Чтобы определить, какие цвета видят рыбы, биологи рассекают сетчатку и используют специальные аппараты спектрофотометры, которые освещают сетчатку лучом света и измеряют, волны какой длины она поглощает. Начиная с 1980-х гг. исследователи используют микроспектрофотометры, которые светят тонкими лучами на отдельные колбочки. Такого рода исследования показали, что рыбы в целом видят полный спектр цветов. Некоторые рыбы имеют два типа колбочек, некоторые четыре, а некоторые воспринимают лучи из той части спектра, которая людям не видна.
Например, у многих пресноводных рыб развилось зрение с особой чувствительностью к красной части спектра. Они могут видеть дальний красный и инфракрасный свет, которые мы не воспринимаем. Это объясняется тем, что, когда солнечный свет проходит через пресную воду, частицы ила и водоросли поглощают лучи света с определенной длиной волны и смещают свет в сторону красной области спектра, поэтому рыбам доступно больше красного света. Помимо этого, некоторые мигрирующие (проходные) виды меняют свою способность видеть определенные цвета, когда перемещаются между пресными и солеными водами. Лососи и миноги лучше видят синий свет, когда передвигаются в синей морской воде. Затем, когда они поднимаются по рекам вглубь материка, они корректируют свои зрительные пигменты, чтобы видеть дальний красный и близкий инфракрасный свет. Лимонные акулы меняют зрение в обратную сторону. В молодости они обитают в мутных водах среди корней мангровых зарослей, а потом уходят в открытое море и меняют восприимчивость к красному свету на восприимчивость к синему.
Есть рыбы, способные видеть ультрафиолетовые лучи (УФ). Долгое время предполагалось, что рыбы на это не способны, поскольку УФ-лучи под водой сильно рассеиваются и поэтому бесполезны для рыб. Но оказалось, что для короткоцикловых видов УФ – это идеальная длина волны, чтобы отправлять секретные сообщения на короткие расстояния, которые другие рыбы, в основном хищники, видеть не могут. Исследования рыб-ласточек показали, что они узнают друг друга по замысловатым узорам на мордах, отражающим УФ-лучи. Два вида маленьких желтых рыб-ласточек, амбонская и молуккская
[37], для человеческого глаза практически одинаковые, но их УФ-отражающие узоры отличаются друг от друга. Такая окраска служит в качестве тайных плакатных цветов, которые рыбы-ласточки могут видеть, а хищные рыбы обычно нет. Хищники, как правило, живут долго, и у них в глазах имеются УФ-фильтры – собственные встроенные солнечные очки – по-видимому, чтобы защитить их от многолетнего воздействия солнечного света. Мелкие рыбки из короткоживущих видов этим пользуются и общаются друг с другом при помощи этих УФ-узоров, избегая внимания своих врагов.
Рыбы создают свои ослепительные, яркие наряды при помощи специализированных, расположенных в коже клеток – хроматофоров. Пигментные гранулы придают этим звездчатым клеткам определенный цвет. Часто встречаются черные меланофоры, красные эритрофоры и желтые ксантофоры. Цианофоры, клетки с синими пигментами, очень редкие. На данный момент они были обнаружены только у двух животных – в обоих случаях в рыбах из рода мандаринок: у красочной мандаринки (Synchiropus picturatus) и ее близкой родственницы глянцевой мандаринки (Synchiropus splendidus)
[38]. Я заметила мандаринку, размером с мой мизинец, выглядывающую из ветвей коралла в мелкой лагуне в Палау в западной части Тихого океана. Она на мгновение показала мне свой великолепный зеленый с оранжевым узор и широкие плавники, окаймленные ультрамарином, будто лазуритовой крошкой.
За исключением этих двух рыб, во всех остальных случаях синий цвет в живой природе не создается пигментами, а является структурным цветом. Вместо того чтобы отражать свет с определенной длиной волн, как это делают пигменты, структурные цвета формируются, когда свет многократно отражается внутри вещества и происходят его дифракция и рассеивание. Структурные цвета встречаются повсюду в природе, от голубых небес до ярко-синей мошонки зеленой мартышки. Распространенные среди рыб серебряный и синий являются структурными цветами, создаваемыми другими типами клеток кожи – иридофорами. Они содержат кристаллы гуанина и служат крошечными зеркалами, отражающими и преломляющими падающий свет. Они светятся так же, как создаваемый моллюсками перламутр, и в самом деле – поддельные жемчужины часто изготавливали, покрывая стеклянные бусины перемолотой рыбьей чешуей.
Сочетание слоев хроматофоров и иридофоров создают все цвета и узоры рыб. Они могут меняться постепенно или за долю секунды, когда мышцы меняют ориентацию кристаллов и сжимают или растягивают хроматофоры, раскрывая или пряча содержащиеся внутри пигменты.
В открытой воде многие серебристые рыбы используют слои иридофоров, чтобы прятаться, даже если сделать это негде. Анчоусы, сельди, скумбрии и тунцы используют уникальные подводные световые условия для маскировки. Для того чтобы понять, как это работает, представьте лист прозрачного стекла, вертикально висящий в воде. Если вы посмотрите на стекло чуть снизу, то оно будет невидимым, поскольку свет через него проходит, и все, что видно, – это вода позади него. С другой стороны, вне воды вы обычно можете видеть стекло, поскольку какая-то часть света, которая необязательно совпадает с тем, что за стеклом, отражается обратно к вам; вы можете увидеть собственное отражение. Теперь заменим в воде стекло на зеркало. Если только мимо вас не проплывет стая рыб и вы увидите их отражение, зеркало исчезает точно так же, как стекло. Вы видите лишь синий свет, совпадающий с задним планом. Это происходит потому, что по мере прохождения через воду дневной свет затухает равномерно, и в горизонтальной плоскости его интенсивность всегда одинакова; если вы будете медленно кружиться под водой, яркость воды вокруг не будет заметно меняться. Ключевой момент заключается в том, что погруженное в воду зеркало отражает свет перед ним, имеющий такую же интенсивность, как свет позади, с другой стороны зеркала (на схеме луч A совпадает с лучом B). Невозможно отличить, смотрите ли вы на отражение в зеркале или на воду за ним – они выглядят одинаково. Таким же образом рыбы могут исчезать под водой, покрывая свое тело зеркалами и сливаясь с окружающей водой. Для этого им нужно держать свои серебристые тела вертикально. По-видимому, это одна из причин, почему рыбы многих видов очень тонкие и сплющенные с боков. Рыбы потолще решают эту задачу благодаря кристаллам, расположенным вертикально в коже, даже на округлых частях тела, благодаря чему создается такой же эффект, как и у плоского зеркала. Но рыбы все равно двигаются и отклоняются от вертикального положения, что нарушает эффект исчезновения, и поэтому серебристые стаи рыб, плавая по спирали, поблескивают и переливаются.
