bg 10sensibilidad parte 1 2011
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TEMA 10
Capítulos 10, 11, 12, & 13 Baker, C. Patterns of Time
SENSIBILIDAD AL AMBIENTE
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LUZ y VISION
F
recue
ncia
long
itud
de
onda
El espectro electromagnético se
divide en regiones espectrales,
clasificadas según los métodos
necesarios para generar y detectar
los diversos tipos de radiación.
La luz es una radiación que se
propaga en forma de ondas. Las
ondas que se pueden propagar
en el vacío se llaman “ondas
electromagneticas”. La luz es
una radiación electromagnética.
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El arco iris es un fenómeno óptico y meteorológico. Produce un espectro
de luz continuo en el cielo cuando los rayos del sol atraviesan pequeñas
partículas de agua en la atmósfera.
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PLANTAS
¿Plantas tienen ojos? ¿Detectan la luz?
NO estamos hablando de fotosíntesis….
esto utiliza la luz para energía.
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La luz solar se compone de diferentes colores, que se corresponden conluces de diferentes longitudes de onda (expresadas en nanómetros).
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Fotoreceptores (proteínas):
1. Criptocromos – detecta azules
2. Fototropina – detecta azules
3. Fitocromos – detectan rojo (Pr)y rojo lejano (Pfr)
2 fitocromos:
¿Dónde está el “ojo”?
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Floración en Commelinaceae
Tradescantia zebrina
T.commelinoidesCommelina erecta
Flor dura
solo 1 día
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Fitocromos
Importantes en diversas
funciones incluyendo:
percepción fotoperiódica,
determinación del tiempo de:
la floración,
germinación de semillas, yalargamiento del tallo.
Localizados: semillas, hojas,
tallos, raíces y demás
órganos.
En oscuridad, el porcentaje de germinación es bajo. Basta un pulsoinicial de luz roja (R) para inducir la germinación. Pero si tras esepulso se aplica otro de luz roja lejana (RL), se obtienen porcentajesde germinación similares a los de semillas mantenidas en oscuridad.
La observación de la sucesión de pulsos (R + RL + R, R + RL + R +RL) permitió descubrir que el color del último pulso aplicado
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Fitocromos
La planta sintetiza la forma
fitocromo Pr, la cual
mediante la absorción de
luz (pico en luz roja 660
nm) es transformada en Pfr.
Mediante la absorción de
luz (en este caso con un
pico en la longitud de onda
del rojo lejano 730 nm) la
forma Pfr es transformadade vuelta en Pr.
Puesto que la luz roja fisiologicamente activa y la roja lejana inhiba,
Pfr se considera la forma biológicamente activa del fitocromo y Pr,
la inactiva.
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RAZON ENTRE LUZ ROJA Y ROJA LEJANA. Esa proporción percibida
por las plantas, simbolizada por la expresión R:RL, constituye un
índice de la densidad y la proximidad de vegetación. Esta razón
establece un fotoequilibrio entre las formas Pr y Prf de los fitocromos
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Alto rojo:rojo lejano Bajo rojo:rojo lejano
Crece normalmente
De sombra antocianinas
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ETIOLACION:
crecimiento de los
internudos en el extremo
En el laboratorio, la longitud de los entrenudos en plantas adultas está
modulada por los fitocromos. Los entrenudos son más largos cuanto
menor es la razón entre luz roja (R) y luz roja lejana (RL) en que crecen.
Esta respuesta es un mecanismo desarrollado por algunas plantas que
las permite competir por la luz.
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Crecer mas rapido
competencia
En el campo, la longitud del tallo es mayor en las margaritas en la cercanía oentre las plantas de gramíneas. Esta ocurre en respuesta al enriquecimiento
en luz roja lejana que reduce la relación R:RL.
Por el contrario, las margaritas que crecen en un espacio abierto, donde es
mayor la relación R:RL, no desarrollan este síndrome y presentan
entrenudos cortos.
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Fototropismo: crecimiento con respecto a la luz
Charles Darwin y su hijo estudiaron la conocida reacción de las plantas de crecer hacia
la luz: fototropismo. Los Darwins descubrieron que las puntas de la planta se curvan
primero y que la curvatura se extiende gradualmente hacia abajo a lo largo del tallo.Cubriendo las puntas con papel de estaño previnieron la curvatura de la punta.
Concluyeron que algún factor se transmitía desde la yema apical de la planta a las
regiones inferiores causando su curvatura.
Auxinas hormonas que
asan al lado oscuro del
tallo. Causan alargamiento
de las células.
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¿Qué causa la curvatura de los tallos hacia la luz? (a) Con el estímuloluminoso, la auxina se desplaza hacia el lado oscuro del tallo, (b) aumentando la concentración de esta hormona en ese lado. (c) En estascélulas, la alta [auxina] estimula el transporte de H+ del citoplasma a lapared celular. La acidez producida activa una enzima de la pared celularque rompe los enlaces entre las moléculas de celulosa, aumentando laplasticidad de la pared. H2O que entra por ósmosis en la vacuola celular
hace aumentar la turgencia (flechas azules verticales) y la célula se alarga(d). Las células del lado iluminado no se alargan (e) y, como resultado, el
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¿Como se transportan las auxinas?
1. Floema
2. Unidireccional (polar):
desde la punta del tejido en
crecimiento a la base
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2. Fototropinas
Las auxinas -ácido indolacético-
son producidas principalmente entejidos que se dividen rápidamente,
como los meristemas apicales,
hojas jóvenes, y frutos en
desarrollo.
Participan en muchas respuestas
de las plantas, de las cuales la
respuesta fototrópica es solo un
ejemplo.
El movimiento de las hojas paraseguir la luz del sol (movimientos
gnásticos) también parece estar
mediado por fototropinas, lo mismo
que la expansión de la hoja.
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FOTORECEPTORES EN ANIMALES
Fotoreceptores son estructuras sensitivas a la luz. Una de estas
estructuras son los ojos.
¿Cuales son las funciones de los ojos?
Intensidad ¿Es de día o de noche?
Agudeza Patrones e imágenes
Profundidad ¿Que tan lejos esta algo?Color ¿Que tipo de onda de luz esta siendo emitida?
Polarización ¿Cual es el ángulo de las ondas de luz?
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El termino ocelo refiere a
ojos simples, pero hay
muchos tipos. Unos,
simplemente manchas
oculares, sólo pueden
detectar la presencia de la
luz. Otros pueden detectar
hasta movimiento o aunforma.
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H i ti d j
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Hay varios tipos de ojos.
1. Ojo simple u ocelo
Ojos que no pueden usualmenteformar imágenes.
Detectan la presencia o ausencia
de luz, es decir, detectan cambios
en la intensidad de la luz ypueden ser bastante sensibles a
bajas intensidades luminosas.
Sirven para la orientación.
Ejemplo: Insectos, arañas.
En esta araña saltadora, los ocelos en frente
hasta tienen propiedades telescópicas y
detectan imágenes.
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Una gran cantidad de insectos, además
de los ojos compuestos, tienen
usualmente tres ocelos ubicados en laparte superior de la cabeza.
Los ocelos son altamente
sensibles a intensidades
bajas de luz así como a los
cambios súbitos en la
iluminación. Sin embargo,
usualmente no poseen una
visión de alta resolución.
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La formación de imágenes reales requiere un ojo con un lentepara enfocar la imagen.
Dos tipos de ojos complejos distintos son: el ojo tipo cámara fotográfica, en algunos cefalópodos
(calamares y pulpos) y en vertebrados, y el ojo compuesto de los artrópodos. A pesar de tener la misma
función, sus componentes son distintos.
Trilobite
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2. Ojo tipo cámara fotográfica
CEFALOPODOSOjo permite una visión más
aguda y una mejor adaptación al
enfoque a varias distancias.
Posee forma esférica, lente,
córnea, iris y fluido vítreo.
Cuanto más crece el animal, más
grande es el ojo, se va tapizando
por más células fotosensibles. Por
este motivo, los adultos poseenuna agudeza visual superior a los
jóvenes.
http://mondopulpo.blogspot.com/2005/12/los-ojos-de-los-cefalpodos.html
Calamar gigante tiene los ojos másgrandes del mundo: 25 cm!!
30 de abril, 2008
ARTHROPODA
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ARTHROPODA• Ojo compuesto
Los componentes, los ommatidios, están
orientados a diferentes ángulos unas deotras y apuntan a diferentes partes del
mundo visual.
Cada una recibe de 2 a 3 grados del
mundo visual del animal.
De esta forma, cada uno mira un parche
relativamente pequeño del mundo, pero el
ojo entero abarca mucho.
¡Un ojo puede tener hasta 30,000
ommatidos!
Ejemplos: crustáceos, insectos, trilobites,
cangrejo de herradura.
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El ojo compuesto de los insectos es un
detector de movimiento que facilita
un comportamiento basado en rápidos
movimientos.
Aunque los ojos del insecto no pueden cambiar de foco, pueden
definir objetos situados a sólo 1 mm de distancia de la lente.
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Cuando las dos
pseudopupilas pueden ver en la misma direccion, el
insecto tiene vision
binocular
Algunos insectos tienen
una pseudopupila
http://instruct1.cit.cornell.edu/Courses/ent201/vision.html
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Estemata:
Unicamente en larvas de algunos
insectos, e.g., Lepidoptera
Estructuralmente similar a losommatidios.
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ABEJAS
Las abejas pueden ver:
1. Luz polarizadaPolarización: Es el ordenamiento de las vibraciones en una
dirección determinada
2. Luz ultravioleta
Longitudes de onda van aproximadamente desde los 400 nm
hasta los 15 nm
Distingue cuatro bandas muy anchas: amarillo, azul verdoso, azul y ultravioleta.
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Videos de la danza de la abeja:
http://www.youtube.com/watch?v=-7ijI-g4jHg&feature=related
http://www.youtube.com/user/unireality#play/uploads/2/46noJXIrdVg
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¡Radar harmónico!
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With the sun close to the zenith the
sky is polarized mostly horizontally.
At sunset the polarization along the
horizon is mostly vertical.
Este Oeste
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La Fabula de la Rana y la Garza
¿Cómo es que la rana salto al charco en lugar de saltar
al bosque que estaba al otro lado?
Por el tipo de ojos de la rana y sus células ganglionares
Tipos de células ganglionares en la rana:
1. Células ganglionares que response solo a un borde
largo que se mueve y se para (detectar de garzas)
2. Response solo a objetos pequeños, curvosmoviéndose espasmódicamente (detector de comida)
3. Borde que se mueve por el campo visual (cuando va
saltando en el bosque, así ve los árboles)
4. Disminución en iluminación (sombra de algo que se
acerca) e intensidad de luz (día/noche)
5. Algunas responden al color azul (cuando salta hacialo azul, salta hacia el charco) e intensidad de la luz
(noche/día).
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4. Ojo de cámara
Es un lente único que enfoca imágenes de luz.
Tienen mayor resolución porque cada célula fotorreceptora
esta a 0.02º, hay mas células fotorreceptoras en un espacio
equivalente (existe agudeza).
Agudeza: es la discriminación precisa entre dos puntos.
¿Que tipo de animales deben tener mayor agudeza?Depredadores!
¿Qué es una fóvea?
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AVES
La retina de las aves tiene 4 tiposde conos para procesar los colores,
mientras nosotros solamente
tenemos 3 tipos de conos.
Las aves pueden ver los colores enun intervalo de 370 a 565 nm,
mientras los humanos vemos entre
424 y 560 nm.
Goldsmith, T. H. 2006: La evolución dotó a las aves con un
sistema de visión cromática que supera al de todos losmamíferos, hombre incluido.
AVES RAPACES
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AVES RAPACES
Adaptaciones especiales de vision:
a) ojos grandes y agudamente curvados, paracaptar una gran área de luz
b) lentes permiten visión telescópica
c) retina altamente dotada de células
sensoriales y obtenien muy alta resolución
en la imagen retiniana
d) múltiples conexiones nerviosas para una
visión binocular para percibir relieves y
distancias, lo que sumado a lasuperposición de imágenes en el cerebro
del ave, les permite recibir una imagen
amplificada
e) dos foveas.
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Las lechuzas ven perfectamente
de día y de noche.
Ojos alargados debido a que sus
córneas y lentes están muy
agrandados, lo que impide que
los ojos puedan girar dentro de
sus cuencas.
Compensan esta inmovilidad
ocular torciendo la cabeza para
orientar los ojos al objetivo,
pudiendo realizar giros de hasta
unos 270º. Esta gran movilidadde la cabeza es muy útil para la
orientación acústica, también.
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MAMIFEROS
¿Y por que los toros odian el color
rojo?
Es mentira que los toros odien ese
color. Lo que los altera es elmovimiento, no el color.
El rojo cubre la sangre del matador!
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¿Y los perros pueden ver en
color?
Los perros, como la mayoría de
los mamíferos, solo tienen 2
tipos de conos, no distinguen
el rojo del verde.
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Ojo humano
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Células receptoras
• Bastoncillos responsables de la visión en blanco y negro.Estimulados por la luz difusa o tenue.
• Conos responsables de la visión a colores. No sonestimulados por la luz difusa o tenue.
La agudeza (o poder de resolución) es mayor entre mas grande sea el
campo visual. El campo visual se refiere al juego completo debastoncillos y conos unidos a una sola célula ganglionar.
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Imagen de conos (células amarillas) y bastoncillos (células blancas)
Bastoncillos
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Bastoncillos
~125 millones
blanco y negro
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Rodopsina =
Opsina + retinol (Vit. A)
rodopsina
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retina
Conos y bastoncillos
Neuronas bipolares
Neuronas ganglionares
Nervio óptico
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Retina
En vertebrados esta compuesta por varias células.
Cada célula receptora está conectada con un nervio.
La agudeza (o poder de resolución) se puede aumentar,
aumentando el número de células en la retina.
¿Como?
Haciendo las células mas pequeñas. Pero, hay un limite
de tamaño para las células fotoreceptoras. Así que, laventaja de la fóvea = ?
C 3 ti
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Conos: 3 tipos
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Algunos receptores son
activados cuando
detectan luz y otros son
activados en su ausencia.
La “claridad” de un objeto
es causada por el efectode “inhibición lateral”.
El cerebro reconoce el
contraste de la
información visual. Laapariencia de algo es
afectada por su entorno.
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It appears to flicker and the bottom picture appears to move because your
eyes are constantly scanning them. There are so many lines and they are so
close together that the eye is unable to make small enough scans to identify
the position of individual lines. No matter how hard you try to hold your eye
still, it is impossible! Now try sweeping your eye across different sections of
the images and observe the different effects.
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Macula La mácula es la parte central y más sensible de la
retina
Fovea Centro de la macula (área que permite ver los detalles).La luz cae directamente en los fotoreceptores. Aumenta el
numero de receptores por área y aumenta la superficie de
percepción de luz por medio de una invaginación.
1 mm
Fovea
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Fovea
Solo tiene conos y no bastoncillos
Aves de presa tienen más de 1 millón deconos/mm2 en la fovea
Aves pueden tener 2 mayor agudeza
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Punto de fusión de la titilación
Por ejemplo, cuando una luz es encendida y apagada con
rapidez hasta que el observador mira la luz como un rayocontinuo
En humanos:
60 ciclos/seg
En moscas:
300 ciclos/seg