¿Cómo ven los peces de manera diferente a nosotros? » ABC de la ciencia

Una lente esférica en los peces ayuda a compensar la falta de refracción y enfoca mejor las imágenes en la fóvea, el área de visión nítida.

¿Alguna vez has abierto los ojos bajo el agua y te has dado cuenta de que todo está borroso y desenfocado? “¿Así es la vista de los peces?” te preguntas, “¿O tienen formas especializadas de ver bajo el agua?”

Bueno, no del todo. Para ayudarnos a entender cómo ve un pez, “miremos” este tema a través de la “lente” de la anatomía, la evolución y la óptica.

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El ojo redondeado de un pez (Crédito de la foto: Kletr/Shutterstock)

La estructura básica de un ojo

El ojo tiene una estructura y una función muy complejas. La estructura y función básica del ojo es más o menos la misma para todos los vertebrados. Había tardado algo menos de 100 millones de años en formarse. Por el bien de este artículo, solo analizaremos tres componentes básicos: el cristalino, el humor vítreo y la fóvea.

Cuando la luz entra por el ojo, pasa a través de un cristalino y el humor vítreo. El humor vítreo es un líquido parecido al agua, mientras que el cristalino ayuda a enfocar la luz en la fóvea. La fóvea es la parte del ojo donde se forman las imágenes nítidas. En otras palabras, es la parte que nos permite ver con claridad.

Diagrama esquemático del ojo humano.

La compleja estructura de un ojo. Por ahora, solo concéntrese en el cristalino, el vítreo y la fóvea (Crédito de la foto: Designua/Shutterstock)

luz bajo el agua

Ver bajo el agua es muy diferente de cómo vemos en tierra. En primer lugar, el agua absorbe mucha más luz que el aire. Esto hace que las cosas sean más oscuras a medida que avanzas. Por el bien de este experimento mental, solo veremos la visión a una profundidad de 80 metros, ya que la luz no pasa por debajo de ese punto.

En segundo lugar, el agua es la que más “absorbe” la luz roja, seguida de la naranja, amarilla, verde y luego la azul. Esto significa que todo lo que esté bajo el agua aparecerá un poco más “azul”. Las cosas se pondrán aún más azules cuanto más profundices.

Sin embargo, esa no es la única propiedad de la luz bajo el agua. Veamos la propiedad que hace que todo bajo el agua sea un poco borroso.

¿Por qué todo está borroso bajo el agua?

Para entender esto, debemos observar dos cosas: la física de la luz y la anatomía del ojo. Hablamos de la estructura de un ojo en la primera subsección. En esta subsección, veremos la física de la luz. Para ser más específicos, veremos cómo se comporta la luz bajo el agua.

El agua es más densa que el aire, por lo que la luz viaja más lentamente bajo el agua. Aunque no notamos esta ligera diferencia horaria, tiene otros efectos.

Un término común que puede escuchar en óptica es refracción. La refracción es la curvatura de la luz cuando viaja entre medios de dos densidades diferentes. Un ejemplo sería cuando la luz viaja del aire al agua. Esta es la razón por la que un lápiz parecerá roto o doblado cuando lo sumerjas en agua.

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El efecto de la refracción en un lápiz (Crédito de la foto: Kuki Ladron de Guevara /Shutterstock)

Cuando la luz viaja de un medio menos denso a un medio más denso, converge. Eso significa que viene junto. Cuando la luz se enfoca en un punto determinado del ojo, crea una imagen nítida, que es realizada por la lente.

La forma en que funciona el cristalino de un ojo es mediante la convergencia de la luz. Para que una imagen sea clara, la luz debe converger exactamente en la fóvea. Si la luz no se enfoca en la fóvea, crea una imagen borrosa.

Cuando está bajo el agua, la luz que pasa a través del ojo debe refractarse lo suficiente como para enfocarse en la fóvea. Si la luz no se refracta lo suficiente, entonces todo se ve borroso, como en la hipermetropía. Al observar el siguiente diagrama para la hipermetropía, tendrá una mejor idea de dónde se enfoca la luz cuando no se refracta lo suficiente.

Diagrama de ilustración vectorial de hipermetropía y miopía

Los efectos de un defecto de la vista (Crédito de la foto: VectorMine/Shutterstock)

Entonces, ¿cómo ven claramente los peces?

Cuando la luz viaja hacia el ojo debajo del agua, no se refracta mucho. Esto se debe a que las densidades del humor vítreo y del agua son muy similares. Ese es el trabajo de la lente; la lente, al ser más densa, refracta más la luz y, por lo tanto, la enfoca. La lente, al ser bastante redonda, hace que la luz la atraviese a mayor distancia, refractándola más. Esto hace que la luz converja en el punto correcto. Si la lente fuera más plana, no convergería en el punto correcto, como se describió anteriormente.

Ojo de pez óseo multilenguaje

La lente esférica de un pez (Crédito de la foto: Gretarsson/Wikimedia commons)

La otra razón es que el ángulo en el que la luz pasa a través de la lente es mayor. Esto se debe a la superficie curva de la lente. Según la ley de refracción de Snell, esto hace que la refracción sea mayor. Esto hace que la luz se enfoque en la fóvea, lo que hace que las imágenes sean nítidas bajo el agua.

La lente esférica también deforma las imágenes. Desde nuestra perspectiva. la forma en que un pez ve su entorno será un poco curva. ¡Esta adaptación también les da un rango de visión más amplio!

Conclusión

Los seres humanos y otros animales terrestres tienen lentes planas porque nos ayudan a enfocarnos en el aire, mientras que los peces tienen una lente más redondeada que les ayuda a enfocarnos en el agua. Podrías estar pensando que esta es una adaptación genial para los peces. Eso es cierto, ya que la vista en los peces es muy evolucionada y compleja. Sin embargo, en realidad, es la vista de los animales terrestres lo que se ha adaptado de manera más impresionante. La vida comenzó en el agua, lo que significa que la lente del pez era el “plano original”.

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Una imagen de una lente de ojo de pez. Las cosas se ven más deformadas y curvas, pero obtienes un campo de visión más amplio (Crédito de la foto: Marco Brockmann/Shutterstock)

Cuando los animales llegaron a la tierra, sus ojos se adaptaron para tener lentes más planos. Esto ocurrió como una forma de adaptarse a la refracción “extra”. El aplanamiento de la lente ayudó a ajustar el cambio de densidad del agua al aire, pero ¿qué pasa con otros animales que regresaron al agua? Algunos animales, como los delfines, fueron originalmente animales terrestres que regresaron a ambientes marinos hace 50 millones de años. Cuando estos animales comenzaron a moverse nuevamente hacia el agua, una vez más se adaptaron para tener lentes esféricos. Además, algunas especies, como los delfines, comenzaron a tener partes frontales más planas de la parte frontal del ojo, lo que ayudó a enfocar la luz aún más.

Las lentes redondas de un pez tenían la ventaja añadida de un rango de visión más amplio. Esto les ayudó al permitirles ver más a su alrededor. ¡Esto les ayudó a buscar más de cerca tanto la comida como los enemigos! Los animales terrestres se adaptaron para tener lentes más planas para que todo estuviera menos distorsionado, ¡igual que las imágenes producidas por una lente de cámara de ojo de pez!

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