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Die Autor*innen
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Bio-Team
Adaptation des Auges
lernst du in der Oberstufe 7. Klasse - 8. Klasse - 9. Klasse

Grundlagen zum Thema Adaptation des Auges

Inhalt

Adaptation des Auges – Biologie

„Der Wecker klingelt, aufstehen, es ist Schule.“ – „I, Mama, mach das Licht aus, es blendet!”

Weshalb blendet dich das Licht, wenn es zuvor dunkel war? Warum erkennst du zuerst nichts, wenn du aus dem strahlenden Sonnenschein in ein unbeleuchtetes Zimmer gehst? Die Erklärungen, welche Vorgänge im Auge ablaufen, die Bedeutung und die Funktion einer Adaptation findest du hier.

Was versteht man unter dem Begriff Adaptation? – für Kinder erklärt

Was ist mit Adaptation des Auges gemeint? Die Adaptation des Auges ist die Anpassungsfähigkeit des Auges an unterschiedliche Lichtverhältnisse. Das Auge reagiert auf das Umgebungslicht, um sich selbst vor Schäden zu schützen. Dabei verändert sich die Pupillengröße, um den Lichteinfall auf die Netzhaut zu regeln. Sie wird größer bei Dunkelheit und kleiner bei Helligkeit. Dazu bedient sich das Auge der mechanischen und biochemischen Adaptation, welche oft auch als Adaption bezeichnet wird.

Die mechanische Adaption

Bei der mechanischen Adaption verändert sich der Pupillendurchmesser. Er verkleinert sich, wenn das Umgebungslicht heller wird und wird größer bei dunklen Lichtverhältnissen. Diese Regelung ist ein Reflex, der Pupillenreflex, welcher nicht aktiv beeinflussbar ist. Hier spielen die Muskeln in der Iris eine große Rolle.

Was ist der Pupillenreflex?

Der Pupillenreflex regelt den Lichteinfall auf die Netzhaut. So werden Schäden verhindert, welche z.B. bei zu hoher Helligkeit entstehen können. Der Pupillenreflex selbst unterliegt einem Regelkreis. Die Netzhaut nimmt mittels ihrer Nervenzellen die Helligkeit auf und misst diese. Sie besitzt die Funktion als Fühler oder Sensor. Das Gehirn erhält die Informationen von der Netzhaut, reagiert und dient als Regler. Die regulierenden Informationen werden an die Irismuskeln, die Ring- und Radialmuskeln, geleitet und als Stellglied aktiviert. Durch Kontraktion oder Entlastung der Muskeln wird der Pupillendurchmesser verändert. Bei Helligkeit ziehen sich die Ringmuskeln zusammen und verengen die Pupille. In Dunkelheit entspannen die Ringmuskeln und die Radialmuskeln werden aktiv. Der Pupillenreflex ist also eine Adaption des Auges mithilfe der Muskeln. Der Pupillenreflex kann durch Drogen und Medikamente unterdrückt werden. Im Straßenverkehr oder auf dem Weg zur Schule kann dies schwerwiegende Folgen nach sich ziehen.

In der Skizze ist der Regelkreis zur Adaptation nochmals schematisch dargestellt.

12913_Regelkreis_Pupillenreflex.svg

Die biochemische Adaption

Die biochemische Adaption unterstützt die mechanische Adaption. Dabei ändert sich ebenfalls die Empfindlichkeit der Netzhaut, um Schäden an dieser zu verhindern. Ausschlaggebend ist der rote Sehfarbstoff Rhodopsin in den Zapfen und Stäbchen. Bei hellem Licht zerfällt das Rhodopsin in der Regel innerhalb einer Minute in Retinal und Opsin. Ist es wieder dunkel, baut sich das Rhodopsin auf. Für eine vollständige Regeneration vergehen 30 Minuten.

Die Hell-Dunkel-Adaptation im Auge
Um die Sehleistung des Auges aufrechtzuerhalten, muss dieses schnell auf einen Wechsel der Lichtverhältnisse zwischen hell und dunkel reagieren, besonders auf der Straße. Dabei verläuft die Helladaption aufgrund des Rhodopsins schneller als die Dunkeladaption.

Die Adaptation des Auges – Versuch

Setze dich einem Schulkameraden gegenüber. Einer von euch beiden hält nun längere Zeit die Augen geschlossen. Auf ein Signal hin werden die Augen schnell geöffnet und der Gegenübersitzende beobachtet die Veränderung der Pupille. Dieser Versuch Adaption des Auges kann sehr einfach in der Schule durchgeführt werden.

Zusammenfassend – die Adaptation des Auges an einem Beispiel

Du läufst abends an einer schwach beleuchteten Straße entlang und kannst alles in deiner Umgebung gut sehen. Ein Auto kommt und seine Scheinwerfer blenden dich. Nachdem das Auto vorbeigefahren ist, erkennst du fast nichts mehr. Du bleibst kurz stehen, bis sich die Augen wieder an die Dunkelheit gewöhnt haben. Bei der Helladaption des Auges leuchtet dich das Auto an. Die Pupillen verengen sich aufgrund des Pupillenreflexes. Zusätzlich zerfällt das Rhodopsin in den Sehzellen innerhalb einer Minute. Der blendende Effekt durch das grelle Licht verschwindet und du kannst wieder richtig sehen. Das Auto ist vorbeigefahren und es ist wieder dunkel. Bei der Dunkeladaption des Auges wird die Pupille vergrößert, damit mehr Licht auf die Netzhaut fallen kann. Damit beginnt auch die Regeneration von Rhodopsin. Nach und nach können Gegenstände neben der Straße wiedererkannt werden.

Wie das Auge aufgebaut ist, kannst du dir in dem Video Aufbau und Funktion des Auges nochmals anschauen. Mit dem nun erworbenen Wissen kannst du unser Arbeitsblatt und die interaktiven Übungen lösen.

Transkript Adaptation des Auges

Hallo! Bestimmt bist du schon einmal in einen dunklen Raum gekommen und konntest im ersten Moment nichts sehen. Nach einiger Zeit hatten sich deine Augen jedoch an die Dunkelheit angepasst. Das gleiche passiert, wenn du aus einem dunklen Raum raus in den strahlenden Sonnenschein gehst. Dann bist du im ersten Moment geblendet und kneifst die Augen zu, aber nach kurzer Zeit haben sich deine Augen an die Helligkeit gewöhnt.

Woran liegt das überhaupt? In diesem Video möchte ich dir die Adaptation des Auges zeigen, die oftmals auch als Adaption des Auges bezeichnet wird. Die Adaptation ist die Anpassung des Auges an verschiedene Lichtverhältnisse.

Mechanische Adaptation

Diese Adaptation kann entweder mechanisch oder biochemisch sein. Bei der mechanischen Adaptation kann das Auge den Lichteinfall ins Auge regulieren, indem der Pupillendurchmesser verändert wird. Verengte Pupillen beispielsweise lassen wenig Licht durch und sind eine Anpassung an große Helligkeit, wie z.B. helles Sonnenlicht.

Diese Anpassung des Pupillendurchmessers ist ein Reflex und man nennte ihn auch Pupillenreflex. Man kann den Pupillenreflex auch als Regelkreis sehen: Die Sinneszellen auf der Netzhaut des Auges sind die Fühler, die die Informationen weiter das das Gehirn, das Regler, weiterleiten. Die Irismuskulatur, also die Ring- und Radialmuskeln, das Stellglied*. Die Regelgröße ist der Pupillendurchmesser.

Die Sinnenszellen auf der Netzhaut nehmen den Lichteinfall wahr. Die Information des Lichteinfalls wird über afferente Nervenbahnen an das Gehirn, genauer gesagt an das Mittelhirn, weitergegeben.

Bei starkem Lichteinfall erhalten die Ringmuskeln der Iris über motorische Nervenbahnen den Befehl zur Kontraktion. Da bei diesem Regelkreis die Kontraktion der Irismuskeln dem erhöhten Lichteinfall entgegenwirkt, spricht man auch von negativer Rückkopplung. Bei geringem Lichteinfall werden die Radialmuskeln kontrahiert, was zur Pupillenerweiterung führt.

Wirkung von Drogen und Medikamenten

Da es sich bei der Pupilleneinstellung um einen Reflex handelt, kannst du keinen Einfluss darauf nehmen. Allerdings haben viele Drogen und Medikamente auch eine Erweiterung oder Verengung der Pupille zur Folge, was zu einer falschen Regulation des Lichteinfalls ins Auge führt. Man reagiert bei einer Pupillenerweiterung z.B. sehr viel empfindlicher auf helles Licht. Im Straßenverkehr kann das gefährlich werden, da man z.B. durch helles Scheinwerferlicht geblendet wird und nicht mehr angemessen reagieren kann.

Biochemische Adaptation

Kommen wir nun zur biochemischen Adaptation. Diese ist notwendig, wenn die mechanische Adaptation des Auges nicht ausreicht, um das Auge optimal auf die herrschenden Lichtverhältnisse einzustellen. Bei der biochemischen Adaptation ändert sich die Empfindlichkeit der Netzhaut für das einfallende Licht. Der Sehfarbstoff Rhodopsin in den Stäbchen und Zapfen zerfällt oder wird aufgebaut.

Helladaptation

Die Helladaptation ist notwendig, wenn du z.B. aus dem Kino nach draußen in den Sonnenschein gehst. Du bist dann kurzzeitig geblendet. Dein Auge passt sich aber innerhalb von etwa einer Minute der Helligkeit an. In den Stäbchen und Zapfen zerfällt Rhodopsin. Die Netzhaut ist daraufhin weniger empfindlich für das einfallende Licht. Diese schnelle Anpassung an große Helligkeit ist natürlich durchaus sinnvoll, da dadurch Schäden an der Netzhaut verhindert werden.

Dunkeladaptation

Wenn man z.B. von draußen in ein Kino hinein geht, ist die Dunkeladaptation notwendig. Dabei wird Rhodopsin aufgebaut. Das resultiert in einer höheren Empfindlichkeit der Netzhaut für das einfallende Licht. Der Vorgang dauert einige Zeit, da der Aufbau von Rhodopsin wesentlich langsamer verläuft als der Zerfall. So sind die Zapfen bereits nach 10 Minuten an die Dunkelheit angepasst, die Stäbchen aber erst nach 30 Minuten.

Man kann die Empfindlichkeit des Auges messen, indem man feststellt, wie hell ein Lichtblitz sein muss, damit er vom Auge wahrgenommen wird. Man bestimmt also den Schwellenwert. Setzt man nun eine Versuchsperson zunächst hellem Licht aus und dunkelt dann ab, so ist die Schwelle zunächst hoch, fällt dann ab und nähert sich einem Wert an.

Diese Kurve spiegelt die Empfindlichkeit der Zapfen wieder. Danach fällt die Kurve wieder stark ab und nähert sich nach 20 bis 30 Minuten wieder einem Wert an. Dieser Kurvenbereich entspricht der Empfindlichkeit der Stäbchen. Die Kurven der Zapfen und Stäbchen zusammen ergeben die Gesamtempfindlichkeit.

Zusammenfassung

Du weißt jetzt, wie sich dein Auge an sich verändernde Lichtverhältnisse anpassen kann. Das ist z.B. dann notwendig, wenn du aus dem Sonnenlicht in einen dunklen Raum gehst oder umgekehrt. Bei der mechanischen Adaptation wird der Pupillendurchmesser reguliert. Bei großer Helligkeit wird die Pupille z.B. verengt, so dass weniger Licht auf die empfindliche Netzhaut gelangt.

Bei der biochemischen Adaptation zerfällt der Sehfarbstoff Rhodopsin oder er wird aufgebaut. Auf diese Weise wird die Empfindlichkeit der Netzhaut für das einfallende Licht verändert. Bei Dunkelheit wird also z.B. Rhodopsin gebildet und die Empfindlichkeit erhöht. Tschüss und bis zum nächsten Mal

4 Kommentare

4 Kommentare
  1. Hallo Fabienne P.,
    mit konkreten Aufgaben oder Fragen helfen dir gerne unsere Lehrerinnen und Lehrer des Hausaufgabenchats weiter. Der Chat ist von Montag bis Freitag zwischen 17-19 Uhr für dich da.
    Ich hoffe, dass wir dir weiterhelfen können.

    Von Tatjana Elbing, vor mehr als 2 Jahren
  2. ich habe einige Begriffe noch nicht im unterricht gehabt und daher nicht richtig die Aufgabe hinbekommen

    Von Fabienne P., vor mehr als 2 Jahren
  3. sehr gut

    Von Kinderberatung, vor mehr als 5 Jahren
  4. toll

    Von Juliane Viola D., vor fast 7 Jahren

Adaptation des Auges Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Adaptation des Auges kannst du es wiederholen und üben.
  • Gib an, was man unter Adaptation des Auges versteht.

    Tipps

    Die Adaptation deines Auges erfolgt zum Beispiel, wenn du aus einem dunklen Raum ins Helle gehst.

    Die Adaptation kann auf zwei Arten erfolgen.

    Lösung

    Als Adaptation bezeichnet man die Anpassung des Auges an die Lichtverhältnisse. Sie kann mechanisch durch die Veränderung des Pupillendurchmessers erfolgen, aber auch chemisch durch den Aufbau oder Zerfall des Sehfarbstoffes Rhodopsin.

  • Gib wieder, wie der Pupillenreflex funktioniert.

    Tipps

    Die Sinneszellen nehmen die Lichtverhältnisse wahr.

    Das Gehirn erhält Informationen und verarbeitet diese, das heißt, es regelt Vorgänge im Körper.

    Die Regelgröße ist das, was geregelt werden soll.

    Lösung

    Man kann den Pupillenreflex als Regelkreis sehen: Die Sinneszellen auf der Netzhaut des Auges sind die Fühler, die die Informationen weiter an das Gehirn, den Regler, leiten. Die Irismuskulatur, also die Ring- und Radialmuskeln, ist das Stellglied. Die Regelgröße ist der Pupillendurchmesser.

  • Beschreibe die menschliche Pupille.

    Tipps

    Eine weit geöffnete Pupille lässt viel Licht ins Auge.

    Eine verengte Pupille lässt wenig Licht ins Auge.

    Lösung

    Das Auge kann den Lichteinfall ins Auge regulieren, indem der Pupillendurchmesser verändert wird. Verengte Pupillen lassen wenig Licht durch. Dadurch sind sie nicht besonders lichtempfindlich. Es handelt sich also um eine Anpassung an große Helligkeit, wie z.B. helles Sonnenlicht. Bei Dunkelheit erweitern sich die Pupillen, wodurch die Augen besonders lichtempfindlich werden. Auch Drogen bewirken häufig eine Erweiterung der Pupillen.

  • Erkläre die biochemische Adaptation.

    Tipps

    Die Anpassung des Auges an verschiedene Lichtverhältnisse erfolgt nicht nur mechanisch durch den Pupillenreflex, sondern auch biochemisch.

    Bei hellem Licht befindet sich wenig Rhodopsin in den Stäbchen und Zapfen.

    Lösung

    Zusätzlich zur mechanischen Anpassung des Auges an die Lichtverhältnisse kann auch eine biochemische Adaptation erfolgen. Die Anpassung an helleres Licht wird Helladaptation genannt. Dabei zerfällt der Sehfarbstoff Rhodopsin und die Lichtempfindlichkeit wird geringer. Die Anpassung an weniger Licht wird als Dunkeladaptation bezeichnet. Bei diesem Vorgang wird das Rhodopsin aufgebaut, sodass die Lichtempfindlichkeit größer wird.

  • Zeige auf, warum Drogen oder Medikamente im Straßenverkehr gefährlich sein können.

    Tipps

    Reflexe sind meist sehr schnelle Reaktionen zum Schutz des Körpers.

    Überlege, was geschieht, wenn die Pupille sehr weit offen ist und helles Licht einfällt.

    Lösung

    Wenn du dir bewusst machst, dass es sich bei der Pupilleneinstellung um einen Reflex handelt, den du nicht beeinflussen kannst, erkennst du die Gefährlichkeit von Drogen oder bestimmten Medikamenten im Straßenverkehr. Viele Drogen und Medikamente erweitern oder verengen die Pupille. Die Regulation des Lichteinfalls funktioniert nicht mehr richtig. Daher reagierst du bei einer Pupillenerweiterung z.B. sehr empfindlich auf helles Licht. Das kann gefährlich werden, da du z.B. durch helles Scheinwerferlicht geblendet wirst und nicht mehr angemessen reagieren kannst.

  • Erläutere, was man bei der Wahl einer Sonnenbrille beachten sollte.

    Tipps

    Eine Sonnenbrille mit UV-Schutz ist nicht nur cool, sondern sehr nützlich.

    Lösung

    Bei der Wahl einer Sonnenbrille solltest du natürlich darauf achten, dass sie cool aussieht. Aber besonders wichtig für deine Augen ist ein guter UV-Schutz, den du an den Angaben 100% UV-Schutz oder UV400 erkennst. Es spielt dabei keine Rolle, welche Tönung die Gläser haben. Eine Sonnenbrille ohne UV-Schutz ist dagegen schädlich für die Augen: Da sich die Pupillen hinter den abgedunkelten Gläsern weiten, kann noch mehr schädliche UV-Strahlung ins Auge eindringen. In diesem Fall lieber ganz auf die Sonnenbrille verzichten.

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