Summary
-
1.
Two decapod cephalopoda, Euprymna (a sepiolid) and Sepioteuthis (a squid) have been tested for their orientation behavior in a vertical beam of linearly polarized light and in horizontal light intensity patterns.
-
2.
Like many arthropods these mollusks show four preferential swimming directions relative to the e-vector (0°, 90° and ±45°)
-
3.
Horizontal intensity patterns induce only positive or positive and negative phototactic orientation.
-
4.
When polarized light and intensity patterns are presented together the polarized light response predominates.
-
5.
Polarized light vision in these decapod mollusks is a distinct perceptual process showing remarkable convergence wiht this function in arthropods.
Zusammenfassung
-
1.
Die Orientierung der beiden zehnarmigen Kopffüßer (Decabrachia) Eupyrmna (Sepioidea) und Sepioteuthis (Teuthoidea) zum vertikalen polarisierten Lichtstrahl und zum horizontalen Lichtmuster wurde untersucht.
-
2.
Wie viele Arthropoden verfügen diese Mollusken über vier Vorzugsrichtungen relativ zur Schwingungsrichtung des polarisierten Lichtes (0°, 90° und ±45°).
-
3.
Im horizontalen Lichtmuster waren nur positiv und negativ phototaktische Reaktionen nachzuweisen.
-
4.
Reizen gleichzeitig vertikal polarisiertes Licht und ein horizontales Lichtmuster, dann überwiegt die Reaktion zum polarisierten Licht.
-
5.
Polarisiertes Licht besitzt für diese Cephalopoden eine eigene Qualität. Der Vorgang der Perzeption dieser Sinnesqualität und die zugehörigen Reaktionen haben sich bei Cephalopoden und Arthropoden bemerkenswert konvergent entwickelt.
Similar content being viewed by others
Literature Cited
Autrum, H., u. H. Stumpf: Das Bienenauge als Analysator für polarisiertes Licht. Z. Naturforsch. 5b, 116–122 (1950).
Autrum, H. J., u. V. v. Zwehl: Die Sehzellen der Insekten als Analysatoren für polarisiertes Licht. Z. vergl. Physiol. 46, 1–7 (1962).
Bainbridge, R., and T. H. Waterman: Polarized light and the orientation of two marine Crustacea. J. exp. Biol. 34, 342–364 (1957).
Baylor, E. R.: The responses of snails to polarized light. J.exp.Biol. 36, 369–376 (1959).
—, and D. Kennedy: Evidence against a polarizing analyzer in the bee eye. Anat. Rec. 132, 411 (abstr.) (1958).
—, and F. E. Smith: The orientation of Cladocera to polarized light. Amer. Naturalist 87, 97–101 (1953).
—: Extra-ocular polarization analysis in the honey bee. Anat. Rec. 132, 411–412 (abstr.) (1958).
Brown, P. K., and P. S. Brown: Visual pigments of the octopus and cuttlefish. Nature (Lond.) 182, 1288–1290 (1958).
Burdon-Jones, C., and G. H. Charles: Light reactions of littoral gastropods. Nature (Lond.) 181, 129–131 (1958a).
- - Light responses of littoral gastropods. Proc. xv Int. Congr. Zool. London pp. 889–891, 1958b.
Burkhardt, D., u. L. Wendler: Ein direkter Beweis für die Fähigkeit einzelner Sehzellen des Insektenauges die Schwingungsrichtung polarisierten Lichtes zu analysieren. Z. vergl. Physiol. 43, 687–692 (1960).
Charles, G. H.: The orientation of Littorina species to polarized light. J. exp. Biol. 38, 189–202 (1961a).
—: The mechanism of orientation of freely moving Littorina littoralis (L.) to polarized light. J. exp. Biol. 38, 203–212 (1961b).
—: Orientational movements of the foot of Littorina species in relation to the plane of vibration of polarized light. J. exp. Biol. 38, 213–224 (1961c).
Danneel, R., u. B. Zeutschel: Über den Feinbau der Retinula bei Drosophila melanogaster. Z. Naturforsch. 12b, 580–583 (1957).
Fernández-Morán, H.: Fine structure of the insect retinula as revealed by electron microscopy. Nature (Lond.) 177, 742–743 (1956).
—: Fine structure of the light receptors in the compound eyes of insects. Exp. Cell Res., Suppl. 5, 586–644 (1958).
—: The fine structure of vertebrate and invertebrate photoreceptors as revealed by low-temperature electron microscopy. In: The Structure of the Eye (G. K. Smelser, ed.), pp. 521–556. New York and London: Academic Press 1961.
Frisch, K. v.: Gelöste und ungelöste Rätsel der Bienensprache. Naturwissenschaften 35, 38–43 (1948).
—: Die Polarisation des Himmelslichtes als orientierender Faktor bei den Tänzen der Bienen. Experientia (Basel) 5, 397–404 (1949).
—, M. Lindauer u. K. Daumer: Über die Wahrnehmung polarisierten Lichtes durch das Bienenauge. Experientia (Basel) 16, 289–301 (1960).
Goldsmith, T., and D. E. Philpott: The microstructure of the compound eye of insects. J. biophys. biochem. Cytol. 3, 429–440 (1957).
Grenacher, H.: Abhandlungen zur vergleichenden Anatomie des Auges. I. Die Retina der Cephalopoden. Abh. naturforsch. Ges., Halle 16, 207–256 (1886).
Ivanoff, A., and T. H. Waterman: Elliptical polarization of submarine illumination. J. mar. Res. 16, 255–282 (1958a).
—: Factors, mainly depth and wavelength, affecting the degree of underwater light polarization. J. mar. Res. 16, 283–307 (1958b).
Jander, R., and T. H. Waterman: Sensory discrimination between polarized light and light intensity patterns by arthropods. J. cell. comp. Physiol. 56, 137–159 (1960).
Kalmus, H.: Responses of insects to polarized light in the presence of dark reflecting surfaces. Nature (Lond.) 182, 1526–1527 (1958).
Kennedy, D., and E. R. Baylor: Analysis of polarized light by the bee's eye. Nature (Lond.) 191, 34–37 (1961).
Lüdtke, H.: Beziehungen des Feinbaues im Rückenschwimmerauge zu seiner Fähigkeit, polarisiertes Licht zu analysieren. Z. vergl. Physiol. 40, 329–344 (1957).
Moody, M. F.: Evidence for the intraocular discrimination of vertically and horizontally polarized light by Octopus. J. exp. Biol. 39, 21–30 (1962).
—, and J. R. Parriss: Discrimination of polarized light by Octopus. Nature (Lond.) 186, 839–840 (1960).
—: The discrimination of polarized light by Octopus: A behavioural and morphological study. Z. vergl. Physiol. 44, 269–291 (1961).
Nolte, D. J.: Submicroscopic structure of the drosophilid eye. S. Afr. J. Sci. 57, 121–126 (1961).
Rowell, C. H. F., and M. J. Wells: Retinal orientation and discrimination of polarized light by octopuses. J. exp. Biol. 38, 827–831 (1961).
Schultze, M.: Die Stäbchen in der Retina der Cephalopoden und Heteropoden. Arch. mikr. Anat. 5, 1–24 (1869).
Smith, F. E., and E. R. Baylor: Bees, Daphnia and polarized light. Ecology 41, 360–363 (1960).
Stephens, G. C., M. Fingerman and F. A. Brown: The orientation of Drosophila to plane polarized light. Ann. entomol. Soc. Amer. 46, 75–83 (1953).
Stockhammer, K.: Zur Wahrnehmung der Schwingungsrichtung des linear polarisierten Lichtes bei Insekten. Z. vergl. Physiol. 38, 30–83 (1956).
—: Die Orientierung nach der Schwingungsrichtung linear polarisierten Lichtes und ihre sinnesphysiologischen Grundlagen. Ergebn. Biol. 21, 23–56 (1959).
Sutherland, N. S.: Discrimination of horizontal and vertical extents by Octopus. J. comp. physiol. Psychol. 54, 43–48 (1961).
Vries, H. de, and J. W. Kuiper: Optics of the insect eye. Ann. N. Y. Acad. Sci. 74, 196–203 (1958).
Wald, G., and R. Hubbard: Visual pigment of a decapod crustacean: the lobster. Nature (Lond.) 180, 278–280 (1957).
Waterman, T. H.: Polarization patterns in submarine illumination. Science 120, 927–932 (1954).
—: Polarized light and plankton navigation. In: Perspectives in Marine Biology (A. A. Buzetti-Traverso, ed.), pp. 429–450. Berkeley, Cal.: Univ. of Cal. Press 1958.
—: Animal navigation in the sea. Gunma J. med. Sci. (Japan) 8, 243–262 (1959).
—: Light sensitivity and vision. In: The Physiology of Crustacea (T. H. Waterman, ed.), vol. II, chap. 1, pp. 1–64. New York and London: Academic Press 1961.
-, and R. Jander: The orientation of Daphnia pulex in partially polarized light. (In preparation.)
Wolken, J. J.: Studies of photoreceptor structures. Ann. N. Y. Acad. Sci. 74, 164–181 (1958a).
—: Retinal structure in molluscs. Cephalopods: Octopus, Sepia. J. biophys. biochem. Cytol. 4, 835–838 (1958b).
—, J. Capenos and A. Turano: Photoreceptor structures III. Drosophila melanogaster. J. biophys. biochem. Cytol. 3, 441–448 (1957).
Young, J. Z.: The retina of cephalopods and its degeneration after optic nerve section. Phil. Trans. Roy. Soc. London B 245, 1–18 (1962a).
—: The optic lobes of Octopus vulgaris. Phil. Trans. Roy. Soc. London B 245, 19–58 (1962b).
Zonana, H. V.: Fine structure of the squid retina. Bull. Johns Hopkins Hosp. 109, 185–205 (1961).
Author information
Authors and Affiliations
Additional information
Contribution number 178, University of Hawaii Marine Laboratory.
Rights and permissions
About this article
Cite this article
Jander, R., Daumer, K. & Waterman, T.H. Polarized light orientation by two Hawaiian decapod cephalopods. Zeitschrift für vergleichende Physiologie 46, 383–394 (1963). https://doi.org/10.1007/BF00340466
Received:
Issue Date:
DOI: https://doi.org/10.1007/BF00340466