1958).

    Google Scholar 

  • —: A comparison of the electrical response of compound eyes and dorsal ocelli in four insect species. J. Ins. Physiol. 2, 261–274 (1958).

    Google Scholar 

  • Stieve, H.: Über die Temperaturabhängigkeit des Belichtungspotentials von Eupagurus. Verh. dtsch. zool. Ges. 53, 84–89 (1960).

    Google Scholar 

  • Wald, G., and R. Hubbard: Visual pigment of a decapod crustacean: the lobster. Nature (Lond.) 180, 278–280 (1957).

    Google Scholar 

  • Walther, J. B.: Untersuchungen am Belichtungspotential des Komplexauges von Periplaneta mit farbigen Reizen und selektiver Adaptation. Biol. Zbl. 77, 63–104 (1958).

    Google Scholar 

  • Williams, T. P.: Photoreversal of rhodopsin bleaching. J. gen. Physiol. 47, 679–689 (1964).

    Google Scholar 

  • Yoshizawa, T., and G. Wald: Prelumirhodopsin and the bleaching of visual pigments. Nature (Lond.) 197, 1279 (1963).

    Google Scholar 

Download references

Author information

Authors and Affiliations

Authors

Additional information

Mit Unterstützung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft.

Mit Unterstützung der Alexander von Humboldt-Stiftung.

Rights and permissions

Reprints and permissions

About this article

Cite this article

Hamdorf, K., Kaschef, A.H. Adaptation beim Fliegenauge. Zeitschrift für vergleichende Physiologie 51, 67–95 (1965). https://doi.org/10.1007/BF00340305

Download citation

  • Received:

  • Issue Date:

  • DOI: https://doi.org/10.1007/BF00340305

Navigation