Thema: Menschen- und Fliegenauge

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1 Thema: Menschen- und Fliegenauge Ziel: Die SchülerInnen wissen den Unterschied zwischen einem Menschen- und einem Facettenauge und ihren Funktionen. Ort/Ausstellungsbezug: Im Klassenzimmer lösbar Ablauf: Die SchülerInnen lösen das Arbeitsblatt mit Hilfe des Computers oder Biologiebuches. Weitere Idee: Ein Facettenauge kann mit der Klasse aus Papier hergestellt werden. Jeder Schüler stellt ein Ommatidium her. Material: Biologiebuch, Computer. Lösung: 1. Die Facettenaugen der Fliege sind im Verhältnis zur Kopfgrösse sehr gross. Sie können bis zu 90% der Kopfoberfläche ausmachen. Beim Menschen macht das Auge nur einen kleinen Teil aus. Das Facettenauge ist fest, kann also nicht wie das Menschenauge durch einen Muskel bewegt werden. Die Facetten sind in einer Halbkugel angeordnet, so kann jedes Ommatidium geringfügig in eine andere Richtung blicken. Das Menschenauge hat noch zusätzliche Teile (das Augenlid, die Wimpern und die Augenbrauen). Der Mensch kann seine Augen schliessen, die Fliege nicht. 2. Augenbraue (nicht auf Bild) - hält Schweiss und Regentropfen zurück Augenlid (nicht auf Bild) - verteilt gleichmässig die Tränenflüssigkeit und schützt das Auge vor Eindringen von Fremdkörpern. Hornhaut - schützt das Augeninnere vor Verunreinigungen Iris - reguliert den Lichteinfall durch die Pupille Glaskörper - füllt das Augeninnere Linse - sammelt die Lichtstrahlen Lederhaut - schützt den Augapfel Aderhaut - versorgt das Auge mit Blut Netzhaut - wandelt die Lichtreize in Nervenimpulse um Sehnerv - leitet die Nervenimpulse zum Gehirn weiter Muskel - bewegt das Auge 3. corneale Linse und Kristallkegel a) sammeln die Lichtstrahlen, brechen das Licht b) corneale Linse Linse, Kristallkegel Glaskörper Retinulazellen (Lichtsinneszellen) a) Wandeln Licht in Nervenimpulse um b) viele Retinulazellen Netzhaut (Retina) Axon zum Gehirn a) leitet die Nervenimpulse zum Gehirn weiter b) Axon zum Gehirn Sehnerv Idee: Annkathrin Rohrbach undtanja Rickenbach Bildquelle: 1

2 ARBEITSBLATT Menschen- und Fliegenauge im Vergleich 1. Vergleiche das Bild eines menschlichen Auges mit dem eines Insekts. Welche Unterschiede bestehen? 2. Suche im Biologiebuch oder im Internet eine Darstellung eines Menschen- und eines Insektenauges. Ordne den Teilen des Menschenauges ihre Funktion zu (Verbinde die zwei, die zusammenpassen) Augenbraue Augenlid Hornhaut Iris Glaskörper Linse Lederhaut Aderhaut Netzhaut Sehnerv Muskel reguliert den Lichteinfall durch die Pupille sammelt die Lichtstrahlen schützt das Augeninnere vor Verunreinigungen wandelt die Lichtreize in Nervenimpulse um schützt den Augapfel leitet die Nervenimpulse zum Gehirn weiter hält Schweiss und Regentropfen zurück füllt das Augeninnere bewegt das Auge versorgt das Auge mit Blut verteilt gleichmässig die Tränenflüssigkeit und schützt das Auge vor Eindringen von Fremdkörpern 2

3 3. Vergleiche das Menschenauge mit dem Insektenauge. a) Welche Funktion haben die Teile des Ommatidiums (eine Facette)? b) Welchem Teil entspricht dies beim Menschenauge? corneale Linse und Kristallkegel a) b) Retinulazelle a) b) Axon zum Gehirn a) b) 3

4 Thema: Das Facettenauge Ziel: Die SchülerInnen erkennen den Aufbau eines Insektenauges. Mit einer Brille, die ein sollen die Erkenntnisse verankern. Ort/Ausstellungsbezug: Nur in der Ausstellung lösbar. Im Museum ist eine Museumstasche deponiert, die Sie beim Ausstellungsbesuch bei einer Aufsichtsperson anfordern müssen. Sie ist am Eingang der Ausstellung in einem Schrank deponiert. Ablauf: Mit dem Material aus der Museumstasche können die SchülerInnen das Arbeitsblatt lösen. Material: In der Museumstasche: - 2 Daumenkino - 2 Facettenaugen-Brillen Lösung: 1. Da die Linsen auf einer Kugeloberfläche angeordnet sind, siehst du die einzelnen Bildchen aus etwas verschiedenen Perspektiven, d.h. das Bildchen unten rechts gibt einen anderen Ausschnitt wieder als z.b. oben links Die einzelnen Ommatidien lassen die Umgebung mosaikartig erscheinen. Man vermutet aber, dass dieses Mosaik-Bild zu einem einheitlichen Bild verarbeitet wird. Facettenaugen sind unbeweglich. Das heisst, das Gesichtsfeld ändert sich nur durch Kopfbewegung. Die Facettenaugen nehmen oft einen beträchtlichen Teil des Kopfes ein, daher ist das Gesichtsfeld der Fliegen grösser als das des Menschen. (Dafür ist das menschliche Auge beweglich.) Fliegen können gleichzeitig nach vorne und zur Seite schauen. Fliegen sehen nicht so scharf wie wir Menschen. Die räumliche Auflösung ihrer Augen ist kleiner, da sie viel weniger Sehzellen haben. zusätzlich: Insekten können verschiedene Farben inklusive UV-Licht sehen. Aber ihr Farbsehen deckt sich nicht genau mit dem unseren. So erscheint zum Beispiel der Biene eine rote Blüte grau. 2a) Je schneller man das Daumenkino durchblättert, desto fliessender wird die Bewegung. Die einzelnen Bilder beginnen, zu einer kontinuierlichen Bewegung zu verschmelzen. 2b) Die zeitliche Auflösung des menschlichen Auges ist kleiner als die der Insektenaugen. Bereits beim schnellen Durchblättern des Daumenkinos, bei dem unser Auge ungefähr 8-10 Bilder pro Sekunde zu sehen bekommt, wird eine fliessende Bewegung ersichtlich. Stellt man sich vor, dass sich die Bildabfolge des Daumenkinos noch viel schneller abspielt, lässt sich erahnen, dass die Bilder zu einer einzigen Bewegung verschmelzen. Die einzelnen Bilder können nicht mehr getrennt voneinander wahrgenommen werden. Unser Auge wird überlistet. 2c) Die hohe zeitliche Auflösung hat den Vorteil, bewegte Objekte besser wahr zu nehmen. Falls sich ein Feind auf ein Insekt zu bewegt, sei es eine Froschzunge oder eine Fliegenklatsche, nimmt das die Fliege in Zeitlupe wahr und kann rechzeitig die Flucht ergreifen. 2d) Da die Fliege über 80 Bilder pro Sekunde einzeln wahrnehmen kann, gleicht ihr Kinobesuch einem Besuch einer Diashow. 3. Die drei Punktaugen, Ocellen genannt, dienen zur Wahrnehmung der Lichtintensität. 4

5 ARBEITSBLATT Das Facettenauge Facettenaugen von Insekten bestehen aus vielen Einzelaugen, sog. Ommatidien. Ein Auge der Stubenfliege umfasst bis zu 4`000 Einzelaugen. Material: Die Facettenaugen-Brille besitzt je ca. 25 Ommatidien. In der Natur sind sie sechseckig, hier sind die Linsen quadratisch. 1. Nimm die Brille aus der Museumstasche und setze sie auf. Wähle ein Objekt aus, z.b. den Kopf eines Menschen, was siehst du? Vergleiche das Teilbild oben links mit dem Teilbild unten rechts in deinem Gesichtsfeld. Beschreibe: 2. Facettenaugen haben eine hohe zeitliche Auflösung. Das heisst, Insekten können pro Sekunde mehrere Bilder getrennt von einander wahrnehmen und sehen schnelle Bewegungen viel besser und präziser als wir Menschen. Nimm ein Daumenkino und prüfe die zeitliche Auflösung des menschlichen Auges. Blättere mit dem rechten Daumen das Büchlein so schnell wie möglich von vorne nach hinten durch. a) Wie nimmst du die Bildabfolge wahr? Variiere mit verschiedenen Durchlaufgeschwindigkeiten. Schnell: Langsam: b) Fliegen können pro Sekunde über 80 Bilder einzeln wahrnehmen. Was kannst du nach dem Experiment mit dem Daumenkino über das menschliche Auge sagen? Ist die zeitliche Auflösung des Menschenauges grösser, gleich oder kleiner als die der Fliege? c) Diese Fähigkeit ist nicht ohne Grund ein Merkmal der Fliege. Wo siehst du den Hauptvorteil? 5

6 d) Stelle dir vor, eine Fliege geht ins Kino und schaut sich einen Film an. Wie erlebt die Fliege den Film? Hinweis: Filme sind nichts anderes als Bildabfolgen. Ein Bild erscheint nach dem anderen. Damit wir Menschen eine Bildabfolge als eine fliessende, nicht flackernde Bewegung wahrnehmen, benötigen wir 24 Bilder pro Sekunde. 3. Die Fliegen haben oben auf dem Kopf drei Punktaugen. Was meinst du, wofür diese benutzt werden? 6