Просто удивительно, насколько разнообразным бывает столь важный и жизненно необходимый для всех живых существ орган, ответственный за процесс. Глаз. От сложного глаза человека к многомерным сложным глазам насекомых и до простых, примитивных «глазоподобных» органов некоторых медуз; все они выполняют одинаковую функцию. Позволяют видеть и дают возможность получать и обрабатывать визуальную (зрительную) информацию. Глаза рыб весьма интересны: также как у всех животных, сильно различаются и предназначены для удовлетворения потребностей отдельных видов или семейств, обитающих в различных видах среды. 

Двойной «объектив» Paracheilinus attenuatus. Левая часть позволяет видеть добычу «крупным планом»,
а основная часть отвечает за широкоугольный боковой обзор. Фото: Lemon TYK. 

Глаза рыб отчасти похожи на глаза наземных животных, млекопитающих и птиц, но устроены несколько иным образом, чтобы видеть под водой. В отличие от наземных собратьев, хрусталик глаза рыб ближе к сферической форме. У некоторых видов, например, у представителей рода Paracheilinus, глаза с «двойной линзой». На фото выше – глаз представителя Paracheilinus attenuatus. Левая часть глаза позволяет сфокусировать внимание и «приблизить» добычу, выхватывая ее из плавающего зоопланктона. Правая часть глаза, основная, дает широкоугольный обзор местности. 

  

Такое зрение позволяет рыбе выполнять несколько задач одновременно: подбирать небольшие кусочки пищи из «планктонного супа» и параллельно отслеживать возможные источники опасности. В данной статье мы поговорим о некоторых других адаптивных механизмах, используемых рыбами для улучшения зрения в зависимости от среды их обитания. 

Глаз Centropyge flavissima.Фото: Lemon TYK. 

Также как у млекопитающих, в глазах рыб имеются палочковидные зрительные клетки (палочки сетчатки) и колбочковидные зрительные клетки (колбочки сетчатки). Палочки являются фоторецепторами сетчатки, функционирующими при менее интенсивном освещении и, практически полностью, отвечающими за ночное зрение. Проще говоря, в палочковых зрительных клетках содержится пигмент родопсин, или зрительный пурпур, очень чувствительный к свету. Родопсин позволяет видеть при очень слабом освещении. Будучи очень чувствительным, родопсин легко обесцвечивается при контакте с ярким светом, что приводит к временной ночной слепоте. Представьте, что вы прищуриваетесь в темноте, а затем неожиданно проезжает машина и освещает вас фарами. На какое–то время вы будете ослеплены, ведь так? Это и есть обесцвечивание родопсина; требуется некоторое время, чтобы зрение восстановилось. 

Глаз Cirrhilabrus claire. Фото: Lemon TYK. 

Количество палочковых зрительных клеток у различных видов отличается. У глубоководных рыб, обитающих в слабоосвещенной среде палочек сетчатки больше, чем у мелководных видов. В своем выступлении на MACNA 2014 доктор Луиз Роча отметил, что Acanthurus reversus, родственник A. olivaceus, адаптировался к жизни в мутной воде у Маркизских островов. Подобное влияние окружающей среды положило начало серии эволюционных процессов, позволивших A. reversusto отделиться от A. olivaceus, и в результате обитания в более мутной воде выработать больше палочек сетчатки для улучшения зрения. 

  

Колбочковидные зрительные клетки предназначены для цветного зрения; они имеются в большом количестве у мелководных рифовых рыб. Они отлично функционируют при ярком освещении и способны различать более мелкие детали и быстрые изменения «картинки». В глазах рифовых рыб, обитающих на мелководье в «коралловых садах», больше колбочковидных зрительных клеток; они способны лучше видеть и интерпретировать изменения и знаки в своей среде, чем глубоководные рыбы, и наоборот. 

Глаз Paracentropyge venusta. Фото: Lemon TYK. 

Рыбы способны не только различать цвета и видеть в темноте, многие из них способны видеть при ультрафиолетовом (УФ) спектре. Их способность видеть УФ связана с наличием четырех зрительных пигментов, поглощающих световые волны различной длины. Каждый пигмент состоит их хромофора и белка, известного как опсин. Большое количество видов рыб обладает УФ зрением, что, как считается, помогает им в добыче корма, коммуникации и выборе партнера. 

Pomacentrus amboinensis, при нормальном и УФ освещении демонстрирует узор,
незаметный при стандартном спектре.
Фото: Университет Квинсленда. 

В исследовании, проведенном университетом Квинсленда, было обнаружено, что отдельные рифовые рыбы, в частности, P. amboinensis, обладают УФ зрением, которое позволяет им видеть некоторые вещи, незаметные при обычном освещении. Например, узор на морде P. amboinensis, заметен только при УФ освещении, что позволяет им идентифицировать представителей своего вида с целью размножения или решения территориальных споров. 

  

Коралловые рифы с их головокружительным многообразием цветов, которые мы интерпретируем как хаотичное радужное зрелище, совершенно иначе воспринимаются обитателями рифа. Например, у ярко окрашенных рифовых рыб может иметься «секретный цветовой код», заметный только при УФ освещении. Кроме того, необходимо учитывать поглощение различных частей спектра на глубине. Вам мятный ангел кажется очень ярким, но глубоко под водой красный цвет первым поглощается и исчезает - он кажется черным. Это помогает рыбам сливаться с окружающей средой и оставаться незамеченными. 

Глаза Quinca mirifica. Фото: Lemon TYK. 

Еще одна разница между глазами рыб и наземных животных заключается в среде, в которой они обитают. Рыбы живут в водной среде, для которой характерен такой же коэффициент преломления, как и для водянистой влаги (жидкости между роговицей и хрусталиком). Поэтому их более плотный хрусталик шаровидной формы берет на себя основную работу по рефракции (преломлению), что создает градиент коэффициента преломления и способствует более четкому восприятию «картинки» без сферических отклонений. 

Глаз Odanthias chrysostictus. Фото: Lemon TYK. 

В результате эволюционного развития рыбы доминируют в различной среде обитания: от бычков, закапывающихся в ил в мангровых зарослях, слабоосвещенных и мутных зарослей водорослей, нетронутых коралловых рифов и до среднеосвещенных и глубинных участков океана. Некоторые рыбы обитают в пещерах, где света настолько мало, что их глаза практически атрофировались, при этом рыбам приходится адаптироваться и полагаться на другие органы чувств, например, на обоняние или электрорецепцию (восприятие электрических полей или волн). С разнообразием мест связано и эволюционное развитие глаз. Как некоторым рифовым рыбам удалось приспособиться к среде их обитания? 

Plectranthias pelicieri демонстрирует “свечение глаз” благодаря светоотражающему слою (tapetum lucidum).
Фото: Lemon TYK. 

Светоотражающий слой (tapetum lucidum) – мембранный слой, состоящий из светоотражающей ткани, расположен непосредственно за сетчаткой. Состоит он из переливающихся лейкофор, отражающих видимый свет обратно на сетчатку, увеличивая тем самым количество света для фоторецепторов. Наличие tapetum lucidum значительно способствует ночному зрению многих животных, ведущих ночной образ жизни, и глубоководных рыб. У наземных животных tapetum lucidum обеспечивает характерное «свечение глаз», чаще всего заметное, когда свет попадает прямо в глаза животного, например, «олень в свете фар». 

Тот же самый глаз без «свечения глаза». Фото: Lemon TYK. 

Свечение глаз наиболее заметно, если свет попадает на глаза в условиях общей слабой освещенности. Также как у кошек и собак, свечение глаз, появляющееся благодаря отражению tapetum lucidum является переливающимся (флуоресцирующим). Это означает, что под определенными углами окраска меняется или исчезает вообще. У многих видов глубоководных рыб также имеется tapetum lucidum. В качестве примеров можно привести глубоководных рыб, обитающих в условиях слабой освещенности, или рыб с защитной окраской, которые предпочитают прятаться в тени. На фото выше зеленое отражение в глазе Plectranthias pelicieri вызвано отражением светящимся слоем (tapetum lucidum) вспышки камеры. 

Pristigenys serrula демонстрирует драматическое «лазероподобное» свечение глаз благодаря tapetum lucidum.
Фотографирование со вспышкой – отличный способ узнать, имеется ли у рыбы tapetum lucidum или нет.
Фото: Питер Мартис. 

Когда свет падает под определенным углом, tapetum lucidum не способен отражать свет в объектив камеры, поэтому глаз Plectranthias на фото выше кажется черным. Светящийся слой (tapetum lucidum) – лишь один из многих способов адаптации для жизни в слабоосвещенной среде. У некоторых рыб отсутствует tapetum lucidum, зато у них очень большие глаза для компенсации недостатка света. В случае Pristigenys, tapetum lucidum и огромные глаза вдвойне увеличивают эффективность адаптации к темной среде. 

Глаз рыбы-белки. Фото: Lemon TYK. 

Рыбы-белки, например, - обладатели огромных глаз с большими зрачками. Крупные зрачки пропускают больше света, а большие глаза содержат большее количество палочек для усиления зрения в темноте. Для многих глубоководных рыб характерны крупные глаза, чтобы «собирать» даже незначительное количество света. Некоторые способны отличать различные оттенки серого и замечать добычу, проплывающую выше, только по силуэту. 

  

Некоторые рыбы пошли еще дальше в своей адаптации к темноте – у них имеются светоизлучающие органы. Органы, называемые фотофорами, - сложные структуры, встречающиеся у некоторых видов глубоководных животных. Это могут быть как простые, так и очень сложные органы с клапанами, рефлекторами, цветными фильтрами и целым набором прочих структур. 

Глаз Photoblepharon palpebratus, демонстрирующего свои фотофоры непосредственно под глазом.
Photo by Lemon TYK. 

Фотофоры излучают свет по целому ряду причин. Биолюминесценция может возникать в результате переваривания определенной добычи или же вырабатывается клетками - фотоцитами. Тем не менее, чаще всего свечение появляется благодаря симбиозу с излучающими свет бактериями, населяющими фотофоры. Рыбы используют биолюминесценцию для достижения разных целей. Некоторым фотофоры необходимы для привлечения добычи в темноте, другим – для введения преследователей в заблуждение. Некоторые даже используют биолюминесценцию для общения между собой. 

Тот же самый экземпляр, только фотофоры скрыты оболочкой. Фото: Lemon TYK. 

Photoblepharon palpebratus – пример рифовой рыбы, использующей биолюминесценцию. На фото выше под глазом виден светоизлучающий фотофор – он сияет в темноте. При помощи специальной оболочки-створки рыбы способны контролировать, когда и где они хотят демонстрировать свечение. Помните, мы уже говорили, что фотофоры бывают сложно устроенными, с многочисленными вспомогательными структурами? В данном случае, у рыбы имеется оболочка, или створка, которая вытягивается, чтобы защитить фотофор, когда он не используется (см. фото выше). 

Группа P. palpebratus с биолюминесцентными фотофорами.
Фото: Генри из MarineLife Aquarium, Сингапур. 

В темноте, как на фото выше, оболочка раскрывается и фотофоры сияют. Они помогают привлечь добычу к рыбе и, соответственно, рыбе легче поймать ее в условиях слабой освещенности. Контролируемая «створка» позволяет рыбе светиться по желанию, или даже «мигать» в темноте, что вполне может быть средством коммуникации между сородичами. В любом случае, отличный способ адаптации к темноте. 

Глаз Bodianus paraleucosticticus. Фото: Lemon TYK. 

Приспособление – процесс фокусирования на объекте, когда он удаляется или приближается, - еще один уникальный способ адаптации водных животных, который не встречается у наземных животных. В отличие от птиц и млекопитающих, у которых изменяется форма хрусталика для приспособления, у рыб подобный механизм отсутствует. Рыбы перемещают весь хрусталик ближе к сетчатке или дальше от нее при помощи специальной мышцы – ретрактора хрусталика (сократительная мышца, retractor lentis). Для увеличения объекта или обзора вблизи, мышца расслаблена. 

  

Необходимо отметить, что только костные рыбы расслабляют мышцу для зрения на малое расстояние. У хрящевых видов, таких как акулы и скаты, имеется разгибательная мышца (protractor lentis), для зрения на большое расстояние мышца расслаблена. Поэтому, у костных рыб для зрения на расстоянии хрусталик перемещается дальше от сетчатки, тогда как у хрящевых рыб в подобной ситуации хрусталик приближается к сетчатке. 

Глаз Odanthias fuscipinnis. Фото: Lemon TYK. 

Глаз рыб – удивительный орган, который развивался и адаптировался, чтобы приспособиться к среде обитания вида. Удивительно, насколько разнообразны возможности глаз рыб. На самом деле, это как цирковое представление: переливающиеся, отражающие выпуклые глаза всевозможных форм и размеров. 

Глаза какой рыбы вам нравятся больше всего? 

Глаз Paracentropyge multifasciata. Фото: Lemon TYK. 

Первоисточник: reefbuilders.ru       
Переведено специально для ReefCentral.ru       
Если вы увидели этот материал на другом сайте - значит, он был украден.       
Просим сообщать о замеченных фактах на info@reefcentral.ru