Я бачу, як ви дивитеся на мене, ніби я якийсь потвора

0

Зір – життєво важлива сенсорна система для більшості живих істот, яка дозволяє їм обробляти та візуалізувати інформацію з навколишнього середовища. Що їсти і де це знайти? Від кого тікати і з ким спаровуватися? Виживання та продовження роду – це деякі з повсякденних потреб, які були б неможливими для більшості з нас без зору.

Для чогось, що є таким основним і життєво важливим для всіх живих істот, дивовижно, наскільки різноманітним і мінливим є орган, відповідальний за цей процес. Око. Від складного людського ока, до багатогранних складних очей комах, до простих примітивних “окоподібних” органів, якими володіють деякі медузи – всі вони виконують одну і ту ж функцію. Забезпечити зір і можливість отримувати та обробляти візуальну інформацію. Особливо цікавим є риб’яче око, яке, як і у всіх тварин, дуже різноманітне і еволюціонувало відповідно до потреб кожного конкретного виду, або родини, що мешкають у широкому спектрі середовищ існування.

Риб’ячі очі досить схожі на інші наземні тварини, такі як ссавці та птахи, але еволюціонували по-іншому для функціонування під водою. На відміну від своїх наземних побратимів, риби мають більш сферичний кришталик. Деякі види, як, наприклад, представники роду Paracheilinus, мають очі, що включають подвійну лінзу. На фотографії вище показано око, що належить Paracheilinus attenuatus. Ліва частина дозволяє зблизька фокусуватись на здобичі, яку він підбирає серед плаваючого зоопланктону. Права частина, або основна частина, дозволяє ширококутний огляд навколишнього середовища.

Це дозволяє рибі виконувати кілька завдань, підбираючи невеликі шматочки їжі з планктонного супу, зберігаючи при цьому обережність і стежачи за небезпекою. У цій статті ми розглянемо кілька інших пристосувань, які риби використовують для посилення своєї зорової сили у відповідних середовищах існування, які вони населяють.

Як і у ссавців, в очах риб є паличкові та колбочкові клітини. Палочкові клітини – це фоторецептори в сітківці, які функціонують при менш інтенсивному світлі і майже повністю відповідають за нічний зір. Простіше кажучи, пігмент родопсин, або зоровий пурпур, присутній у паличках і має високу чутливість до світла. Родопсин дозволяє бачити в умовах дуже низької освітленості. Будучи дуже чутливим, родопсин дуже легко вицвітає при контакті з інтенсивним світлом, і це викликає тимчасову нічну сліпоту. Уявіть, як ви мружитеся в темряві, коли раптом повз вас проїжджає автомобіль і світить фарами. Ви тимчасово осліпнете, чи не так? Це відбувається знебарвлення родопсину, і потрібен певний час, щоб відновити зір.

Кількість паличкоподібних клітин у різних видів риб різна. Глибоководні риби, які живуть в більш тьмяному середовищі, мають більше паличкоподібних клітин в порівнянні з мілководними видами. Під час ключової доповіді доктора Луїса Роша на конференції MACNA 2014, він згадав, що Acanthurus reversus, споріднений вид A. olivaceus, еволюціонував до життя в більш каламутних водах Маркізьких островів. Цей екологічний тиск запустив низку еволюційних процесів, які дозволили A. reversus видозмінитися від A. olivaceus, і в результаті мутних водних умов розвинути більше паличкоподібних клітин для кращого зору.

Колбочкові клітини відповідають за кольоровий зір і є більш поширеними у мілководних рифових риб. Вони добре функціонують при яскравому світлі і здатні розпізнавати більш дрібні деталі та швидкі зміни в зображеннях. Рифові риби, які живуть у мілководних коралових садах, мають очі з більшою кількістю колбочкових клітин і краще пристосовані до бачення та інтерпретації змін і сигналів у своєму середовищі існування, ніж глибоководні риби, і навпаки.

Риби можуть бачити не тільки колір і в темряві, багато з них здатні бачити і в ультрафіолетовому (УФ) спектрі. Їх здатність бачити ультрафіолет опосередкована чотирма зоровими пігментами, які поглинають різні довжини хвиль світла. Кожен пігмент побудований з хромофора та білка, відомого як опсин. Широкий спектр видів риб має ультрафіолетовий зір, і це, як припускають, допомагає у пошуку їжі, спілкуванні та виборі партнера.

У дослідженні, проведеному Університетом Квінсленду, було виявлено, що деякі рифові риби, такі як P. amboinensis, володіють ультрафіолетовим зором, що дозволяє їм бачити певні речі, які неможливо розгледіти при звичайному освітленні. Наприклад, малюнок обличчя P. amboinensis очевидний лише при ультрафіолетовому освітленні, і це дозволяє особинам ідентифікувати один одного для розмноження або для вирішення територіальних суперечок.

У кораловому рифі з запаморочливою палітрою кольорів те, що ви сприймаєте як хаотичне райдужне видовище, є зовсім іншим світом для його мешканців. Наприклад, яскраво забарвлені рифи можуть володіти “секретними колірними кодами”, які можна побачити лише за допомогою ультрафіолетового зору. Слід також враховувати поглинання довжини хвиль під водою. М’ятна риба-ангел може виглядати як яскравий стовп у перукарні, але глибоко під водою червоний колір є першою довжиною хвилі, яка поглинається і зникає, з’являючись натомість чорним кольором. Це допомагає їй зливатися з навколишнім середовищем і залишатися непоміченою.

Ще одна відмінність між очима риб і очима наземних тварин – це середовище, в якому вони знаходяться. Риби живуть у водному середовищі, яке має приблизно такий самий показник заломлення, як і водяниста волога (рідина між рогівкою та кришталиком). Тому їх сферичні та щільні лінзи повинні виконувати більшу частину заломлення, і це створює градієнт показника заломлення, що дозволяє отримувати більш чіткі та ясні зображення, вільні від сферичних аберацій.

Риби еволюціонували, щоб домінувати в найрізноманітніших середовищах існування. Від майже наземних мулистих окунів у мангрових заростях до каламутних каламутних морських трав, незайманих коралових рифів, аж до мезофотичних і абісальних районів океану. Деякі живуть у печерах, де світла настільки мало, що їхні очі повністю атрофувалися, що змусило їх еволюціонувати і покладатися на інші органи чуття, такі як нюх або електрорецепція. З великою кількістю середовищ існування приходить відповідна еволюція очей, яка супроводжує її. Як певні рифові риби еволюціонували, щоб відповідати умовам, в яких вони живуть?

Сітківка ока – це мембранний шар, що складається зі світловідбиваючої тканини, яка лежить відразу за сітківкою. Він складається з райдужних лейкофорів, які відбивають видиме світло назад у сітківку, збільшуючи кількість світла, доступного для фоторецепторів. Наявність tapetum lucidum значною мірою сприяє чудовому нічному зору, що спостерігається у багатьох нічних тварин і глибоководних риб. У наземних тварин tapetum lucidum – це те, що надає тварині характерний “блиск очей”, який найчастіше спостерігається, коли світло світить прямо в очі тварини, наприклад, “олень у фарах”.

Блиск очей найбільш помітний, коли світло потрапляє в очі в умовах низької освітленості. Подібно до кота або собаки, блиск очей, що виникає внаслідок відображення tapetum lucidum, є райдужним. Це означає, що під певними кутами забарвлення змінюється або зовсім зникає. Багато видів глибоководних риб також мають tapetum lucidum. Глибоководні риби, що живуть в умовах дуже низької освітленості, або таємничі риби, які ховаються в тіні, є деякими прикладами видів, які можуть володіти цією властивістю. На фотографії вище зелене відображення в оці Plectranthias pelicieri викликане тим, що його tapetum lucidum відбиває спалах фотоапарата.

Коли світло падає під певним кутом, tapetum lucidum не в змозі відбити світло від об’єктива камери, і, таким чином, те саме око, що належить Plectranthias на двох фотографіях вище, виглядає чорним. Тапетум світлий – це лише одне з різноманітних пристосувань до життя в більш тьмяному і похмурому середовищі. Деякі риби не мають світлого тапетуму, але натомість мають дуже великі очі, щоб компенсувати нестачу світла. У випадку з Pristigenys, tapetum lucidum і величезне око дозволяє вдвічі ефективніше адаптуватися до темних вод.

Наприклад, риби-білки також мають величезні очі з великими зіницями. Більші зіниці дозволяють більше світла потрапляти всередину, а велике око має більшу кількість паличок для посилення зору в темряві. Багато глибоководних і глибоководних абісальних риб мають великі очі, щоб вловлювати навіть найдрібніші сліди світла. Деякі з них здатні розрізняти різні відтінки сірого кольору і можуть помітити здобич, що плаває у воді над ними, лише за силуетом.

Деякі риби йдуть далі в плані адаптації до темної води і мають органи, що випромінюють світло. Органи, які називаються фотофорами, являють собою складні структури, що зустрічаються у деяких видів глибоководних тварин. Це можуть бути як прості, так і дуже складні органи, що мають жалюзі, рефлектори, кольорові фільтри та цілий набір інших супутніх структур.

Фотофори випромінюють світло з багатьох причин. Біолюмінесценція може бути викликана перетравленням певної здобичі, або ж може вироблятися самостійно самими клітинами, які називаються фотоцитами. Однак найчастіше це відбувається завдяки симбіозу світловипромінюючих бактерій, які живуть у фотофорах. Риби використовують біолюмінесценцію з різних причин. Деякі з них використовують її, щоб привабити здобич у темних водах глибин, інші – щоб збити з пантелику хижаків. Деякі навіть використовують її для спілкування один з одним.

Фотоблефарон пальпебратус є прикладом рифової риби, яка використовує біолюмінесценцію. На фото вище видно фотофор, що виробляє світло, розташований трохи нижче ока, і він світиться в темряві. Риба здатна контролювати, коли і де вона хоче показати світло, за допомогою додаткової оболонки. Пам’ятаєте, ми згадували, що фотофори можуть бути складними, мати кілька вторинних структур? В цьому випадку присутня оболонка, або шторка, яка може бути втягнута, щоб захистити фотофор, коли він не використовується, як це видно на фотографії вище.

У темряві, як на фото вище, оболонка розгортається і фотофори світяться. Це допомагає привернути увагу риби до здобичі і, таким чином, дозволяє їй легко зловити здобич в умовах низької освітленості. Керована оболонка дозволяє рибі-ліхтарику світитися, коли їй заманеться, а також може “моргати” в темряві, припускаючи, що це може бути своєрідною формою комунікації між її однолітками. Тим не менш, чудова адаптація до темряви.

Акомодація – це процес фокусування на об’єкті, коли він віддаляється або наближається, і є ще однією адаптацією, яка є унікальною для водних тварин і не зустрічається у їхніх наземних побратимів. На відміну від птахів і ссавців, які деформують форму свого кришталика для акомодації, риби цього не роблять. Замість цього риби переміщують весь кришталик далі або ближче від сітківки за допомогою спеціального м’яза, який називається ретрактор лентис. Для бачення зблизька або поблизу м’яз розслаблений.

Примітно, що тільки кісткові риби розслаблюють цей м’яз для ближнього зору. У хрящових видів, таких як акули та скати, цей м’яз є протяжним м’язом, і розслабляється для далекого зору. Тому кісткові риби пристосовуються до далекого зору, переміщуючи кришталик далі від сітківки, тоді як хрящові риби роблять це, переміщуючи кришталик ближче до сітківки.

Риб’яче око – це справді дивовижний орган, який пристосувався і розвивається відповідно до потреб середовища проживання кожного конкретного виду. Подумайте, що навіть серед риб здатність ока до різноманітності у багатьох відношеннях є досить дивовижною. Воістину, циркове фрік-шоу з сяючими, відбиваючими опуклими очима всіх форм і видів.

Який вид вам подобається найбільше?

Source: reefbuilders.com