Tagsüber wird die Erdoberfläche reichlich mit Licht im Spektrum von 250 nm bis 1500 nm beleuchtet, das das Spektrum des nahen Ultravioletts (250 nm bis 380 nm), das sichtbare Spektrum (380 nm bis 720 nm) und das Spektrum des nahen Infrarots (720 nm bis 1500 nm) umfasst . Unsere Augen sind sehr empfindlich gegenüber dem sogenannten sichtbaren Lichtspektrum . Es ist bekannt, dass einige Arten von Insekten und Vögeln empfindlich auf ultraviolettes Licht reagieren.
Aber ich habe von keinem Tier gehört, das für das Nahinfrarotspektrum (720nm-1500nm) empfindlich ist. Gibt es ein Tier, das nahes Infrarot sehen kann? Unsere Welt ist mit Nahinfrarotlicht gefüllt, zum Beispiel emittieren die meisten Fernbedienungs-LEDs Licht von 950 nm, CD-Lesegeräte haben Laser im Nahinfrarotlicht, die meisten Pflanzen reflektieren das Nahinfrarot reichlich, Nachtüberwachungskameras verwenden ebenfalls Nahinfrarotlampen . Nahinfrarot ist auch im Militär weit verbreitet.
Es scheint sehr vorteilhaft zu sein, nahes Infrarot sehen zu können. Aber warum können wir Nahinfrarotlicht nicht sehen? Warum scheint es keine Wirbeltiere mit Augen zu geben, die für das nahe Infrarotspektrum empfindlich sind? Gibt es dafür einen biologischen oder chemischen Grund?
Tatsächlich können wir nahes Infrarot als rotes Licht wahrnehmen, wenn es stark genug ist. Aber unsere Augen haben eine sehr geringe Empfindlichkeit gegenüber diesem Spektrum, so dass es vernünftig sein kann, einfach zu sagen, dass wir Nahinfrarot "nicht sehen" können.
ps: Ich beziehe mich nicht auf Ferninfrarotlicht (Wärme), obwohl beide manchmal als Infrarotlicht bezeichnet werden, kann dieser Name irreführend sein.
Meine vorherige Antwort war kein Thema, da es, wie in einem Kommentar heißt, um das ferne Infrarot ging, nicht um das nahe, wie Sie gefragt haben. Ich überlasse es den Interessierten am Ende dieser neu bearbeiteten Antwort. Das Problem ist, dass Wasserdampf im nahen Infrarot stark absorbiert wird, sodass das eigentliche Licht, das von der Sonne kommt, viel weniger Kraft hat als im sichtbaren Spektrum. Aus evolutionärer Sicht wäre es daher nicht viel wert, einen Nahinfrarot-Fotorezeptor zu entwickeln: Es ist teuer und führt nicht zu einer großen Verbesserung im Vergleich zu sichtbarem Licht (aus dem gleichen Grund, aus dem die meisten von uns nicht mehr als drei haben Fotorezeptoren, obwohl einige menschliche Frauen sie haben). Die wenigen nachtaktiven Tiere mit Nachtsicht im nahen Infrarot haben eine andere Netzhautstruktur: Viele Tiere haben eine Gewebeschicht namens Tapetum lucidum im Augenhintergrund, die Licht durch die Netzhaut zurückreflektiert, wodurch die Lichtmenge erhöht wird, die für die Erfassung zur Verfügung steht, aber die Schärfe des Fokus des Bildes verringert wird. Dies kommt bei vielen nachtaktiven Tieren und einigen Tiefseetieren vor und ist die Ursache für Augenglanz. Menschen und Affen fehlt ein Tapetum lucidum. Daher hat die Entwicklung des Nahinfrarot-Sehvermögens seine Herausforderungen und wird nur von Tieren angenommen, die wirklich einen Nutzen dafür brauchen.
Auf der anderen Seite besteht das Problem mit thermischem Infrarotlicht darin, dass die ganze Welt es ausstrahlt. Alles, was warm ist, wird auf Infrarot angezeigt. Einige Tiere sind wärmer als ihre Umgebung (Vögel und Säugetiere), aber nur knapp. Es würde eine ziemlich feine Unterscheidung erfordern, um Infrarotsicht effektiv zu nutzen.
Bei nicht warmblütigen Tieren sind die Unterschiede noch geringer. Kaltblütige Tiere haben immer noch Stoffwechsel-Hotspots, aber sie sind nicht viel wärmer als der Hintergrund. Obst und Gemüse haben genau die Hintergrundtemperatur und fallen im IR überhaupt nicht auf. Selbst wenn also ein Tier einen zusätzlichen Satz von Infrarot-Sensor-Pigmenten entwickeln würde, würde es ihm nicht allzu viel nützen.
Wenn Sie ein warmblütiges Tier sind, werden die IR-Sensoren auch Ihre eigene Körperwärme aufnehmen. Sie könnten sie zum Beispiel auf Stiele setzen, aber das ist eine Menge zusätzlicher Mechanismus.
Auf der Erde (zumindest in der Natur) gibt nur eine Sache Licht ab, die Sonne; Solange du es nicht ansiehst, ist alles in Ordnung. Jedes heiße Ding sendet IR aus, und wenn Sie etwas sehr Heißes in der Nähe haben, riskieren Sie eine Übersättigung Ihres IR-Sensors, wodurch Sie blind werden, bis sich die Pigmente zurücksetzen.
Einige Schlangen haben einen sehr rudimentären Satz von IR-Sensoren an der Nasenspitze, von den Augen entfernt. Sie brauchen nicht die Art von Fokus, die die Augen haben; Sie brauchen nur eine ungefähre Vorstellung davon, wo ein warmer Säugetier-Snack ist. Sie können dann mit ihren anderen Sinnen genau eingrenzen, wo es sich befindet.
Eine Antwort liegt in der Nützlichkeit und dem evolutionären Ursprung unseres Sehvermögens. Unser Auge ist im Grunde das gleiche wie das eines Fisches. Wasser absorbiert rotes Licht. Es absorbiert das nahe Infrarot noch stärker. Fische haben die Fähigkeit, im nahen Infrarot zu sehen, nicht entwickelt, weil diese starke Absorption diese Fähigkeit ziemlich nutzlos machen würde. Nahes Infrarot wäre auch ziemlich nutzlos, um Tiere zu landen, die in feuchten Gebieten, wolkigen Gebieten oder an Orten mit dichter Vegetation leben.
Eine andere Antwort liegt im thermischen Rauschen. Obwohl das thermische Infrarot gut vom nahen Infrarot entfernt ist, besteht die Möglichkeit, dass Wärme eine Reaktion in Fotorezeptoren auslöst. Dies geschieht bis zu einem gewissen Grad mit den Photorezeptoren im sichtbaren Bereich in unseren Augen. Gelegentlich sehen wir Lichtblitze, die nicht da sind, einige davon sind Geräusche, die durch unsere eigene Körperwärme erzeugt werden. Dieses Rauschen wäre mit einem Fotodetektor für nahes Infrarot sogar noch stärker, wodurch die Nützlichkeit des Sehens im nahen Infrarot stark verringert würde. Siehe Luo et al. (2011), „Aktivierung von Sehpigmenten durch Licht und Wärme“, Science 332.6035:1307-1312 .
Graf Iblis
David Hammen
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Roman Matwejew