Ballenas – De cerca

Extracto de nuestro capítulo: Momentos

El ojo

Menschenauge

Son de color azul, marrón, gris o verde. Nuestros ojos pueden brillar, llorar, brillar o incluso hipnotizar.

Para nosotros, los humanos, los ojos son el órgano sensorial más importante, ya que son responsables de alrededor del 70 por ciento de nuestra percepción diaria.

A pesar de toda la perfección, el ojo humano no puede alcanzar el carisma del ojo de una ballena, porque cualquiera que alguna vez haya mirado profundamente a los ojos de una ballena o un delfín nunca olvida estos momentos.

Sentimos asombro, euforia y admiración casi simultáneamente. También porque sabemos que somos de las pocas personas que alguna vez hemos mirado los ojos insondables de estos gigantes submarinos.

Pero ¿qué tienen de especial para cautivarnos tanto?

No puede ser por su tamaño, porque los ojos de las ballenas y los delfines son bastante pequeños en relación con su tamaño corporal. No son uno de los órganos sensoriales más importantes, porque la vista de todas las ballenas no está muy desarrollada y sólo es aproximadamente equivalente a la de los peces de aguas profundas.

A algunos les basta con distinguir entre la luz y la oscuridad, otros son completamente ciegos y todos tienen una visión de los colores muy limitada.

Pero ¿cómo surge el “ver”?

Vidente

En todos los ojos, los rayos de luz incidentes se transmiten a través de la córnea, a través de la pupila y luego a través del cristalino hasta la retina. Los receptores de esta retina convierten la luz en impulsos nerviosos eléctricos y los envían a través del nervio óptico a los centros de visión del cerebro.

La visión real funciona en las ballenas tal como lo hace en nosotros los humanos. Entonces, ¿las ballenas “ven” las mismas cosas que nosotros?

Si miramos profundamente a los ojos de las ballenas, primero descubrimos muchas similitudes con el ojo humano en la estructura y estructura del ojo.

Pottwal-Auge © Steffen

El ojo humano

Nuestro ojo casi esférico, por eso también se le llama globo ocular, tiene un diámetro de aproximadamente 2,5 cm y está formado por tres capas de tejido, además del cristalino y el cuerpo vítreo, que está lleno de una masa gelatinosa. El globo ocular, rodeado por un cuerpo adiposo lubricante, se encuentra bien protegido en las cuencas oculares formadas por los huesos del cráneo. Las tres capas de tejido forman la pared del globo ocular. La primera capa exterior con la córnea y la esclerótica, la segunda con la coroides y el iris y en la parte posterior la tercera capa con la retina.

La dermis exterior es de color blanquecino y por eso también se la llama “piel blanca de los ojos”. Si nos miramos en el espejo, esta esclerótica blanca se puede ver claramente como el “blanco” de nuestros ojos. Se extiende desde el punto de entrada posterior del nervio óptico, encierra casi por completo el globo ocular, se funde por delante con la córnea transparente y avascular y tiene la función de mantener el ojo en forma y protegerlo. Entre la dermis y la retina, en la segunda capa media de tejido, se encuentra la coroides, que con sus numerosos vasos sanguíneos suministra nutrientes y oxígeno a las capas adyacentes. Cuando nos miramos en el espejo, a veces podemos ver los pequeños vasos coroideos rojos brillando a través del “blanco” de nuestros ojos.

Una característica llamativa de la sección frontal de la coroides es el iris, que es responsable del color de nuestros ojos. Esto está influenciado por el pigmento melanina. Una alta concentración de melanina da como resultado ojos marrones, mientras que un menor contenido de pigmento hace que el iris parezca verde, azul o gris, según la dosis.

En el medio del iris hay un agujero redondo llamado pupila. Con la ayuda de los músculos, el iris puede agrandar o encoger la pupila, controlando así la cantidad de luz que pasa a través de la pupila hacia el cristalino y la retina detrás de ella.

Cuando está relajada, nuestra lente tiene forma de elipse, es más plana y delgada y en esta forma regula la nitidez de la distancia. Los músculos que están conectados al cristalino y al globo ocular nos permiten cambiar la forma del cristalino mediante una interacción de tensión y relajación y así crear diferentes grados de curvatura. Cuando estos músculos se contraen y el cristalino adquiere una forma más redondeada, podemos ver bien los objetos de cerca.

Después de ser "enfocados", los rayos de luz agrupados por el cristalino pasan a través del cuerpo vítreo hasta la capa de tejido interna del globo ocular, hasta la retina, donde inicialmente se crea una imagen reducida e invertida.

Luego, la retina continúa funcionando como un programa de edición de imágenes en la computadora, porque antes de que la imagen sea transmitida, los receptores de luz y las células nerviosas de la retina son responsables de mostrar los movimientos en la imagen con mayor claridad, mejorando el contraste de la imagen y haciendo que los colores más brillante.

En la retina también se encuentran las células ganglionares de la retina, células nerviosas cuyas proyecciones actúan como "nervios ópticos" y transportan las señales codificadas eléctricamente al cerebro.

El mundo de la luz termina en la retina.

Por lo tanto, la luz juega un papel muy importante en nuestra “visión” para que podamos orientarnos en nuestro entorno.

El ojo de ballena

Querschnitt Auge des Zahnwals  © Behrmann

Sin embargo, no siempre hay suficiente luz para las ballenas, porque los rayos de luz sólo penetran las capas superiores del agua y desaparecen por completo a una profundidad de 400 metros. El sentido de la visión de las ballenas sólo se utiliza en la superficie del agua y en aguas poco profundas. En algunos ríos y aguas salobres la visibilidad es a veces de cero metros, por lo que el sentido de la vista en estas zonas tampoco sirve para nada. La vista y la visión de las especies de delfines que viven allí se han deteriorado significativamente, a veces hasta el punto de causar ceguera. Las ballenas apenas se orientan bajo el agua con los ojos; en cambio, han desarrollado el sentido del oído como su órgano sensorial más importante.

Dado que, a diferencia de la luz, que es fuertemente absorbida por el agua, el sonido viaja mucho más lejos y con más intensidad en el agua, el sentido del oído es mucho más ventajoso para orientarse bajo el agua.

Pero a pesar de su mala visión, los ojos de los mamíferos marinos son obras maestras de la evolución. Se han adaptado excelentemente a las condiciones de vida marinas y podemos descubrir cosas sorprendentes en los ojos de las ballenas, pues podemos encontrar córnea, esclerótica, cristalino, retina y mucho más, incluso líquido lagrimal en sus ojos.

Su protección también está suficientemente garantizada, porque en las ballenas la piel blanca exterior del ojo, la dermis, es especialmente gruesa, casi dura como una roca, por lo que también se la llama esclerótica, que deriva del griego “scleros = duro”. , y el ojo de enfrente está destinado a proteger contra deformaciones, mientras que el líquido aceitoso de las glándulas lagrimales protege la córnea.

Los ojos humanos son casi esféricos, aunque los ojos de las ballenas se parecen más a un hemisferio porque están notablemente aplanados en la zona frontal. Además, su color de ojos es casi exclusivamente marrón porque sus iris están muy pigmentados y tienen una alta concentración de melanina. 

Pupille-Veränderung © Naglschmid 

No pueden competir con nuestra amplia gama de colores, desde el azul hasta el verde y los ojos grises, pero a diferencia de los humanos, pueden dar forma a sus pupilas de manera muy diferente. Puedes cambiarlo desde grande y redondo, con poca luz en profundidad y a medida que aumenta el brillo, hasta una hendidura horizontal en forma de U que tiene apariencia de frijol.

La luz

Cuando se expone a una luz intensa y extrema, el Dr. Alla M. Mass, la experta rusa en ojos de mamíferos marinos, del Instituto Severtsov de Ecología y Evolución de Moscú, encontró en algunas especies de delfines, la ballena gris e incluso el cachalote, pupilas casi cerradas y sólo dos pequeños agujeros. en los dos extremos de la exhibición en forma de U.

Alla M. Mass describe en su trabajo “Adaptive feature of Aquatic mamíferos eye” que la córnea de los mamíferos marinos sólo absorbe una parte muy pequeña de la refracción de la luz bajo el agua y la luz pasa directamente a la lente. Por tanto, la refracción de la luz y el enfoque de la imagen en la retina se realiza casi en su totalidad mediante el cristalino. Por eso, a excepción de algunas ballenas barbadas y la beluga, es casi esférico, porque esta fuerte curvatura de la superficie del cristalino le confiere mayor poder refractivo para enfocar las imágenes en la retina. Durante una visita a Bremerhaven, Günther Behrmann, un antiguo empleado del Instituto Alfred Wegener para la Investigación Polar y Marina, nos mostró un ojo de cachalote que él mismo había preparado y la lente circular y muy dura que parecía y se sentía como una gran canica.

Pupille eines Delfins © Steffen

La lente

Linse Kugel © Steffen

Además, los dos investigadores descubrieron a Ronald H.H. Kröger de la Universidad de Lund en Suecia y Kuno Kirschfeld del Instituto Max Planck de Cibernética Biológica de Tubinga muestran que los mamíferos marinos no pueden cambiar la forma del cristalino debido a que los músculos ciliares están poco desarrollados. Por lo tanto, no pueden, como nosotros los humanos, “enfocar” su imagen mediante distintos grados de curvatura de la lente. Sin embargo, tienen un músculo ocular especial muy masivo, el músculo retractor del bulbo, que se traduce aproximadamente como “retractor del ojo”, que rodea el nervio óptico como un manguito y del que los humanos carecemos.

Las ballenas pueden utilizarlo para cambiar la presión dentro del ojo para tirar del globo ocular hacia adentro o moverlo nuevamente hacia adelante y así mover la lente axialmente.

Si se tira del ojo hacia adentro, la presión ocular aumenta y el cristalino se empuja hacia adelante. Si el ojo se mueve hacia adelante nuevamente, la presión ocular disminuye y el cristalino se mueve hacia atrás.

En la década de 1980, los científicos plantearon la hipótesis de que este desplazamiento de la lente podría ser responsable de poder ver con claridad dentro y fuera del agua. Sin embargo, a través de investigaciones más recientes, descubrieron que la córnea, con su forma inusual, probablemente ayuda a que los ojos de las ballenas se adapten bien a ver en el agua y en el aire. Esta teoría también la confirma el oftalmólogo y científico Bert van der Pol, de Groningen (Países Bajos), especializado en el examen de los ojos de los mamíferos marinos, porque modeló un programa de ordenador y, con ayuda de los datos de Kröger y Kirschfeld, combinó con sus observaciones.

La córnea

Descubrió que el centro de la córnea de la ballena se curva más hacia adentro que hacia afuera y no es uniformemente grueso. Es más delgado en el centro y más grueso hacia el exterior, pero es muy plano, lo que ciertamente ofrece ventajas bajo el agua, pero en el aire significa que las ballenas deberían ser extremadamente miopes con hasta menos 15 dioptrías.

Bajo el agua, los mamíferos marinos tienen una visión más o menos normal debido a la lente redonda y a esta forma de la córnea, mientras que en el aire esta córnea curvada hacia dentro actúa como una lente de refracción fuertemente negativa, que neutraliza en gran medida la miopía. El ojo de ballena tiene, por así decirlo, lentes de contacto negativas integradas en la córnea.

Casi todas las ballenas han resuelto así el problema de la miopía. Sin embargo, este tipo de cambio corneal aún no se ha demostrado en estudios de ojos de cachalote.

Cornea © Bert van der Pol

La nitidez

Pero no sólo el cachalote, sino también nosotros, los humanos, no tenemos esta capacidad de una lente de contacto negativa incorporada, porque todos hemos tenido la experiencia de que con los ojos abiertos bajo el agua todo nos parece borroso y borroso.

La razón de esto reside en las diferentes densidades ópticas del agua y del aire. Para crear una imagen nítida para nosotros, los humanos, la luz se refracta en la superficie de la córnea, que luego la transmite al cristalino. Éste a su vez lo dirige a la retina, a la mancha amarilla, el punto de visión aguda. La distancia entre el objeto, el cristalino del ojo y la retina debe guardar cierta relación entre sí.

Curvando la lente podemos cambiar la distancia focal y así enfocar la distancia entre el objeto y la lente. Sin embargo, debido al tamaño fijo del cristalino del ojo, la distancia entre el cristalino y la retina nunca se puede cambiar.

Debido a la mayor densidad del agua, la luz se refracta y se dispersa cuando el aire entra en el agua. Golpea la córnea de forma más diferente que en el aire. Nuestra lente ahora tiene que adaptarse mucho más para enfocar la distancia entre el objeto y la lente. Sin embargo, esto sólo tiene éxito de forma limitada y, como resultado, la imagen que transmite a la retina ya no se transporta a la distancia correcta. La imagen resultante acaba detrás de la retina y la vemos borrosa.

Las ballenas han solucionado este problema con las llamadas lentes de contacto negativas incorporadas. Si queremos ver con claridad bajo el agua necesitaríamos unas gafas de 40 dioptrías o simplemente podríamos ponernos unas gafas de buceo. Esto crea la densidad normal del aire delante de la córnea y nuestra refracción habitual de la luz. Vemos claramente otra vez.

El color

Sin embargo, los mamíferos marinos no sólo son muy miopes, sino que incluso son daltónicos en comparación con nosotros, los humanos y otros mamíferos.

Alrededor de 127 millones de células de la retina son responsables de nuestra visión del color y la luz. 120 millones de estas células son los llamados bastones, que son muy sensibles a la luz y sólo pueden distinguir entre la luz y la oscuridad. Los otros 7 millones se llaman conos y se dividen en tres tipos. Responden a la luz en el rango de longitudes de onda azul, verde y roja, por lo que también hablamos de visión de color tricomática. Podemos distinguir casi diez millones de matices a partir de mezclas de estos tres colores básicos.

La mayoría de los mamíferos sólo tienen dos tipos de conos, a saber, los conos azules y verdes. Algunos sólo tienen conos azules y rojos. Esta visión bicromática del color es, por así decirlo, el equipamiento básico de los mamíferos. Pero dos grandes grupos de mamíferos marinos, las ballenas y las focas, quedan completamente fuera de este patrón.

Leo Peichl del Instituto Max Plank para la Investigación del Cerebro, Günther Behrmann del Instituto Alfred Wegener de Bremerhaven y Ronald Kröger de Suecia descubrieron un sorprendente déficit en exámenes conjuntos de 14 especies diferentes de ballenas dentadas, focas y leones marinos. Las ballenas y las focas incluso carecen de conos azules. Sólo tienen un tipo de cono, el cono verde. Por tanto, son monocromáticos de cono y prácticamente daltónicos.

La retina

Para los cachalotes, la pérdida de los conos azules debería ser irrelevante de todos modos, porque pasan la mayor parte del tiempo buceando y en las profundidades a las que penetran, los colores y la luz ya no juegan un papel importante.

Tapetum © Bert van der Pol

Sin embargo, para poder utilizar la luz restante de forma más eficiente incluso a menores profundidades, las ballenas han desarrollado una capa de espejo reflectante, el tapetum lucidum, que se encuentra detrás de la retina. Sin duda, todos conocemos los brillantes ojos verdes de un gato o un perro cuando por la noche son iluminados por los rayos de la lámpara de un coche o el flash de una cámara. Esta capa amplificadora de luz sirve para captar la luz incidente y reflejarla de nuevo, pasando de nuevo a través de la retina.

Este ir y venir mejora la sensibilidad a la luz, porque las células sensoriales de la retina tienen una segunda oportunidad de reaccionar al cuanto de luz entrante y así utilizarlo mejor y más. Muchos mamíferos terrestres nocturnos tienen este tapetum lucidum; la única diferencia en los mamíferos marinos es que el suyo es un poco más gris en lugar de verde.

El tapete cubre al menos los dos tercios superiores del fondo del ojo en todas las ballenas y, en algunas, incluso toda el área. Una cobertura tan completa del fondo del ojo es única entre los mamíferos de las ballenas.

Pero las ballenas sorprendieron aún más a los investigadores, porque en la retina de las ballenas se descubrieron dos manchas amarillas y, por tanto, dos zonas de visión más aguda: la mácula lútea. El ojo humano sólo tiene una mácula y este minúsculo punto de nuestra retina, con sus 147.000 células visuales por mm2, es responsable de la visión esencial como leer y reconocer detalles. El resto de la retina sólo percibe principalmente contornos, velocidades y contrastes de luz y oscuridad.

Entre esta mancha amarilla y el cuerpo vítreo tenemos una especie de bolsa, una estructura con forma de cúpula llamada bolsa. Esta bolsa puede variar de volumen dependiendo del grado de licuefacción del cuerpo vítreo. Al contar las células ganglionares de la retina, Alla Mass descubrió que los mamíferos marinos tienen dos máculas. Sorprendentemente, estos dos puntos también están directamente opuestos a los dos pequeños agujeros que forma la pupila cuando se contrae mucho. Bert van der Pol confirmó esta opinión, ya que también descubrió dos de estas estructuras en forma de cúpula utilizando sus métodos de investigación especiales. Entonces, ¿las ballenas ven más claramente porque tienen dos máculas en cada ojo?

Para comprender mejor el ojo de un cachalote, contactamos a Bert van der Pol, quien pudo examinar con gran detalle el ojo de un cachalote varado en la isla de Baltrum en 1994.

Pupille © Bert van der Pol

El ojo del cachalote

Retina © Bert van der Pol

El ojo de este cachalote pesaba 120 gramos y sólo tenía un diámetro ecuatorial de 62 mm. El cachalote, como el depredador vivo más grande de la Tierra, tiene un ojo relativamente pequeño y, en comparación con su enorme tamaño corporal, sólo representa el 0,0003% de su peso corporal, mientras que nuestro ojo representa una proporción significativamente mayor, el 0,01%.

Para examinar el interior de este ojo, van der Pol primero tuvo que cortar la fuerte y gruesa esclerótica exterior blanca de 17 mm, que resultó ser tan dura como una piedra que incluso necesitó una sierra para hacerlo, pero también tuvo que Trabaje con mucho cuidado alrededor de la delgada córnea para no dañarla en futuras investigaciones. La córnea de este ojo de cachalote, de 15 mm, resultó ser sólo un poco más grande que la córnea humana de 11 a 12 mm.

Cuando estaba muerta, la córnea ya se había colapsado y descansaba directamente sobre la lente dura y esférica. El iris de este cachalote también era marrón, como el de la mayoría de los mamíferos marinos, y su pupila tenía forma de herradura.

El cuerpo vítreo estaba lleno de una masa aceitosa mucho más dura y densa que la nuestra. La presión intraocular en este animal ya no se pudo medir, porque en animales muertos llega a cero en pocos minutos, mientras que en personas muertas pueden pasar horas hasta que se quema.

En la parte posterior del globo ocular, van der Pol también pudo exponer el nervio óptico, un enorme haz de fibras nerviosas que sale de la retina. Alcanzó una impresionante longitud de casi un metro. Por el contrario, el nervio óptico humano sólo alcanza los 4,5 cm. Sorprendentemente, el diámetro de 2,5 mm de este nervio óptico era sólo ligeramente mayor que el de un ser humano con sus 1,5 mm. El nervio óptico, así como gran parte de la parte posterior del ojo, estaba incrustado en un tejido de soporte que formaba una red densa y ramificada de vasos sanguíneos y cavidades sanguíneas, la llamada red milagrosa.

Los científicos opinan que este sistema de muchos vasos sanguíneos sirve para regular la temperatura de las finísimas células sensoriales de la retina, porque éstas tienen una tolerancia a la temperatura muy limitada. Durante sus inmersiones profundas, el cachalote tiene que lidiar con grandes diferencias de temperatura.

Mientras que en la superficie de las aguas tropicales la temperatura puede alcanzar los 28 grados, a profundidades de entre 1.000 y 2.000 metros la temperatura es de sólo unos pésimos 2 grados. En estas profundidades, que desde nuestro punto de vista y según nuestras circunstancias podemos llamar con razón la antesala del infierno, no sólo hace frío sino también oscuridad total.

Los ojos de las ballenas son pequeños, extremadamente miopes y además son daltónicas. Las ballenas no pueden llorar, ni siquiera tienen pestañas, pero sus ojos aún tienen un carisma insuperable.

Y cuando sus ojos nos miran, son momentos para la eternidad…

Sehnerv © Steffen

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