Рыбы обитают в совершенно иной среде, чем люди, и живут под водой, а не на суше. Это означает, что их глаза эволюционировали по-другому, чтобы они могли хорошо видеть под водой. Интересный вопрос заключается в том, дает ли работа рыбьих глаз возможность видеть более широкий диапазон цветов, чем люди.
Глаза человека и рыбы имеют некоторые сходства в своей базовой структуре: хрусталик, который фокусирует свет, и сетчатка, содержащая фоторецепторные клетки, которые обнаруживают свет и посылают сигналы в мозг. Однако есть некоторые важные различия, которые адаптируют глаза рыб к зрению в водной среде.
Одним из ключевых отличий является то, что глаза рыб имеют сферическую форму, в то время как глаза людей имеют более овальную форму. Сферическая форма улучшает периферическое зрение под водой. Глаза рыб также имеют гораздо более твердые и изогнутые хрусталики по сравнению с человеческими. Эта кривизна помогает противодействовать преломлению, которое происходит при прохождении света из воды в глаз.
Главное отличие, однако, заключается в фоторецепторных клетках. У людей есть два основных типа фоторецепторов — палочки для слабого зрения и колбочки для цветового зрения. Сетчатка рыб также содержит палочки и колбочки, но часто имеет больше типов колбочек, чем у людей. У многих рыб четыре или даже пять различных типов колбочек, тогда как у людей их три.
| Тип фоторецептора | Люди | Рыбы |
| Палочки | 1 тип | 1 или более типов |
| Колбочки | 3 типа | 4 или 5 типов |
Дополнительные типы колбочек позволяют рыбам обнаруживать свет с разными длинами волн, что позволяет им различать больше цветов.
Колбочки в сетчатке человека и рыб содержат фотопигменты, которые чувствительны к определенным длинам волн света. Когда поглощается фотон с нужной длиной волны, фотопигмент меняет форму и посылает электрический сигнал в мозг.
У людей есть три типа колбочек с разными фотопигментами, которые обнаруживают свет с короткой (синей), средней (зеленой) и длинной (красной) длиной волны. Эти три типа колбочек позволяют нам видеть весь диапазон цветов в видимом спектре света.
У многих рыб есть дополнительные типы колбочек по сравнению с людьми. Например:
| Виды рыб | Типы колбочек |
| Золотая рыбка | 4 |
| Форель | 4 |
| Лосось | 4-5 |
| Зебраданио | 4 |
Дополнительные колбочки позволяют этим рыбам обнаруживать больше длин волн света. Например, у зебрданио есть колбочки, обнаруживающие синий, зеленый, красный и ультрафиолетовый свет. Это дает им более широкий спектральный диапазон, чем у людей, простирающийся дальше в ультрафиолет.
Наличие большего количества типов колбочек с различными фотопигментами дает рыбам возможность различать больше цветов. Однако это не обязательно означает, что у них лучшее цветовое зрение по сравнению с людьми. Простое сравнение количества типов колбочек имеет ограничения.
Существует несколько других факторов, которые влияют на то, как животное воспринимает цвет:
– Перекрытие чувствительности колбочек – Может быть перекрытие длин волн, которые обнаруживают разные колбочки. Это уменьшает количество различимых цветов.
– Как сигналы от разных колбочек обрабатываются мозгом – Мозг интегрирует и интерпретирует сигналы от колбочек. Более сложная обработка может обеспечить лучшее различение цветов даже при меньшем количестве типов колбочек.
– Условия окружающего освещения – Восприятие цвета зависит от условий окружающего освещения. Мутность или ограниченные длины волн под водой могут ограничивать то, что рыбы могут обнаружить.
Таким образом, наличие большего количества типов колбочек не означает автоматического видения большего количества цветов. То, как зрительная система рыб в целом интерпретирует и обрабатывает эти дополнительные сигналы, также играет важную роль.
Исследователи использовали различные методы, чтобы попытаться проверить способности цветового зрения у разных видов рыб:
– **Эксперименты по обучению** – Рыб обучают различать два цвета, чтобы получить пищевое вознаграждение. Расстояние и количество различаемых цветов указывают на зрительные способности.
– **Электроретинография** – Измерение электрических реакций колбочек или других нейронов сетчатки при показе разных длин волн света. Незначительные различия во времени и силе реакции могут указывать на различение цветов.
– **Микроспектрофотометрия** – Анализ спектров поглощения отдельных фоторецепторных клеток. Показывает, какие длины волн они обнаруживают.
– **Секвенирование генов колбочковых опсинов** – Опсины – это фотопигменты в колбочковых клетках. Их секвенирование определяет их светочувствительность.
– **Поведенческие анализы** – Наблюдение за тем, как рыбы ведут себя с разноцветными субстратами, добычей или маркировкой. Предполагает способность различать цвета.
Такие тесты продемонстрировали, что некоторые виды, такие как лосось и золотая рыбка, могут обнаруживать и различать цвета, которые люди не видят, в ультрафиолетовом диапазоне. Но в целом различение цветов у рыб по-прежнему считается вполне сопоставимым с человеческим, а не превосходящим его.
Мы должны учитывать среду, в которой эволюционировали рыбы, чтобы видеть. Длины световых волн в водной среде обитания ограничены по сравнению с воздухом. Красные, оранжевые и инфракрасные волны сильно поглощаются водой, поэтому рыбы вряд ли будут хорошо различать цвета с большой длиной волны.
Состояние воды также влияет на то, что видят рыбы. Мутная или мутная вода рассеивает и отфильтровывает больше света. В очень илистой воде рыбы могут в основном полагаться на другие чувства, такие как обоняние, а не на зрение. Ближе к поверхности изменение условий освещенности, например, рябь, также может нарушить восприятие цвета.
Таким образом, хотя рыбы могут различать некоторые цвета, которые люди не могут, размытие и ослабление света под водой, вероятно, ограничивают то, насколько хорошо они на самом деле различают цвета. Их способности цветового зрения адаптированы так, чтобы быть достаточными, а не превосходными в доступных условиях.
Хотя до сих пор не решено, видят ли рыбы определенно больше цветов, исследования показали, что их зрение может превосходить зрение людей в других аспектах:
– **Обнаружение движения** – Рыбы очень чувствительны к движению, что полезно для обнаружения как добычи, так и хищников. Было обнаружено, что золотые рыбки обнаруживают движение всего в нескольких градусах угла зрения.
– **Слабое освещение** – Многие рыбы хорошо видят в темных мутных условиях. Сетчатка некоторых рыб в тысячу раз более чувствительна к свету, чем человеческие глаза.
– **Поляризационное зрение** – Некоторые рыбы могут обнаруживать поляризацию света, которая невидима для людей. Это помогает ориентироваться и обнаруживать добычу.
Таким образом, зрительные способности рыб впечатляют и адаптированы к их среде, просто настроены на другие атрибуты, чем человеческое зрение. Лучшее обнаружение движения и зрение при слабом освещении, вероятно, более важны для рыб, чем расширенный цветовой диапазон.
Хотя у рыб, таких как лосось и золотая рыбка, больше типов колбочек, чем у людей, и они могут видеть в ультрафиолете, неясно, позволяет ли это им видеть значительно больше цветов. Другие аспекты их визуальной обработки и ограничения водной среды, вероятно, ограничивают расширенное различение цветов. Рыбы развили специализированное зрение, чтобы соответствовать своим потребностям, но общие данные свидетельствуют о том, что они не обладают заметно лучшим цветовым зрением по сравнению с людьми. Их зрение настроено на другие атрибуты, такие как обнаружение движения и способность к слабому освещению. Поэтому, хотя рыбы могут видеть некоторые оттенки за пределами нашего диапазона, их восприятие цвета, вероятно, довольно сопоставимо с нашим.