Summary
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1.
The water bug Velia caprai reacts upon visual prey stimuli only when they are accompanied by vibration stimuli from the same direction. In binary choice experiments with standardized vibration stimuli and systematically variated optical stimuli the following conclusions were made from the relative choice frequencies (= stimulus values):
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2.
Independent of the object distance a black disc of 4.0° Ø (visual angle) in front of a white background has a higher stimulus value than larger or smaller discs. This optimal size does not vary with the state of hunger, but with the contrast (Fig. 6).
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3.
The stimulus value of pattern qualities (such as ‘richness in outline, or inner structure’, or the lack of it) of radially symmetrical dummies depended on size. For each tested pattern an optimal size could be determined (Figs. 5, 9, 10). When offered a dentated disc and an undentated of the same diameter Velia prefers the complex silhouette when the figure is small and the simple when it is large (Fig. 8). The diameter at which the preference changes (between 3.0 and 4.0° Ø) varies with contrast.
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4.
Pattern tapes, differing in the number of small squares arranged in a row were tested in horizontal, vertical and diagonal positions. The optimal tape length varied with square size and distance (Table 5), with contrast (Fig. 12, Table 4) and tape arrangement (Fig. 11). The exciting range of tape length is followed by an inhibitory range that terminates at a neutral zone.
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5.
Because of the high resolving power it was concluded that the pure spatial qualities of the excitation pattern arising in the ommatidial raster could not contain all the information from environment that was proved to be relevant for the perception process. Temporal qualities of the excitation pattern supplied additional information.
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6.
With black discs continously shifted in different directions perception centers can be determined. Their angular distance and their spatial arrangement correspond to the ommatidial raster (Figs. 14–16, 18). The elementary functional structures responsible for the perception are called visual units.
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7.
Two horizontal rows of ommatidia in the lower middle of the eye are best qualified for discriminating dummies of the tested size and contrast (Figs. 14, 19). The discrimination power decreases progressively from frontal to lateral parts of the eye (Figs. 3, 15).
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8.
Simultaneous stimulation of two or more visual units shows that at most five units work together (Figs. 14–16, 21). This interacting system consists of one central excitable unit surrounded by four inhibitory units. There must be multiple sets of interacting units, all activated locally in the anterior portion of the eye.
Zusammenfassung
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1.
Der Bachwasserläufer Velia caprai reagiert nur dann auf visuelle Beutereize, wenn er aus der gleichen Richtung Vibrationsreize über die Wasseroberfläche empfängt. In Zweierwahlen mit normierten Vibrationsreizen und planmäßig abgewandelten optischen Reizen werden aus den relativen Wahlhäufigkeiten (= relativen Reizwerten) die folgenden Schlüsse über das visuelle Beuteerkennen gezogen:
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2.
Unabhängig von der Objektentfernung ist der Reizwert einer schwarzen Kreisscheibe vor weißem Hintergrund von 4° Ø (Sehwinkel) höher als der von größeren oder kleineren Scheiben. Diese optimale Objektgröße ändert sich nicht mit dem Hungerzustand der Versuchstiere, jedoch mit den Kontrastbedingungen (Abb. 6).
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3.
Die relative Bewertung der Musterqualitäten „geschlossene Kontur, Außen- und Innengliederung“ an radiärsymmetrischen Beuteattrappen variiert mit der Größe. für jedes geprüfte Muster kann eine optimale Größe bestimmt werden(Abb. 5, 9, 10). Bei der Wahl zwischen einer Kreisscheibe und einer flächengleichen Zahnradfigur wird bei kleinem Durchmesser die außengegliederte, bei großem Durchmesser die ungegliederte Figur bevorzugt (Abb. 8). Der Durchmesser, bei dem die Bevorzugung umschlägt, liegt im Bereich von 3,0–4,0° Sehwinkel und ist kontras-tabhängig.
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4.
Schrittweise verlängerte Musterbänder aus aneinandergereihten kleinen Quadraten wurden in horizontaler, vertikaler und diagonaler Anordnung geprüft. Die optimale Bandlänge hängt vom Abstand der Kontrastgrenzen (Tabelle 5), von den gebotenen Kontrastbedingungen (Abb. 12, Tabelle 4) und der Bandanordnung (Abb. 11) ab. An einen erregenden Längenbereich schließt sich ein Hemmbereich an, der an einem Neutralbereich endet.
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5.
Aus dem hohen Bildauflösungsvermögen wird geschlossen, daß die rein räumlichen Eigenschaften des Erregungsmusters im Ommenraster nicht die gesamte, für den Perzeptionsvorgang nachgewiesene Umweltinformation enthalten können. Zeitliche Vorgänge im Erregungsmuster müssen zusätzliche Information liefern.
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6.
Mit kontinuierlich richtungsveränderten Kreisscheiben können Perzeptionsschwerpunkte nachgewiesen werden, deren Winkelabstand und horizontal-vertikale Anordnung sich mit dem Ommatidienraster decken (Abb. 14–16, 18). Die für die Perzeption verantwortlichen funktionellen Elementarstrukturen werden Seheinheiten genannt.
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7.
Zwei äquatorparallele Ommatidienreihen in der unteren Augenmitte sind am besten zur Unterscheidung von Attrappen der geprüften Größenordnung und Kontraststärke geeignet (Abb. 14, 19), wobei die Empfindlichkeit von frontal nach lateral abnimmt (Abb. 3, 15).
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8.
Bei Simultanreizung mehrerer Seheinheiten kann ein um eine zentrale erregende Einheit liegender Ring aus maximal 4 hemmenden Einheiten nachgewiesen werden (Abb. 14–16, 21). Dieses Interaktionssystem aus zentraler erregender Einheit und lateralen inhibierenden Einheiten muß mehrfach repräsentiert sein und wird im vorderen Augenbereich jeweils lokal aktiviert.
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Literatur
Siehe Meyer, H. W., Teil 2, diese Zschr. 72, 298–342 (1971).
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für die Anregung zur Bearbeitung dieses Themas und wertvolle Diskussionen danke ich Herrn Prof. Dr. R. Jander, Herrn Prof. Dr. D. Burkhardt, Herrn Dr. K. E. Linsenmair und Frl. R. v. Bombach gilt mein Dank für die kritische Durchsicht des Manuskriptes.
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Meyer, H.W. Visuelle Schlüsselreize für die Auslösung der Beutefanghandlung beim Bachwasserläufer Velia caprai (Hemiptera, Heteroptera). Z. Vergl. Physiol. 72, 260–297 (1971). https://doi.org/10.1007/BF00297783
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DOI: https://doi.org/10.1007/BF00297783