У рыб очень разные зрительные системы по сравнению с людьми. Диапазон и восприятие цвета сильно различаются между видами рыб в зависимости от среды обитания и эволюционных адаптаций. В то время как люди в значительной степени полагаются на цветовое зрение, многие рыбы имеют ограниченное цветовое восприятие или видят цвет иначе, чем мы. Понимание того, какие цвета видят рыбы, может дать представление о том, как они охотятся за пищей, избегают хищников, выбирают себе пару и взаимодействуют с окружающей средой.
Глаза рыб бывают разных форм и размеров. Виды рыб, которые живут в открытой воде, как правило, имеют глаза по бокам головы для широкого поля зрения. У донных рыб глаза обычно находятся на верхней части головы. Размер глаза и свойства хрусталика также различаются, влияя на остроту зрения и светочувствительность.
Но глаза всех рыб работают по сути одинаково. Свет проникает через зрачок и хрусталик. В сетчатке фоторецепторные клетки, называемые палочками и колбочками, преобразуют свет в сигналы для мозга. Колбочки обеспечивают цветовое зрение, в то время как палочки определяют яркость, движение и формы. Относительное количество палочек по сравнению с колбочками зависит от того, ведёт ли рыба дневной или ночной образ жизни. Дневные рыбы, активные в дневное время, имеют более высокую плотность колбочек. У ночных рыб больше палочек, что повышает чувствительность к тусклому свету.
Колбочки содержат светочувствительные пигменты, которые реагируют на разные длины волн света. У людей есть три типа колбочек — короткие, средние и длинные. Это трихроматическое зрение позволяет нам видеть диапазон цветов в видимом спектре света. У многих рыб меньше или больше типов колбочек с разной спектральной чувствительностью. Это даёт им разные возможности цветового зрения.
Некоторые виды рыб являются дихроматами с двумя типами колбочек, например, золотая рыбка. Другие являются тетрахроматами с четырьмя типами колбочек или пентахроматами с пятью. У некоторых рыб может быть даже более пяти спектральных классов колбочек. Большее количество типов колбочек расширяет диапазон длин волн и цветовых различий, которые может обнаружить рыба. Однако наличие большего количества колбочек не обязательно означает, что у рыбы лучшее цветовое зрение по сравнению с видами с меньшим количеством колбочек. Это зависит от того, как сигналы колбочек обрабатываются в мозге.
Колбочки рыб чувствительны к длинам волн от ближнего ультрафиолета (300–400 нм) до дальнего красного конца спектра (700–800 нм). У многих рыб есть колбочки, чувствительные к длинам волн УФ-излучения ниже тех, которые может видеть человек (400–700 нм). У некоторых рыб-ласточек может быть до 12 различных рецепторов УФ-колбочек. Это позволяет им видеть УФ-образцы на кораллах и, возможно, для общения.
Рыбы также могут обнаруживать дальние красные и инфракрасные длины волн. У змееголовых рыб есть рецепторы на 700–800 нм, которые помогают им охотиться в мутной воде, ощущая тепло тела добычи. Многие рыбы поглощают дальние красные длины волн для зрения в глубоких водах, куда все еще проникает красный свет. Поэтому, хотя рыбы имеют более широкий общий спектральный диапазон, они не обязательно могут видеть больше цветов. Большая часть чувствительности к УФ или дальнему красному цвету предназначена для усиления контраста, а не для дополнительных оттенков.
Способность различать цвета сильно различается у разных видов рыб. Вот несколько примеров:
Лосось: У лосося есть палочки и четыре спектральных класса колбочек. Они используют цветовое зрение для навигации во время миграции и поиска пищи. Лосось может видеть красные, зеленые и синие длины волн так же, как и человек, но также обнаруживает ультрафиолет. Это помогает им обнаруживать зоопланктон, поглощающий УФ-свет на более темном фоне.
Золотая рыбка: У золотой рыбки есть колбочки, чувствительные только к красному и зеленому свету. У них хуже цветовое зрение, и они не могут различать синий и желтый цвета. Золотая рыбка больше полагается на монохроматическое зрение, чтобы отслеживать движение и видеть контраст. Их ограниченное цветовое зрение достаточно в мутной пресной воде.
Тетры: У небольших тетр, живущих в Амазонке, есть пять типов колбочек и превосходное цветовое зрение. Они используют свою сложную спектральную чувствительность, чтобы находить фрукты и растения в растительных областях. Самцы тетр также мигают радужными ультрафиолетовыми цветами, чтобы привлекать самок.
Морские коньки: У морских коньков есть одна длинноволновая колбочка чувствительности, дающая им монохроматическое желтоватое зрение. Они полностью полагаются на контраст яркости и движение для захвата добычи и навигации.
Форель: Форель обитает в более чистых водах и имеет четыре типа колбочек с перекрывающейся чувствительностью. Это дает им расширенный диапазон цветового зрения и способность различать оттенки, особенно в красно-УФ-диапазоне. Форель различает цветную пищу и реагирует на цветные рыболовные приманки.
Точное использование цветового зрения зависит от вида рыб и их экологической ниши. Вот некоторые общие функции:
Поиск пищи: Многие рыбы используют цвет, чтобы замечать фрукты, растения, кораллы или жертв на разном фоне. Определенные длины волн могут указывать на источники пищи.
Избегание хищников: Рыбы видят контрастные цвета, чтобы идентифицировать хищников, особенно тех, которые нападают сверху или снизу. Некоторые рыбы маскируются под окружающую среду.
Навигация: Рифовые рыбы различают цветные кораллы, в то время как мигрирующие рыбы могут использовать цветовые подсказки для ориентации и поиска мест нереста.
Коммуникация: Яркие цвета используются для привлечения партнеров и защиты территорий. Некоторые рыбы меняют цвет, чтобы сигнализировать об агрессии или маскировке.
Чувствительность: УФ-, красная или инфракрасная чувствительность может помочь рыбам в темной или мутной воде обнаруживать объекты с лучшим контрастом.
Водная среда также влияет на то, какие цвета видят рыбы, посредством избирательного поглощения и ослабления света. Более длинные волны, такие как красные и оранжевые, поглощаются быстро, в то время как синие и зеленые проникают глубже. Водные условия различаются в разных местах обитания:
Чистый океан: Синий цвет наиболее интенсивен, в то время как красные исчезают на глубине 5-10 м. Рыбы предпочитают синие колбочки в чистой воде.
Мутные озера: Взвешенные частицы рассеивают свет, ослабляя все длины волн. Рыбы обнаруживают яркость и контраст, а не определенные цвета.
Глубоководные моря: Только голубоватая биолюминесценция проникает глубже 200 м. Зрение адаптировано к слабому синему свету.
Пресноводные: широкий спектр, но больше всего рассеивается зеленый/желтый/красный. У рыб сложное цветовое зрение.
Черноводные: танины вызывают серьезную потерю красного света, рыбы переключаются на фиолетовую/УФ-чувствительность.
Таким образом, цветовое зрение рыб адаптируется как к доступному спектру, так и к потребностям конкретных сред.
– Рыбы обладают очень разнообразными возможностями цветового зрения в зависимости от их колбочек. Некоторые видят только оттенки, в то время как другие воспринимают сложные оттенки.
– Многие рыбы видят в ультрафиолетовом и инфракрасном диапазонах, невидимых для человека. Но это расширяет чувствительность больше, чем дополнительные цвета.
– Цветовое зрение помогает рыбам находить пищу и партнеров и избегать хищников. Функции различаются в зависимости от вида и среды обитания.
– Цвет воды избирательно поглощает и рассеивает свет, влияя на то, какие цвета должны видеть рыбы. Окружающая среда формирует зрительную систему рыб.
– Хотя рыбы воспринимают цвет иначе, чем люди, их уникальная зрительная система по-прежнему тонко настроена на водный мир.