¿Por qué los animales tienen pupilas de formas diferentes?

Las pupilas de hendidura vertical son generalmente comunes entre los depredadores nocturnos que acechan a sus presas, según un nuevo estudio, escrito en la revista Science Advances. La investigación descubrió que probablemente, esta forma de pupila produce la forma más precisa de medir la distancia para un salto de captura de presas.

El estudio no solo mira al gato doméstico; También explica que las extrañas pupilas horizontales, usadas por cabras y ovejas, muy probablemente ayudan a estos animales de presa a escanear sus alrededores en busca de depredadores y a mirar el terreno cuando los persiguen. Además, es probable que se encuentren pupilas circulares en animales altos que están activos durante el día. ( Como nosotros, humanos ) .

Ojo de un cazador

Los estudios muestran que existe una tendencia entre los depredadores a tener pupilas verticales y presas horizontales que se remontan al año 1940, pero desde entonces nadie ha tratado de medir las cantidades de esta diferencia, dice el científico Martin Banks, que trabaja en el campo. de investigación visual en la Universidad de California, Berkeley. Banks y sus colegas formaron una base de datos de hasta 214 especies terrestres, para probar si esta observación casual era cierta. Comenzaron analizando la forma de los alumnos para cada especie correlacionada con sus hábitos naturales durante el día y sus actividades nocturnas. ( El mismo equipo omitió las aves y los peces para minimizar la variedad de resultados y mantener la complejidad del medio ambiente ) .

Es probable que los depredadores de emboscada, como los gatos y las serpientes, tengan pupilas con hendiduras verticales, en particular por el hecho de que están activos durante la noche. La razón detrás de esta correlación proviene de la forma en que funcionan los ojos, dijo Banks. Los depredadores de emboscada deben ser muy precisos con la profundidad de medición, para poder realizar el salto bien calculado sobre la presa desprevenida.

En particular, hay formas de definir la profundidad del medidor sin moverse. El método del primer puño se llama estereopsis, aquí es donde el cerebro compara las dos imágenes devueltas de cada ojo para evaluar la profundidad del medidor. (Por ejemplo, puedes poner tu dedo frente a tus ojos, enfocarte en él y cerrar cada uno de ellos consecutivamente. Eso que se llama “salto” es la distancia que usa tu cerebro en la estereopsis).

El otro método se aprovecha principalmente de cuán oscuro es el objeto detrás y delante del lugar en el que se está enfocando. Este método se llama desenfoque.

Al final, resulta que el desplazamiento de lado a lado que se usa en la estereopsis es más fácil cuando se realiza con líneas y contornos verticales que con los horizontales. Por lo tanto, Banks afirmó que el mejor campo de visión para la estereopsis lo proporcionan las pupilas verticales.
Banks dijo que la mayoría de los gatos y otros depredadores de pupilas resbaladizas utilizan principalmente el desenfoque como método para juzgar la distancia horizontal. Para maximizar el desenfoque, la pupila debe estar abierta de par en par y para las líneas horizontales debe estar abierta de arriba a abajo. Para resumir, la forma perfecta debe estar dispuesta de esta manera: estrecha horizontal y ancha verticalmente, al igual que los ojos de los gatos.

“Esta es la disposición más adecuada para maximizar el estéreo y el desenfoque como signos de distancia simultáneamente”, dijo Banks.

Alumnos para presa

En contraste con los depredadores, por otro lado tenemos las extrañas pupilas rectangulares de cabras, ovejas, caballos y otros tipos de presas. Banks y sus compañeros de equipo descubrieron que 36 de 42 animales herbívoros en su base de datos tenían esos alumnos. Para averiguar por qué, hicieron un modelo de computadora de ojo de oveja y probaron la óptica del mismo.

Los hallazgos revelaron que la pupila horizontal reduce la entrada desde arriba y abajo, y aumenta la entrada desde la parte delantera y trasera de la criatura, produciendo visión panorámica. Además, muchos de estos herbívoros tienen ojos a los lados de la cabeza, lo que mejora aún más esa vista.

“Otorga la capacidad de tener una mejor visión delante y detrás de ellos, y probablemente no ser cegado por la luz del sol desde arriba”, explicó Banks.

Los bancos explicaron que fue mucho más sorprendente la conclusión de que estos alumnos también limitan el desenfoque de los contornos horizontales, produciendo una imagen más nítida de la tierra y el terreno próximo. Eso es realmente vital para un animal que tiene que salir de allí si un depredador salta para matarlo, especialmente un animal con ojos ubicados a los lados, dijo Banks.

“Trata de imaginar tus habilidades para correr si tu vista estuviera a 70 grados del terreno por delante”, dijo. “Serías horrible en eso”.

Al formar esta teoría, Banks y sus compañeros de equipo descubrieron que podrían tener un problema. Para beneficiarse de la claridad adicional, los ojos horizontales del animal deben permanecer alineados con el horizonte. Si el animal estaba pastando, con la cabeza gacha y las pupilas no alineadas, “nuestra idea está hecha para”, declaró Banks.

Se dirigió a un zoológico cercano mientras uno de sus compañeros de trabajo fue a una granja, cada uno equipado con una cámara de video.

Descubrieron algo que demostró su teoría:

Cabras, ovejas y caballos, todos estos animales giran sus ojos, uno en sentido horario y otro en sentido antihorario, para mantener sus pupilas alineadas con el horizonte cuando comen.

Banks no encontró ninguna evidencia de esta capacidad en la literatura científica, pero afirmó que él y sus colegas dudan de que lo descubrieran.

Evolución del ojo

Si seguimos la lógica aquí, los depredadores tienen pupilas verticales, los animales de presa (que huyen ) tienen horizontales, pero ¿cómo nos beneficia esa pupila redonda a los humanos?

Es probable que los animales con pupilas como la nuestra sean depredadores o recolectores activos tanto de día como de noche. Pero la relación entre la forma de la pupila redonda y estas características no es tan fuerte, a diferencia de la correlación entre las verticales y las horizontales.

Juzgar la distancia no es lo único que controla por qué algunos animales desarrollan diferentes formas de pupilas. Otros factores, como la visión del color, también pueden tener un cierto papel.

Los científicos ahora quieren investigar la comunicación entre la retina y la pupila, especialmente en animales de presa. Banks explicó que muchos ojos con pupilas horizontales tienen una retina de “frotis”, con grandes cantidades de receptores de luz en una línea horizontal a través de la retina. ( Nosotros, en comparación, tenemos un área redonda conocida como fóvea que es especialmente densa ) .

Los investigadores también quieren examinar los ojos fuera de lo común. Algunos reptiles, por ejemplo, tienen pupilas que se tensan en tres o cuatro poros formados verticalmente.

“Hay toneladas de formas extrañas de ojos”, dijo Banks.

Fuente del artículo: Under Science | ¿Por qué los gatos tienen pupilas verticales?

Esta pregunta fue tan interesante que realmente encontré la respuesta. He aquí por qué

Los animales de los mismos grupos familiares comparten muchas características, pero hay una gran diferencia en el tamaño de sus alumnos. Las pupilas varían de forma completamente circular a ranuras estrechas y, a veces, a rectángulos.

Una teoría establecida establece que esta diferencia es controlar la entrada de luz en el ojo. Las pupilas alargadas tienen un mayor control para permitir que la luz ingrese al ojo. Por ejemplo, un gato doméstico puede cambiar el área de la pupila en un factor de 135 de completamente dilatado a completamente restringido, mientras que los humanos, con una pupila redonda, solo pueden cambiar el área en un factor de 15. Esto ayuda a los animales a tener una mejor visión en condiciones bajas. Condiciones de luz.

Ahora, aparte de esta maravillosa teoría, también hay otros beneficios para los animales con pupilas con formas diferentes.

La orientación de los alumnos puede estar vinculada al nicho ecológico del animal.

Es más probable que los animales con pupilas alargadas verticalmente sean depredadores que se esconden para golpear a sus presas desde una distancia relativamente cercana. Ejemplo: zorros y gatos domésticos. Estos animales tienen ojos en la parte delantera de sus cabezas. Este tipo de modelado permite a estos animales depredadores juzgar la distancia con precisión sin tener que mover la cabeza.

Los animales con pupilas alargadas horizontalmente son en su mayoría animales de pastoreo y tienen ojos a los lados de la cabeza. Ejemplo: ovejas y cabras. Este tipo de modelado permitirá que estos animales de presa (muy probablemente) busquen a su depredador y huyan en caso de un ataque rápido. Por lo tanto, las pupilas horizontales los ayudarán a reunirse desde todos sus lados y reducirán la luz que se recogerá desde la parte superior o desde el suelo.

Todavía se está investigando para encontrar la razón de las pupilas de formas diferentes en diferentes ojos. Esta fue una pregunta muy interesante. ¡Gracias por preguntar!

Fuente: Revelado: por qué las pupilas de los animales tienen diferentes formas y tamaños

La evolución ha labrado las pupilas de cada especie como una medida para su supervivencia y para adaptarse a su entorno.

Las diferentes formas de la pupila están directamente vinculadas a la función que realizan.

  • Pupila alargada verticalmente

Los animales que tienen los ojos con hendidura vertical en ellos generalmente son depredadores de emboscada, ya que pueden controlar completamente el tamaño de la pupila para dejar entrar solo la cantidad requerida de luz. Ayuda a los depredadores a cazar en la noche o en condiciones de poca luz.

  • Pupila alargada horizontalmente

Se encuentra en animales de pastoreo como cabras, ciervos, etc., que suelen ser la “presa”. Las rendijas horizontales les permiten obtener una vista panorámica de su entorno mientras minimizan la luz desde arriba o desde abajo. Esto les ayuda a correr en caso de situaciones que amenazan la vida.

  • Pupilas redondas

Las pupilas redondas se encuentran generalmente en animales que tienen ambos ojos situados en el frente.

Esto ayuda en una vista mejor enfocada con una percepción de profundidad mucho mayor pero con una capacidad relativamente menor para controlar el tamaño de la pupila.

Es biología y tiene excepciones con algunos animales que tienen formas extrañas de pupila.

Una sepia con pupila en forma de W


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Bien, esta será una respuesta larga.

Las diferentes especies tienen diferentes pupilas, en términos de forma, tamaño y adaptabilidad para dar cuenta de sus diferentes necesidades visuales. Aunque las razones exactas aún no se entienden completamente, las siguientes razones se consideran importantes:

Regulación de la cantidad de luz:

  • Se cree que una pupila con hendiduras puede excluir la luz de manera más efectiva que una pupila circular, por lo que las pupilas con hendiduras tienden a encontrarse en los ojos de los animales con un estilo de vida nocturno que necesitan proteger sus ojos durante el día.
  • Las pupilas en forma de media luna que están presentes en algunos peces también sirven como sombra de ojos, disminuyendo así el flujo de luz hacia la retina.
  • La constricción de una pupila circular es menos completa que el cierre de una pupila cortada, que utiliza músculos adicionales que comprimen lateralmente la pupila. Un ejemplo comúnmente citado de lo mismo es la pupila cortada de un gato, que puede cambiar la intensidad de la luz en la retina 135 veces en comparación con 10 veces en humanos (los humanos tienen otros mecanismos para mantener la visión en la oscuridad; el cambio en el tamaño de la pupila solo tiene una pequeña contribución).
  • Los ojos de la sepia tienen una pupila de hendidura horizontal modificada con una forma distintiva de W en luz brillante, mientras que en la oscuridad la pupila es circular. Proyectar una “W” borrosa en la retina atenúa el brillo de la imagen relativamente menos a lo largo del horizonte en comparación con las partes superior e inferior del campo visual. Esto puede ayudar a equilibrar el campo de luz verticalmente desigual de su hábitat natural.

(Fuente de la imagen: Alumno – Wikipedia)

Determinación del campo visual y profundidad de foco:

  • El campo visual , en términos simples, es la región del espacio alrededor de la cabeza desde la cual se pueden ver varios objetos. Ambos ojos tienen su propio campo separado (campo uniocular) y la parte central superpuesta frente a la cabeza es el campo binocular, que es muy importante para la estereopsis o la percepción de profundidad. Esto no está presente en muchos animales que tienen ojos colocados a los lados de sus cabezas (a diferencia de los humanos), lo que hace que el área de superposición sea insignificante. Por lo tanto, se adaptan a varios otros mecanismos y pistas para estimar la profundidad o la tercera dimensión (3D).

(Fuente de la imagen: Estrabismo simplificado por el Dr. Pradeep Sharma)

  • Los ojos con pupilas de hendidura vertical tienen una profundidad de campo astigmática más grande, es decir, menos borrosa debido al desenfoque. Estos se encuentran comúnmente en los depredadores de emboscada que en otras especies, ya que estos animales necesitan estimar la distancia a la presa potencial con precisión antes de atacarlos.
  • Ahora las pupilas con rendijas horizontales mejoran la calidad de la imagen al reducir el desenfoque de las características en el suelo delante y detrás del animal. Estos están presentes principalmente en animales de presa terrestre que tienen ojos colocados a los lados de su cabeza (colocados lateralmente). La orientación horizontal de las pupilas les ayuda tanto en la locomoción rápida hacia adelante a pesar de la colocación lateral del ojo como en la vista panorámica horizontal para detectar y escapar de los depredadores que se acercan por el suelo.

Disminución de las aberraciones:

  • Una aberración óptica es una desviación del rendimiento de un sistema óptico, lo que conduce a desenfoque y disminución de la calidad de la imagen. Dos de las más comunes son las aberraciones esféricas y las aberraciones cromáticas.
  • En caso de aberraciones esféricas , los rayos periféricos se doblan más que los rayos centrales, lo que lleva a la formación de imágenes en múltiples planos y, por lo tanto, se desenfoca.

(Fuente de la imagen: comprensión de la aberración cromática y esférica de lentes)

  • En los humanos y muchos otros animales, la refracción (o flexión de los rayos de luz) se produce tanto en el plano de la córnea como en el cristalino, por lo que las aberraciones de ambos están casi anuladas (una es positiva y otra negativa). En los peces , la refracción ocurre principalmente en el plano de la lente, por lo que tienen pupilas en forma de media luna para disminuir estas aberraciones y formar una imagen más clara.

(Fuente de la imagen: la importancia funcional de las pupilas en forma de media luna y las múltiples aberturas pupilares)

  • Las aberraciones cromáticas se producen porque las lentes simples (monofocales: una distancia focal) enfocan diferentes longitudes de onda a diferentes distancias: por ejemplo, azul a una distancia más cercana que el rojo. Recuerde que VIBGYOR, R o rojo, siendo la longitud de onda más larga, se enfoca más lejos. Esto nuevamente crea una imagen borrosa.
  • Algunos animales minimizan este desenfoque con una lente multifocal , es decir, una lente que tiene zonas concéntricas de diferentes distancias focales, y cada zona enfoca una banda de longitud de onda diferente en la retina. Cuando una pupila circular se contrae, las zonas periféricas de una lente multifocal ya no están involucradas en la formación de la imagen, evitando así la mejora sugerida en la calidad de la imagen; mientras que cuando la pupila se contrae a una hendidura, las zonas periféricas de la lente permanecen involucradas en la formación de la imagen (ver figura a continuación).

(Fuente de la imagen: http://www.sciencedirect.com/sci …)

  • Es una observación común que las pupilas en forma de hendidura están presentes junto con lentes multifocales y pupilas circulares con lentes monofocales, aunque hay excepciones.
  • Por último, algunas especies como los gecos (un grupo de lagartos nocturnos), tiburones, patines y rayas, algunos caballos tienen múltiples aberturas pupilares pequeñas . ¡La explicación para eso está más allá del alcance de este texto!

Si miras lo suficientemente profundo, encontrarás que todo tiene una razón. Nada sucede al azar en la naturaleza, siempre hay algo de lógica.

Referencias y para lecturas adicionales:

¿Por qué los ojos de los animales tienen pupilas de diferentes formas?

Revista de biología experimental

http://www.sciencedirect.com/sci

La pupila en forma de W en sepia (Sepia officinalis): funciones para mejorar la visión horizontal

La importancia funcional de las pupilas en forma de media luna y las múltiples aberturas pupilares

Alumno – Wikipedia

Los animales con pupilas verticales (gatos, serpientes, etc.) son en su mayoría cazadores de oraciones que se mueven en el suelo, rápido y horizontalmente (como ratones). Las pupilas verticales hacen que su visión sea sensible incluso a movimientos horizontales leves.

Las pupilas verticales también tienen la ventaja de abrirse ampliamente y rápidamente. Esto le da a los depredadores la capacidad de una mejor visión y también de una caza nocturna.

Hay pocos animales con pupilas horizontales (como cabras), algo que les da la ventaja de tener una visión amplia de los pastizales, siempre y cuando se adapten a un entorno vertical, como una montaña.

Los animales con pupilas redondas están menos interesados ​​en localizar rápidamente un movimiento (serpientes de árboles, peces, humanos).

Básicamente hay tres tipos de rendijas de pupila. El vertical, horizontal y redondo. Como regla general, lo siguiente se aplica a cada grupo:

Hendiduras verticales
Las rendijas verticales permiten un campo de visión más enfocado y el animal puede hacer un juicio preciso de su preposición. Estos animales suelen ser depredadores, como los gatos, y los que suelen esperar en una emboscada tienen rendijas más largas para una mejor precisión de ataque, como gecos, cocodrilos y serpientes.
Gato

Geco

Hendiduras horizontales
Esto permite que el animal tenga una vista amplia del horizonte, lo que es bueno para detectar depredadores. Animales como las cabras, las ovejas y los antílopes encajan bien con esta descripción.
Cabra

Alumnos redondos
Todos los demás animales que han decidido a través de la evolución no requerir hendiduras oculares especiales. Incluso si están estrechamente relacionados con algunos que han desarrollado esta adaptación. Por ejemplo, los grandes felinos, leones, tigres y leopardos tienen pupilas redondas porque realmente no necesitan el nivel de visión especializado que requieren los gatos más pequeños como el Ocelote y el gato doméstico.
Además, el búfalo tiene los ojos redondos, aunque pertenece a la misma familia que el antílope y las cabras.

Habría adivinado que las pupilas verticales podrían haber estado relacionadas con los depredadores, pero realmente no sabía sobre las horizontales, así que busqué y este sitio web tenía un artículo … Revelado: por qué las pupilas de los animales tienen diferentes formas y tamaños

Hablando francamente, incluso yo no sé sobre este tema, aunque leí un artículo sobre un experimento realizado en el Reino Unido, donde estudiaron la forma de la pupila para descubrir esto.

https://www.seeker.com/pupil-sha