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La visión de los Insectos

La gran mayoría de los insectos disponen de algún grado de visión y muchos han desarrollado un sistema muy sofisticado para detectar la forma, el tamaño y movimiento de los objetos que se encuentran a su alrededor. Sin embargo, hasta el momento no se conoce con exactitud el mecanismo por el cual se forma la imagen, y existen controversias entre los investigadores. A diferencia de los humanos que disponemos de un par de ojos simples, los insectos tienen ojos compuestos para recibir las imágenes del medio que le rodea. Sin embargo existen otras increíbles formas de percibir la luz como:

  • La detección dermal,
  • Por medio de los stemata, y
  • Por medio de ocelos.

Los Ojos Compuestos

El órgano de visión más especializado en los insectos es el ojo compuesto. Se encuentra a cada lado de la cabeza en los adultos así como en las formas inmaduras conocidas como "ninfas". Normalmente ocupa una gran parte de la cabeza y por su forma redondeada, le confiere un campo visual de aproximadamente 360 grados de cobertura.
El ojo compuesto se forma de la repetición de muchas unidades hexagonales llamadas "omatidias" o "facetas", las cuales son bastante parecidas a los ojos de las larvas y en este caso se les denomina como "stemata". Cada una de las omatidias del ojo capta una diminuta porción de la imagen para luego integrarla en un conjunto como si se tratara de un mosaico.

En la parte más exterior de la omatidia hay un lente usualmente convexo que concentra la luz hacia un fotorreceptor constituido por varias células que contienen moléculas sensibles, y éstas a su vez se conectan a un sistema nervioso eficiente que procesa la información óptica dentro del cerebro. La rapidez con la cual opera el sistema le permite al organismo ejecutar acciones de carácter instintivo de gran importancia para sobrevivir en un medio hostil, las cuales se traducen en respuestas que involucran fracciones de segundos, tales como: huir del peligro y buscar refugio, dejarse caer al suelo ante la menos provocación, acercarse a una fuente de alimento, localizar patrones específicos de color en una flor, etc.

La estructura que recibe la luz dentro de la omatidia y transmite el impulso nervioso es conocida como rabdoma, la cual se encuentra rodeada o comprimida por varias células retinulares que contienen un pigmento visual empacado en unas estructuras llamadas microvili. Cuando la luz llega al rabdoma, el pigmento visual cambia su configuración molecular ocasionando un cambio en el potencial eléctrico de la membrana celular. La señal generada es transmitida por medio de la sinapsis entre las células nerviosas hasta que llega al cerebro.

Una omatidia se compone de un lente corneal usualmente convexo, debajo del cual se encuentra un cono cristalino que se encarga de enfocar la luz hacia la parte distal del rabdoma. Es importe señalar que el campo de visión de cada omatidia difiere de sus vecinas, pero en conjunto, proveen al insecto de una vista panorámica del mundo que lo rodea. Por lo tanto, la imagen que se percibe el ojo compuesto es de aposición debido a que se forma a partir de una serie de puntos de luz provenientes de múltiples direcciones y sobre todo, con intensidades muy variadas.

La asertividad a la luz

La sensibilidad a la luz está limitada por el diámetro tan pequeño de cada omatidia, cuando se trata del sistema de aposición. Debido a ésta limitación, los insectos crepusculares y nocturnos tales como las polillas así como algunos escarabajos han modificado ligeramente el diseño óptico. En su lugar tienen ojos compuestos que utilizan el sistema de superposición, en este caso la omatidia no está completamente aislada de las vecinas por la acción de las células pigmentadas, pues éstas células se pueden contraer notablemente actuando como cortinas que permiten el paso de la luz a las omatidias circundantes, de tal manera que varias de ellas cooperan al optimizar la percepción, por lo tanto, la luz de muchas lentes se superpone en la retina y la sensitividad es ampliada enormemente. La capacidad de resolución es muy pobre y la imagen se percibe en forma borrosa debido a que la luz que llega a un rabdoma también ha pasado a través de otras omatidias. La sensitividad a la luz es más importante en insectos crepusculares y nocturnos, que la resolución en la imagen. En muchos de éstos insectos, la captura de la luz es incrementada por una estructura con apariencia de espejo ubicada en la base de las células de la retina llamada "tapetum", éste se encarga de reflejar la luz que pasó a través del rabdoma y que todavía no ha sido absorbida, permitiendo así una segunda pasada. Esta es la explicación de por qué los ojos de algunos insectos toman una apariencia brillante o rojiza en la oscuridad cuando se les alumbra con una linterna.

Los insectos diurnos que utilizan el sistema de aposición, tienen una mayor capacidad de resolución en la imagen que aquellos que utilizan el sistema de superposición (aunque ésta es menos precisa que la de los seres humanos), en muchos insectos la capacidad de enfoque es casi nula debido a que carecen de una visión tridimensional o estereoscópica. A pesar de éstos argumentos se ha encontrado que algunos depredadores como la mantis religiosa, las libélulas y los gallegos sí tienen una visión binocular, que les permite apreciar la distancia a que se encuentra la presa y por añadidura, el momento oportuno del ataque. Parece ser que el número de omatidias determina el poder de resolución del ojo compuesto, lo cual se traduce en la habilidad para separar dos líneas de tal manera que se ven distintas una de otra. El número total de omatidias varía mucho entre los insectos, algunas obreras de hormigas pueden tener de seis a siete omatidias, la mosca doméstica tiene 4.000, los escarabajos acuáticos de la familia Dytiscidae tienen 9.000, las mariposas tienen de 2.000 a 27.000 y las libélulas de 10.000 a 30.000

Ojos Cerambycidae

En esta fotografía se muestra la cabeza de un escarabajo de la familia Cerambycidae, los ojos compuestos tienen forma de riñón y las omatidias son grandes. Fotografía: Humberto J. Lezama

ojos cerambycidae

En esta fotografía se muestra la cabeza de una polilla de la familia Arctidae, en este caso los ojos compuestos son redondeados y las omatidias son más finas

.ojos polilla

A pesar de sus limitaciones, el ojo compuesto realiza un espléndido trabajo durante las maniobras de vuelo, al acercarse o evadir un objeto, al aterrizar, al capturar una presa o simplemente ¡Buscar una hendidura para ocultarse! Se ha encontrado que numerosos grupos de insectos tienen varios tipos de células retinales con diferentes niveles de sensibilidad al espectro de luz dentro de la omatidia. Esto implica que cada una de ellas muestra una respuesta apropiada a diferentes longitudes de onda. Muchos insectos tienen una capacidad visual en donde intervienen hasta cinco tipos de receptores de color y a esta condición se le llama "visión pentacromática". En cambio el ojo humano solo capta la imagen con dos o tres tipos de receptores, lo cual demuestra que los insectos en realidad tienen una mayor capacidad de apreciar los colores. Una condición altamente favorable para organismos que dependen de las flores para sobrevivir, y a esto debo agregar que muchos insectos pueden captar la luz ultravioleta para ver atractivos patrones en las flores o en las alas de algunas mariposas, ¡algo imposible de realizar por el ojo humano!

Detección Dermal

Los insectos pueden percibir la luz a través de la parte superior de su cuerpo sin que haya un sistema óptico involucrado, esto se realiza por medio de estructuras sensoriales debajo de la cutícula. La evidencia de tan interesante fenómeno se encuentra en la respuesta que muestran las cucarachas a la exposición a la luz cuando se les tapan los ojos, e incluso, huyen de ésta aún cuando han sido decapitadas. También se puede resaltar que algunos insectos ciegos que viven en cavernas pueden detectar la luz y evitarla al igual que en el caso de las cucarachas. Los pulgones de la familia Aphididae tienen células sensitivas en el cerebro que pueden detectar los cambios en la duración del día y esto, representa una indicación que gobierna la forma en que se van a reproducir, ya sea sexual o asexualmente por medio de partenogénesis. En resumen, los ajustes que realizan los insectos en su reloj biológico, son el resultado de su habilidad para detectar los cambios en la duración de la cantidad relativa de luz durante cada día o "fotoperiodo".

Los Stemata

Los stemata son los únicos órganos visuales en las larvas de los insectos que tienen metamorfosis completa u holometábolos. Se encuentran en cada lado de la cabeza y se pueden apreciar como una simple mancha, o en grupos de seis o siete stemata con apariencia de ojitos redondos. En un stemata el lente cuticular se superpone a un cuerpo cristalino y la luz es enfocada por el lente hacia el rabdoma.

Cada stemata apunta en diferentes direcciones, por lo tanto la larva solamente ve unos pocos segmentos del panorama de acuerdo al número de stemata que tenga. Otras larvas de algunas avispitas del suborden Symphyta y de escarabajos tigre de la familia Cicindellidae tienen stematas más sofisticado el cual consiste de lentes con dos capas y juntos forman la imagen en la retina extendida compuesta de muchos rabdomas, cada uno recibe la luz desde diferentes parte de la imagen. En general, los stemata parecen estar diseñados para tener una gran sensibilidad a la luz y parece que se trata de un ojo compuesto muy especializado.

Una gran cantidad de insectos adultos, al igual que las formas juveniles de grupos con metamorfosis incompleta llamadas "ninfas", además de los ojos compuestos tienen usualmente tres ocelos ubicados en la parte superior de la cabeza. La cutícula que cubre es transparente y curva como un lente. Ésta se superpone a las células epidermales de tal forma que la luz pasa hacia la retina extendida compuesta de muchos rabdomas. Desde los rabdomas parten células de la retínula que contribuyen a transmitir el impulso hacia el cerebro.

Los ocelos son altamente sensibles a intensidades bajas de luz así como a los cambios súbitos en la iluminación, sin embargo, no están diseñados para una visión de alta resolución. Su función es registrar cambios cíclicos en la intensidad luminosa durante el día, con el propósito de relacionar ésta información con los patrones de actividad en el insecto diurno.

En esta fotografía se muestra la posición de los ocelos en la cabeza de un chinche de la familia Pentatomidae.

chinche

En esta fotografía se muestra la posición de los ocelos en la cabeza una reina de zompopa (género Atta).

zompopa reina


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