Aplicaciones de los fenomenos Fisicos a la Biología


Aplicaciones de la física a la biología.

Biofísica del oido, Biofísica del ojo humano, defectos y correcciones, visión y audición

vision y audicion de algunos animales

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Paula Andrea Clavijo Arciniegas
Programa de Biologia Universidad del Quindio

El relacionar la Física con la Biología nos lleva a pensar en la BIOFISICA.

La Biología es la ciencia que estudia todo lo referente a los seres vivos y su habitat.
La física es una ciencia natural que estudia las propiedades del espacio, el tiempo, la materia y la energía, así como sus interacciones.

Por eso tenemos que:

Biofísica


La biofísica es la ciencia que estudia la biología con los principios y métodos de la física. Se discute si la biofísica es una rama de la física o de la biología. Desde un punto de vista puede concebirse que los conocimientos y enfoques acumulados en la física "pura" pueden aplicarse al estudio de los sistemas biológicos. En ese caso la biofísica le aporta conocimientos a la biología, pero no a la física, sin embargo, le ofrece a la física evidencia experimental que permite corroborar teorías. Ejemplos en ese sentido son la física de la audición, la biomecánica, los motores moleculares, comunicación molecular, entre otros campos de la biología abordada por la física.

Desde el punto de vista científico la vida o los seres vivos están compuestos esencialmente por elementos físicos y químicos.
Los aportes de la física a el estudio de los seres vivos ,ha permitido desentrañar los misteriosos antiguamente secretos, de la unidad fundamental de la vida : La célula.
Por medio de los descubrimientos de la posibilidad de amplificar las imágenes de los cuerpos celestes, surgió en la rama de la Optica un avance que permitió a los biólogos y médicos de la antiguedad , acceder a poder observar el mundo de lo diminuto.

Por medio de los microscópios oculares de lentes, fueron posibles los análisis de numerosas muestras de tejidos.

Fueron posibles de aislar y descubrir organismos que no podían ser vistos de otra manera. Así de esta forma se combatieron numerosas enfermedades que se consideraban pestes incurables.
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Microscopio
Con los avances de la técnica fue posible poco a poco conseguir mayores aumentos y descubrir nuevos organismos tales como bacterias .
Pero la capacidad de amplificar tenía un límite.

Dos aspectos básicos llevaron a desarrollar un instrumento capaz de poder tener mucha más capacidad de manejar imágenes infinitamente pequeñas.
Primero por el problema de la distorsión que se produce por las insignificantes asperezas de los lentes aún en el pulido más perfecto que se le pudiera dar.
Segundo con el descubrimiento de las partículas que rodean los átomos, electrones, fue posible construir microscopios con millones de aumentos.
Eso inauguró una nueva investigación y así pudieron ser vistos los virus.
Otra rama que colabora con la Biología es la parte de la Radio.
Por medio de ondas de radio, la medicina ha logrado importantes avances.
Los Rayos X descubiertos por la emisión de electrones en un tubo de vacío, ayudan hoy en día a la obtención de radiografías de nuestro esqueleto.
Es importantísimo para los médicos el poder observar a través de esas imágenes, las fracturas de los huesos y malformaciones.
También la RADIOTERAPIA y la QUIMIOTERAPIA son importantes aportes de los descubrimientos de los físicos.
La radioterapia ayuda mediante ondas electromagnéticas de frecuencias bajas al alivio de las personas que sufren de artritis, o sea la inflamación de los tejidos que rodean las articulaciones.
Este envío de energía por medio de las ondas ayuda también a desinflamar músculos, con la aplicación de un haz de Rayos infrarrojos a través de lámparas que emiten luz polarizada y filtrada.
La quimioterapia es una aplicación de poderosas emisiones de radiofrecuencia ionizante de muy alta frecuencia que tiene aplicaciones específicas en áreas determinadas.
Su aplicación es realizada en un ambiente totalmente blindado con plomo.
Estas radiaciones sirven para detener y eliminar las células cancerosas de tumores declarados.
Aunque destruye células malas, también lo hace con las buenas, por lo que su utilización es muy peligrosa.
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Microscopio
Con los ultrasonidos que son frecuencias mas arriba que el umbral superior del oído humano, la física ha logrado ayudar a la medicina en los siguientes campos.
Con la aplicación de ultrasonidos es posible realizar el trabajo de complemento de un autoclave. El autoclave es horno donde se esterilizan los materiales quirúrgicos.
Con ultrasonidos se destruyen también los cálculos renales que antes eran solo posibles de extraer mediante operaciones.
En los últimos años se han desarrollado
gracias a los avances en el campo de la computación unos nuevos exploradores de nuestro organismo.
Han surgido los llamados Scaners de Resonancia Magnética .
Por medio de estos instrumentos, se pueden obtener imágenes detalladas de nuestro cuerpo en distintos colores, que revelan el funcionamiento de los mismos.
Cabe destacar que este último avance no utiliza radiaciones ionizante, o sea, peligrosas de operar.

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Sala de Resonancia Magnética, al fondo se observa a través del cristal, la camilla donde el paciente es acostado y luego ingresa al interior de la bóveda donde el resonador toma las imágenes que luego son vistas en el visor que opera la encargada.

Bioacústica
La bioacústica es una ciencia interdisciplinaria que estudia la audición de algunos animales. Se basa en el análisis de emisiones de ruidos, su propagación a través de distintos medios y la recepción por los seres vivos, incluyendo humanos.

La ecolocación a veces denominada biosonar o ecolocalización, es un término creado en 1938 por Donald Griffin, que fue el primero en demostrar concluyentemente la existencia de la ecolocación en los murciélagos.
Algunos animales emiten sonidos en su entorno e interpretan los ecos que generan los objetos a su alrededor. La ecolocación la poseen varios mamíferos: murciélagos (aunque no todo el orden la usa), delfines y el cachalote. Hay dos clases de pájaros que utilizan este sistema para navegar en cuevas sin visibilidad, el guácharo (Steatornis caripensis) y los vencejos y salanganas, en especial la salangana papú, tribu Collocaliini. Recientemente se ha comprobado que los humanos también poseen esta capacidad.

Principio para la ecolocación

La ecolocación se asemeja al funcionamiento de un sonar activo; el animal emite un sonido que rebota al encontrar un obstáculo y analiza el eco recibido. Logra así, saber la distancia hasta el objeto (u objetos), midiendo el tiempo de retardo entre la señal que ha emitido y la que ha recibido.
Sin embargo, el sonar se basa en un estrecho haz para localizar su objetivo, y la ecolocación animal se basa en múltiples receptores. Dichos animales tienen dos oídos colocados a cierta distancia uno del otro, el sonido rebotado llega con diferencias de intensidad,tiempo y frecuencia a cada uno de los oídos dependiendo de la posición espacial del objeto que lo ha generado. Esa diferencia entre ambos oídos permite al animal recrear la posición espacial del objeto, incluso su distancia, tamaño y otras características.

Ecolocación en los murciélagos

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Murciélago del suborden Microchiroptera, cazando en la oscuridad.

Contrariamente a las creencias populares, no son ciegos, ya que muchos además de su sistema de sonar, emplean la vista para diferentes actividades. A diferencia de los micromurciélagos (suborden Microchiroptera), los megamurciélagos (suborden Megachiroptera) emplean la visión para orientarse y localizar a sus presas (una única especie de este suborden ha desarrollado un mecanismo de ecolocación que utiliza sólo cuando vuela en total oscuridad).
Los ojos de los megamurciélagos están más desarrollados que los de los micromurciélagos y, en general, ningún murciélago está completamente ciego; incluso los micromurciélagos pueden utilizar como señales durante el vuelo objetos muy visibles del terreno para regresar a su refugio.
Los micromurciélagos utilizan la ecolocación para navegar y cazar, a menudo en total oscuridad. Emergen generalmente de sus cuevas y salen a cazar insectos en la noche. La ecolocación les permite encontrar lugares donde habitualmente hay muchos insectos, poca competencia para obtener el alimento y pocos depredadores para ellos. Generan el ultrasonido en la laringe y lo emiten a través de la nariz o por la boca abierta. La llamada del murciélago utiliza una gama de frecuencias comprendida entre 14.000 y 100.000 Hz, frecuencias la mayoría por encima de la capacidad auditiva del oído humano (de 20 Hz a 20.000 Hz).
Hay especies concretas de murciélagos que utilizan rangos de frecuencia específicos para adaptarse a su entorno o por sus técnicas de caza. A veces esto ha sido usado por los investigadores para identificar el tipo de murciélagos en una zona grabando sus llamadas con grabadores ultrasónicos, también conocidos como detectores de murciélago. Sin embargo las llamadas ecolocadoras no son específicas de cada especie, por lo que hay murciélagos que solapan sus tipos de llamada. Por este motivo estas grabaciones no sirven para identificar todos los tipos de murciélago. En los últimos años desarrolladores en distintos países han desarrollado una librería de llamadas de murciélago, que contiene grabaciones de referencia de las llamadas de las especies locales para ayudar con la identificación.[cita requerida]
Desde los 70 ha habido una creciente controversia sobre si los murciélagos utilizan una forma de proceso de radar conocida como correlación de fase coherente. Coherencia significa que los murciélagos usan la fase de las señales de ecolocación, mientras correlación de fases implica que la señal emitida es comparada con la señal recibida en un proceso continuo. La mayoría de los investigadores -no todos- afirman que el murciélago utiliza un tipo de correlación de fase, pero en una forma incoherente, similar a un banco de filtros receptores fijos.
Cuando cazan producen sonidos a muy baja frecuencia (10-20 Hz). Durante la fase de búsqueda el sonido emitido es sincrónico con la respiración y con la frecuencia de aleteo. Esto lo hace para conservar energía. Después de detectar a su presa, los micromurciélagos incrementan la frecuencia de los pulsos, acabando con el zumbido final a frecuencias superiores a 200 Hz. Durante la aproximación al objetivo, la duración y la energía del sonido van decreciendo.

Ecolocación en cetáceos

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Proceso de ecolocación en un delfín: los sonidos generados por el delfín en verde, los provenientes del pez rojos.

Antes de que las capacidades de la ecolocación de cetáceos fueran descubiertas oficialmente, Jacques Yves Cousteau sugirió su existencia. En su primer libro, el Mundo silencioso (1953, pp. 206-207), divulgó que en el transcurso de una investigación se dirigía al Estrecho de Gibraltar y notó que un grupo de marsopas los seguía. Cousteau observó el curso cambiante de las marsopas para aprovechar al máximo la navegabilidad en el estrecho, concluyendo que los cetáceos tenían algo como el sonar, que era una relativamente nueva característica en los submarinos.
Los costados de la cabeza del delfín y su mandíbula inferior, que contienen una grasa aceitosa, son las zonas que reciben el eco. Cuando un delfín viaja, por lo general mueve la cabeza lentamente a un lado y al otro, hacia arriba y hacia abajo. Este movimiento es una especie de exploración global, que le permite al delfín ver un camino más ancho frente él.
Los cetáceos dentados (suborden Odontoceti) forman uno de los dos grandes grupos de cetáceos, que incluye a delfines, marsopas, delfines de río, orcas y cachalotes, utilizan biosonar porque viven en un hábitat acuático que tiene características acústicas favorables para el fenómeno y donde la visión se limita extremadamente debido a la absorción o a la turbidez.
La ecolocación supone la emisión por parte del delfín de una amplia gama de sonidos en forma de breves ráfagas de impulsos sonoros llamados "clicks" y la obtención de información sobre el entorno mediante el análisis de los ecos que vuelven. Esta capacidad de utilizar una completa gama de emisiones sonoras tanto de alta como de baja frecuencia, combinada con una audición direccional muy sensible, facilita una ecolocación extremadamente precisa y otorga a estos animales un sistema sensorial único en el mar.
El sonido es generado haciendo pasar el aire desde la cavidad nasal través de los labios fónicos. Estos sonidos son reflejados por el hueso denso cóncavo del cráneo del delfín y el saco de aire que se encuentra en su base. El haz enfocado es modulado por un gran órgano graso conocido como el melón. Actúa como una lente acústica por su composición lípida de distintas densidades. Muchos cetáceos dentados usan una serie consecutiva de clicks o un tren de pulsos, sin embargo el cachalote puede producir clicks individuales. Los silbidos que producen parece que no se usan en la ecolocación, sino en la comunicación.
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Generación, propagación y recepción en un delfín. Outgoing sounds are red and incoming ones are green..

La variación de la frecuencia de los clicks en el tren de pulsos generan los familiares chillidos y gruñidos del delfín. A un tren de pulsos con una frecuencia de unos 600 Hz se le llama pulso de burst. En los delfines de nariz de botella la respuesta cerebral auditiva puede analizar cada click de manera independiente hasta los 600 Hz, teniendo una respuesta gradual para frecuencias superiores. El eco se recibe a través de la mandíbula inferior. Además la colocación de los dientes en la mandíbula de un delfín de nariz de botella, por ejemplo, no es simétrica en el plano vertical, y esta asimetría podría posiblemente ser una ayuda para el delfín, que detecta con diferencia si la señal llega por uno u otro lado de la mandíbula. El sonido lateral se recibe a través de unos lóbulos que rodean los ojos con una densidad acústica muy similar al hueso.
Muchos investigadores creen que cuando este animal se acerca al objeto de su interés, se protege contra el alto nivel de eco disminuyendo el sonido emitido. En los murciélagos es conocido el efecto, pero en este caso la sensibilidad del oído también se recrudece cerca del objetivo.

*Anatomía del ojo

El Ojo es el órgano de la visión. Recibe las imágenes del ambiente y envía información al cerebro sobre su forma, tamaño, color y distancia. El ojo humano es un órgano fotorreceptor, cuya función, ya implícita, consiste en recibir los rayos luminosos procedentes de los objetos presentes en el mundo exterior y transformarlos en impulsos eléctricos que son conducidos al centro nervioso de la visión en el cerebro.
El ojo parece una bola de gelatina de unos 3 centímetros de diámetro, dentro de la cuenca ocular del cráneo, a cada lado de la nariz, con 6 músculos que lo pueden mover en todas direcciones. En el embrión, los ojos se forman de dos botones que salen directamente de la parte anterior cerebro. La envoltura, son tres capas: Esclerótica, coroides, y retina.
*La esclerótica
Es la parte externa.
/-/La Conjuntiva:
Un tejido blanco transparente que protege la parte anterior del ojo de polvo o infecciones
/-/La Córnea
En la parte anterior, la esclerótica se convierte en la Córnea, que es un tejido transparente y convexo. Al ver un árbol, por ejemplo, su imagen viaja a la velocidad de la luz, y la cornea la dobla (refracta), le disminuye la velocidad del paso, y la encoge a un tamaño como de una peseta.
*Los Coroides
Es la segunda capa, muy vascularizada, con millares de venas y arterias, de color oscuro.
a- La Pupila, es lo negro central del ojo, por donde pasan los rayos de luz de las imágenes. Se hace más grande o pequeña dependiendo de las contracciones del iris.
b- El Iris, es la membrana que le da color al ojo, negro, marrón, azul, verde.Cuando se contraen sus músculos, al haber poca luz por ejemplo, la pupila se agranda; cuando los músculos del iris se relajan, porque haya mucha luz por ejemplo, la pupila se hace más pequeña
c- El Cristalino (lens) es como una lenteja, biconvexa, que recibe los rayos de la imagen, los refleja, y los hace converger en la retina, en forma invertida. Parece una lenteja incolora de gelatina. Al microscopio, tiene unas 2.000 láminas delgadas, superpuestas, concéntricas, entre las que circula un líquido diáfano y purísimo, dándole una elasticidad maravillosa, y produciendo un índice de refracción exacta. Se hace más gruesa o delgada rápida y automáticamente, y rápidamente vuelve al estado primitivo, según la necesidad de la visión, siendo, pues, la lente perfecta.
*La Retina
Es la capa más interna. Tiene solo cuatro décimas de milímetro de espesor, pero con 10 capas muy importantes.

Luz Visible

La luz visible es una de las formas como se desplaza la energía. Las ondas de luz son el resultado de vibraciones de campos eléctricos y magnéticos, y es por esto que son una forma de radiación electromagnética (EM). La luz visible es tan sólo uno de los muchos tipos de radiación EM, y ocupa un pequeño rango de la totalidad del espectro electromagnético. Sin embargo, podemos percibir la luz directamente con nuestros ojos, y por la gran importancia que tiene para nosotros, elevamos la importancia de esta pequeña ventana en el espectro de rayos EM. Las ondas de luz tienen longitudes de onda entre 400 y 700 nanómetros (4 000 y 7 000 Å).
Los vecinos de la luz visible en el espectro EM son la radiación infrarroja de un lado, y luz ultravioleta del otro lado. La radiación infrarroja tiene longitudes de ondas más largas que la luz roja, es por esto que oscila a una frecuencia menor y lleva consigo menor energía. La radiación ultravioleta tiene longitudes de ondas más cortas que la luz azul o violeta, por lo que oscila más rápidamente, y porta mayor cantidad de energía por protón que la luz visible.
*Reflexión de la luz
Cuando la luz llega a la superficie de un cuerpo, esta se refleja total o parcialmente en todas direcciones. Si la superficie es lisa como un espejo, los rayos son reflejados o rechazados en una sola dirección; toda superficie que refleja los rayos de luz recibe el nombre de espejo .Por ejemplo: El agua de una alberca o un lago, o los espejos de cristal que a su vez pueden ser planos o esféricos. Al rayo de luz que llega al espejo se le denomina incidente, y al rayo rechazado por el se le llama reflejado.
Las leyes de la reflexión son:
 El rayo incidente, la normal y el rayo reflejado se encuentran en un mismo plano.
 El ángulo de incidencia es igual al ángulo de reflexión.
Cuando estamos frente a un espejo plano nuestra imagen es derecha porque conserva la misma posición; virtual porque se ve como si estuviera dentro del espejo ( la imagen real es la que se recibe en una pantalla), y es simétrica porque aparentemente está a la misma distancia de la del espejo.
*Refracción de la luz
La refracción es el cambio de dirección que experimenta una onda al pasar de un medio a otro. Sólo se produce si la onda incide oblicuamente sobre la superficie de separación de los dos medios y si éstos tienen índices de refracción distintos. La refracción se origina en el cambio de velocidad que experimenta la onda. El índice de refracción es precisamente la relación entre la velocidad de la onda en un medio de referencia (el vacío para las ondas electromagnéticas) y su velocidad en el medio de que se trate.
La refracción de la luz se produce cuando la luz pasa de un medio de propagación a otro con una densidad óptica diferente, sufriendo un cambio de velocidad y un cambio de dirección si no incide perpendicularmente en la superficie.

Visión de las aves


La visión es el más importante de los sentidos de las aves, dado que es esencial para un vuelo seguro, y este grupo tiene un número de adaptaciones que permiten una agudeza visual superior a la de otros grupos de vertebrados. Para resaltar esto, por ejemplo, se ha descrito a la paloma como "dos ojos con alas". El ojo de las aves se parece al de los reptiles actuales, pero tiene un mejor posicionamiento de los lentes, una característica compartida con los mamíferos. Las aves tienen los ojos más grandes en relación al tamaño corporal entre todo el reino animal, y el movimiento dentro de la cavidad ósea ocular es limitado por esa causa. Adicionalmente a los dos párpados que siempre se encuentran en otros vertebrados, el ojo es protegido por una tercera membrana, móvil y transparente. La anatomía interna del ojo es similar a la de otros vertebrados, pero tiene una estructura, el pecten, única de las aves.
Las aves , como los peces, anfibio y reptiles, tienen cuatro tipos de receptores de color en el ojo. La mayoría de los mamíferos tienen dos tipos, aunque los primates tienen tres. Esto les da a las aves la habilidad de percibir no solo la luz en el espectro visible, sino también en el ultravioleta, y otras adaptaciones permiten la detección de luz polarizada. Las aves tienen proporcionalmente más receptores de luz en la retina que los mamíferos, y más conexiones nerviosas entre los fotorreceptores y el cerebro.
Algunos grupos de aves tienen modificaciones específicas para su sistema visual ligadas a sus modos de vida. Las aves de presa tienen una alta densidad de receptores y otras adaptaciones para maximizar la agudeza visual. La posición de sus ojos les dan buena visión binocular permitiéndoles una adecuada apreciación de las distancias. Las especies nocturnas tienen ojos tubulares, con poco número de detectores de color, pero una alta densidad de células bastoncillos, las que detectan mejor la luz menos intensa. Los charranes, gaviotas y albatros están entre las aves marinas que tienen gotas de aceite rojas y amarillas en los receptores de color para mejorar la visión a distancia, especialmente en condiciones brumosas.

Percepción del movimiento

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Un cernícalo común necesita para cazar una imagen visual segura.

Las aves tiene mejor resolución de movimientos rápidos que los humanos, para quienes aleteos a una velocidad mayor que 50 Hz aparecen como movimiento continuo. Los humanos no pueden por lo tanto distinguir los parpadeos individuales de una lámpara de luz fluorescente que oscila a 60 Hz, pero los periquitos comunes y las gallinas tienen un umbral de resolución de movimiento de más de 100 Hz. Un gavilán de Cooper puede perseguir presas ágiles a través de bosques y evitar ramas y otros objetos a alta velocidad; éstos objetos para los humanos aparecerían como un borrón.
Las aves pueden también detectar objetos de movimiento lento. El movimiento del sol a través del cielo es imperceptible para los humanos, pero detectable para las aves. La habilidad de detectar estos movimientos les permite a las aves migratorias orientarse correctamente.
Para obtener imágenes seguras mientras vuelan o cuando están posadas sobre una rama oscilante, las aves mantienen la cabeza tan estable como es posible con reflejos compensatorios. El mantenimiento de imágenes estables es especialmente relevante para las aves de presa.

Percepción de campos magnéticos

La percepción de campos magnéticos por aves migratorias se ha sugerido que es dependiente de la luz. Las aves mueven la cabeza para detectar la orientación de los campos magnéticos. Estudios sobre las rutas nerviosas han sugerido que las aves son capaces de "ver" los campos magnéticos.

Aves de presa diurnas

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Ojo de un halcón. Tener "vista de águila" es una expresión para describir agudeza visual.

La habilidad visual de las aves de presa es legendaria, y la agudeza de su visión es debida a una variedad de factores. Las rapaces tienen ojos grandes para su tamaño, 1,4 veces mayores que el promedio de las ave de su mismo peso, y el ojo tiene forma de tubo para producir una imagen más grande en la retina. La retina tiene un gran número de receptores por milímetro cuadrado, lo que determina el grado de agudeza visual. Cuanto más receptores tenga un animal, mayor es la habilidad de distinguir objetos individuales a una distancia, especialmente cuando, como en las rapaces, cada receptor está típicamente unido a una sola célula ganglionar.
Mucahs rapaces tienen foveas con más bastoncillos y conos que la fovea humana (65.000 mm2 en el Cernícalo Americano, 38.000 en humanos) y esto provee a estas aves con espectacular visión a larga distancia. La fovea misma puede ser de forma de lente, incrementando adicionalmente la densidad efectiva de receptores. Esta combinación de factores le da a los Buteo (busardos o gavilanes) la visión a distancia 6 a 8 veces mejor que la de humanos.
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Cada retina del águila mora tiene dos foveas.

Los ojos dispuestos al frente de la cara de un ave de presa le dan visión binocular, la cual está asistida por una fovea doble. Las adaptaciones de las rapaces para una resolución visual óptima (un cernícalo americano puede ver un insecto de 2–mm desde la cima de un árbol de 18–m) tiene una desventaja en que su visión es pobre a niveles de luz pobre, y deben descansar a la noche. Las rapaces pueden tener que perseguir sus presas móviles en la parte más baja de su campo visual, y por lo tanto no tienen la adaptación de miopía de campo bajo demostrada en muchas otras aves. Las aves carroñeras como los buitres no necesitan tal agudeza visual, así un cóndor tiene una sola fovea con cerca de 35.000 receptores por mm2
Las rapaces carecen de las gotitas de aceite coloreado en los conos, y probablemente tienen la percepción de color más similar a los humanos, y carecen de la habilidad de detectar luz polarizada. Los plumajes generalmente castaños, grises y blancos de este grupo, y la ausencia de exhibición de colores en el cortejo sugieren que el color no es relativamente importante en estas aves.
En la mayoría de las rapaces una prominente arruga y sus plumas se extienden sobre y frente al ojo. Esta "ceja" le da a las aves de presa su mirada distintiva. La arruga protege físicamente al ojo del viento, polvo y desechos y lo apantalla del exceso de luz brillante. El águila pescadora carece de esta arruga, aunque el arreglo de las plumas sobre el ojo le sirve con similar función; también posee plumas oscuras en el frente del ojo lo que probablemente le sirve para reducir el brillo desde la superficie del agua cuando el ave está a la caza de peces, que son parte principal de su dieta.

Aves nocturnas

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Búho real.

Los búhos tienen grandes ojos para su tamaño, 2,2 veces mayores que el promedio para aves de su mismo peso, y ubicados al frente de la cabeza. Los ojos tienen una superposición de campos visuales de los ojos de un 50–70%, lo que da mejor visión binocular que la que tienen las aves de presa diurnas (cuya superposición es de 30–50%). La retina del cárabo común tiene cerca de 56.000 bastoncillos sensibles a la luz por milímetro cuadrado; aunque las antiguas declaraciones de que podía ver en la parte infrarroja del espectro han sido desechadas.
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Cada retina de búho tiene una única fovea.

La adaptaciones a la visión nocturna incluyen el gran tamaño del ojo, su forma tubular, gran número de bastoncillos dispuestos apretadamente, y la ausencia de conos, dado que la visión de color es innecesaria en la noche. Existen pocas gotas coloreadas, las cuales reducirían la intensidad de la luz, pero la retina contiene una capa reflectante, el tapetum lucidum. Éste incrementa la cantidad de luz que cada célula fotosensible recibe, permitiendo al ave ver mejor en condiciones de poca luz. Los búhos tienen normalmente sólo una fovea, y ésta está poco desarrollada excepto en cazadoras diurnas como el búho campestre.
Otras aves además de los búhos tienen buena visión nocturna, como el milano murcielaguero, los podargos y los añaperos. Algunas aves anidan en lo profundo de sistemas cavernarios los que son demasiado oscuros para la visión, y encuentran su camino al nido con un simple sistema de ecolocalización. El guácharo es la única ave nocturna que ecolocaliza, pero varias Aerodramus (salanganas) también utilizan esta técnica, con una especie, la salangana de las Cook, que también usa la ecolocalización fuera de sus cuevas.

Aves acuáticas

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Los charranes tienen gotitas de aceite en las células cono del ojo para mejorar la visión a distancia.

Las ave marinas como los charranes y gaviotass que se comen de la superficie o se zambullen por el alimento tienen gotitas de aceite rojas en los conos de de sus retinas. Esto les mejora el contraste y agudiza su visión a distancia, especialmente en condiciones brumosas. Birds that have to look through an air/water interface have more deeply coloured carotenoid pigments in the oil drops than other species. Esto las ayuda a localizar cardúmenes de peces, aunque no hay certeza si es que están viendo el fitoplancton del cual los peces se alimentan, u otras aves alimentándose.
Las aves que persiguen peces bajo el agua como las alcas y colimbos tienen muchas menos gotitas de aceite rojas, pero tienen lentes especiales flexibles y usan la membrana nictitante como una lente adicional. Esto les permite una mayor acomodación óptica para una buena visión en el aire y en el agua. Los cormoranes tienen una amplitud de acomodación visual mayor, hasta 50 dioptrías, que cualquier otra ave, pero los martines pescadores están considerados como los de mejor visión en conjunto en ambos medios, aire y agua.
external image 220px-Manxshearwaterretina.svg.png Cada retina de pardela pichoneta tiene una fovea y una banda alargada de alta densidad de receptores.
Las aves marinas procelariformes (petreles y pardelas), las cuales vienen a la costa sólo a criar y permanecen la mayor parte errando cerca de la superficie de los océanos, tienen un área de sensibilidad visual larga y estrecha en la retina. Esta región, el área de células gigantes, ha sido encontrada en especies como pardela pichoneta, petrel de Kerguelen, pardela capirotada, pato-petrel piquiancho y potoyunco común. Se caracteriza por la presencia de células ganglionares que están ordenadas regularmente y son más grandes que las halladas en el resto de la retina, y morfológicamente se parecen a las de la retina de gatos. La localización y morfología celular de esta novedosa área sugiere una función en la detección de objetos en un campo binocular pequeño proyectado debajo y alrededor del pico. No tiene que ver primariamente con alta resolución espacial, pero puede asistir en la detección de presas cerca de la superficie dado que estas aves vuelan a muy poca distancia de ésta.
La pardela pichoneta, como muchas otras aves marinas, visitan sus colonias de cría durante la noche para reducir los riesgos de ataque por depredadores aéreos. Dos aspectos de su estructura óptica sugieren que el ojo de esta especie está adaptado a la visión nocturna. En el ojo de la pardela el lente hace la mayor parte de la refracción de luz necesaria para producir una imagen enfocada en la retina. La córnea, la capa exterior que cubre el frente del ojo, es relativamente aplanada y por lo tanto de bajo poder refractivo. En un ave diurna como la paloma, ocurre lo contrario; la córnea está altamente curvada y es el principal componente refractivo. La relación de la refracción producida por el lente respecto a la producida por la córnea es de 1,6 para la pardela y de 0,4 para la paloma; este índice en la pardela es consistente con el que está presente en un abanico diverso de aves y mamíferos nocturnos.
La longitud de enfoque más corta de los ojos de las pardelas les da una imagen menor pero más brillante que la que obtienen las palomas, así es que estas últimas tienen una visión diurna más aguda. Aunque la pardela pichoneta tiene adaptaciones para la visión nocturna, el efecto es pequeño, y es probable que estas aves también usan el olfato y la audición para localizar sus nidos.
Se solía pensar que los pingüinos eran miopes en tierra. Aunque la córnea es aplanada y adaptada para la visión subacuática, el lente es muy fuerte y puede compensar el enfoque reducido de la córnea cuando el ave sale del agua. Casi la solución contraria es usada por la Serreta Capuchona la cual puede combar el lente a través del iris cuando está sumergida.




Aplicaciones a la Biología