Warum sehen wir nur eine Oktave Licht? [geschlossen]

Wenn man sich das übliche Diagramm des EM-Spektrums ansieht, kann man nicht umhin zu bemerken, dass das sichtbare Spektrum etwas unterhalb einer Frequenzoktave liegt; Das heißt, das Verhältnis zwischen den höchsten und den am wenigsten sichtbaren Frequenzen liegt etwas unter 2,0.

Gibt es dafür einen bekannten biophysikalischen Grund?

Ich kann (irgendwie) verstehen, warum die Farbauflösung von einer Beschränkung auf nur eine Oktave profitieren kann: Das würde Aliasing-Effekte wie Phantom-Grundlagen einschränken , aber selbst wenn man bedenkt, dass es überhaupt nicht klar ist, dass Aliasing-Effekte evolutionär schlimmer sind, als nicht mehr zu sehen EM-Spektrum überhaupt. Immerhin hören wir 9 Oktaven oder so und leiden nicht zu sehr unter Aliasing-Verwirrung.

Ich verstehe überhaupt nicht, warum das Sehen von mehr als einer Oktave evolutionär schädlich für das monochrome skotopische Sehen ist, das wir nachts erleben. Und in Ermangelung einer evolutionären Erklärung sollte man nach einer biophysikalischen suchen. Daher die Frage.

Was meinen Sie mit „biophysikalischer Vernunft“? Wir haben einfach keine Rezeptoren für andere Arten von Licht entwickelt, welchen "Grund" könnte es dafür geben? Es gibt auch keinen Grund, warum wir keine sechs Arme haben oder dass wir nicht Luft und Wasser atmen können, oder?
@ACuriousMind: Das ist keine Erklärung, mit der man sich zufrieden geben sollte, zumindest nicht genug, um nicht mehr nach dem "Warum" zu fragen.
Allgemeine Gedanken: Hier hat das Spektrum der Sonne seinen Höhepunkt, also ist es der relevante Teil des Spektrums für Photosynthesegeräte; Augen haben sich ursprünglich in Wasser entwickelt, das IR absorbiert, daher wäre es kein Vorteil gewesen, IR erkennen zu können. Es ist schwierig , einen breiten Frequenzbereich zu absorbieren, wir absorbieren viele Schallfrequenzen, weil die Schallwellenlängen groß sind und wir Ohrhaare auf diese Länge abstimmen können, aber um beispielsweise UV zu absorbieren, benötigen Sie ein sehr spezifisches und sehr kleines Molekül. Außerdem ist sogar der Versuch, es zu absorbieren, potenziell schädlich.
Es wird angenommen, dass das menschliche Gehirn entwickelt wurde, um sich zu konzentrieren und nicht mit zusätzlichen Informationen überhäuft zu werden. Unser Überleben bestand also darin, die dringendsten "Informationen" zu nehmen und sich damit zu begnügen. Ich frage mich also, ob Ihre Frage zu dieser Theorie gehört.
Von der Wikipedia-Seite zum Farbsehen ( en.wikipedia.org/wiki/Color_vision#In_other_animal_species ): „Menschen, einige Primaten und einige Beuteltiere sehen eine erweiterte Farbpalette, aber nur im Vergleich zu anderen Säugetieren. Die meisten Wirbeltiere, die keine Säugetiere sind Arten unterscheiden verschiedene Farben mindestens so gut wie Menschen, und viele Arten von Vögeln, Fischen, Reptilien und Amphibien sowie einige wirbellose Tiere haben mehr als drei Zapfentypen und wahrscheinlich ein besseres Farbsehen als Menschen.
Wenn dies richtig ist, widerspricht das Obige der Vorstellung, dass der Wahrnehmungsbereich durch die Entwicklung der Augen begrenzt war, und wirft tatsächlich die Frage auf, warum die meisten Säugetiere im Vergleich zu niederen Wirbeltieren einen großen Teil des Farbsehens verloren haben und warum wir Menschen es behalten haben oder neu entwickelt. Es geht auch gegen den Strom, was die Entwicklung des Gehirns betrifft.
@udrv: Ich sehe im obigen Zitat keinen Hinweis darauf, dass andere Arten mehr als eine Oktave des EM-Spektrums sehen, nur dass einige von ihnen in jedem Teil des EM-Spektrums, den sie sehen, eine bessere Farbunterscheidung haben.
Ich stimme dafür, diese Frage als nicht zum Thema gehörend zu schließen, da es sich um ein Duplikat vieler anderer Fragen handelt, die die Neurooptik sowie das Quantenverhalten physikalisch erreichbarer organischer Verbindungen betreffen, die in der Netzhaut verwendet werden.
@CarlWitthoft: welche?
Ich stimme dafür, diese Frage als nicht zum Thema gehörend zu schließen, da es um die alternative Evolution der Menschheit und nicht um Physik geht.
Ich denke, Sie sollten diese Frage auf Biology Stack Exchange erneut stellen. Ich denke nicht, dass es bei Music Stack Exchange gefragt werden sollte, weil es eigentlich nicht um Klangoktaven geht.

Antworten (1)

Die führende Antwort auf diese (geschlossene) Frage gibt einige gute Gründe, warum sich das IR-Sehen im Tierreich nicht weit entwickelt hat. Um es anders auszudrücken: Selbst das Erfassen des Nah-IR-Spektrums würde im Vergleich zu mehr oder weniger regulären Chromophoren einen anderen Sensortyp erfordern, und es gäbe einen begrenzten evolutionären Nutzen für die Erkennung. Der Vorteil gegenüber dem Sehen im eigenen sichtbaren Bereich lohnt sich nicht unbedingt, da bei lebensfreundlichen Temperaturen alles in IR getaucht ist. Die letztere Idee ist jedoch umstritten, da es Schlangen- und Käferarten gibtdie IR-Wahrnehmung entwickelt haben, allerdings mit Organen, die von ihren Augen getrennt sind (die viel verabscheuten Bettwanzen sind auch geschickt in der IR-Wahrnehmung o_o). Aber aus evolutionärer Sicht ist die IR-Erkennung offensichtlich eine viel spätere Entwicklung als das normale Sehen.

Es kann einfach sein, dass Proteinstrukturen, die als gute Chromophore im sichtbaren und nahen UV-Bereich dienen und eine nützliche Frequenzauflösung bieten, statistisch viel besser verfügbar sind als alles, was für das IR-Spektrum gut funktionieren kann, und in einem komplexen, flüssigen basierte Umgebung dabei (denken Sie an spektrale Verbreiterung).

[Als interessante Nebenidee erklärte dieser Artikel , dass wir Menschen unter den richtigen Bedingungen tatsächlich in der Lage sind, nahe IR-Strahlung jenseits von 1000 nm zu sehen – durch Zwei-Photonen-Anregung von Rhodopsin. Sehen Sie hier die lustige Physikgeschichte hinter dieser kleinen Entdeckung. ]

Was die Einschränkungen des UV-Bereichs betrifft, so haben viele Arten, darunter Schmetterlinge, Bienen, Fische, Vögel und sogar Säugetiere (Rentiere), eine Nah-UV-Sicht (UV-A-Band), die weit über die 400-nm-Grenze für das menschliche Sehvermögen hinausgeht. Aber das biologische Sehen bei kürzeren Wellenlängen, insbesondere jenseits von UV-B, scheint genauso nutzlos zu sein wie das Sehen im mittleren und fernen IR, wenn auch aus anderen Gründen. Für das Leben auf der Erde ist UV-Strahlung eine potente Quelle für Mutationen und stört im Allgemeinen biologische Prozesse (Konformationsumwandlungen, Radikale). Vorhandene Chromophore werden durch kürzere UV-Strahlung zerstört, sodass die UV-Sicht auf andere Sensoren angewiesen wäre. Andererseits wäre der Vorteilsgewinn wieder minimal, da die meisten gegenwärtigen Arten tatsächlich Umgebungen mit niedrigem UV-Licht benötigen, wo UV-Sicht nicht viel helfen kann.

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