Удивительная игра цвета
Рыба, на которую я смотрю, украшена темно-синими и бананово-желтыми полосами, а глаза скрыты под черной маской, как у вора. Императорские ангелы (Pomacanthus imperator) одновременно умудряются быть эффектными и неброскими, и, наверное, поэтому они мне так нравятся. Это крупная рыба-ангел, в длину примерно от кончиков моих пальцев до локтя. Она заплывает под темный выступ, разворачивается и наблюдает за мной из безопасного места.
Я всегда надеюсь увидеть этих рыб и, когда это происходит, испытываю чувство удовлетворения, зная, что они непременно где-то существуют, даже если я их не вижу. Я встречала императорских ангелов в Красном море, на Мальдивах, Филиппинах, Фиджи и в Австралии; места разные — а лица те же.
Сейчас я на Раротонге, гористом, покрытом лесами острове в южной части Тихого океана. Раротонга окружен коралловым рифом и прозрачной бирюзовой лагуной. Во время прилива я иду к рифу вброд прямо с пляжа острова — лодка мне не нужна — и планирую оставаться здесь столько времени, сколько мне позволит прилив, лавируя среди кораллов и наблюдая за рыбами.
Лагуна населена разноцветными существами, как хорошо оформленный аквариум, но без стеклянных стенок. Я медленно плыву, стараясь впитать в себя столько впечатлений, сколько смогу. В первый раз коралловые рифы могут подавлять ошеломляющим разнообразием цветов и форм, слишком ослепительных и суетливых, чтобы в них можно было что-либо понять. Но существуют уловки, позволяющие найти рыб и разобраться, что к чему.
Сначала обратите внимание на форму рыб. Представители часто встречающихся семейств обладают характерными профилями, которые могут помочь отличить похожего на пулю губана от овальной рыбы-ласточки, дородного широкохвостого групера от стройного цезио с раздвоенным хвостом. Можно научиться замечать ключевые характеристики, например большие глаза рыбы-солдата, свисающие с подбородка султанки усики, лоб рыбы-носорога. Имея в голове алгоритм поиска, вы начнете узнавать рыб похожей формы. Они также ведут себя и двигаются определенным образом. Маленькие рыбы-ласточки зависают мерцающими стаями над колониями кораллов и начинают метаться между ветвями кораллов при вашем приближении. Морские собачки обычно прячутся в отверстиях в кораллах и иногда высовывают наружу голову. Бычки похожи на морских собачек, но они могут быть крупнее и обычно живут в норах на дне вместе со своими партнерами-креветками, которые усердно выкапывают гальку из норы, пока бычки стоят настороже. Губаны и рыбы-попугаи передвигаются в воде за счет взмахов грудными плавниками; спинороги плавают, используя большие спинной и анальный плавники; кардиналы неподвижно зависают рядом с рифом.
Цвета и узоры затем позволяют точно определить вид. Одни из самых легкоузнаваемых — рыбы-бабочки и рыбы-ангелы, украшенные яркими пятнами и полосами. Филиппинскую рыбу-бабочку (Chaetodon adiergastos) ни с кем не перепутаешь благодаря черным кругам вокруг глаз, как и бабочку-енота (Chaetodon lunula) с черно-белыми бандитскими масками, как у енотов. Центропиг черный, или центропиг замочная скважина (Centropyge tibicen), почти полностью темно-синий, за исключением овального белого пятна на боку, к которому, как кажется, можно приложить глаз, как к замочной скважине, и посмотреть, что внутри.
По мере того как вы начнете узнавать рыб и определите первые несколько видов, вы научитесь запоминать особенности тех, кого вы не узнали, чтобы потом посмотреть в справочнике на берегу. Я так и делаю в лагуне Раротонги. Здесь плавают бело-желтые рыбы-бабочки с размытым темным пятном и абсолютно желтые рыбы-ангелы с неоновым голубым окаймлением плавников и кругами вокруг глаз, напоминающими очки. Позже я листаю свой определитель и узнаю, что это были рыба-бабочка однопятнистая (Chaetodon unimaculatus) и центропиг лимонный, или золотой голубощекий (Centropyge flavissima).
Иногда здесь можно встретить уникальных местных обитателей. На Раротонге я всегда начеку на случай появления рыбы-ангела с рыжим телом и пятью белыми полосами. Это мятный центропиг (Centropyge boylei), найденный здесь в 1992 г. на глубоком рифе и не встречающийся больше нигде на планете. Живой экземпляр был отловлен сотрудниками Смитсоновского института (Вашингтон, округ Колумбия) и передан аквариуму Вайкики на Гавайях, чтобы исследователи могли его изучить, а посетители на него посмотреть. Владельцы аквариума отклонили множество предложений от частных коллекционеров трофейных рыб, предлагавших до 30 000 долларов за одну маленькую рыбку. Но на самом деле я обманываю себя, надеясь ее увидеть. Мятные центропиги встречаются на значительно большей глубине, куда мне не добраться без акваланга.
Прилив заканчивается, вода отступает из лагуны, и я неохотно бреду обратно к пляжу. Яркие рыбы все еще мелькают перед моей маской. Многие из них — молодые особи, которые поменяют цвет, когда вырастут. Среди них я замечаю редкое сокровище и улыбаюсь, из-за чего мне в нос через маску попадает струйка воды. Эта рыбка размером и формой напоминает голубику, только канареечно-желтая в черный горошек, с губами бантиком; она беспокойно мечется справа налево и обратно. Она напоминает малюсенький воздушный шарик, который тащит за собой неугомонный ребенок, но на самом деле это молодой кузовок-кубик (Ostracion cubics). Когда он вырастет, то потеряет свою луковицеобразную форму, станет более квадратным и поменяет ярко-желтый наряд сначала на грязно-горчичный, а потом на синий.
По лагуне также плавает расписной спинорог (Rhinecanthus aculeatus) — его еще иногда называют колючим спинорогом Пикассо, — по форме и размеру похожий на мяч для регби. Его бока украшены размытыми узорами тонких оттенков желтого и желтовато-коричневого. Кажется, что по нему провел пальцами сам художник, оставив четыре белые полосы. Между золотыми глазами рыбы проходят полосы ультрамарина; на морде виднеются переливающиеся голубые линии, будто дорожки от слез, а над верхней губой еще и нарисованы усы. Расписные спинороги вылупляются из икринок в таком же дерзком наряде и сохраняют его на всю жизнь. Наконец, я встаю на ноги и иду к пляжу, наблюдая мелькающих в сантиметровой толще воды совсем маленьких расписных спинорогов, с их узнаваемыми узорами.
Рыбы с яркой окраской обитают не только на коралловых рифах. Когда взрослый кижуч (Oncorhynchus kisutch) покидает холодный северный Тихий океан, чтобы нереститься в лесных реках, он из серебряного становится красным. На южном берегу Британии я видела в приливе мерцающие бирюзовые пятна, напоминающие пару глаз, смотрящих вверх на меня со спины пурпурной рыбы-присоски (Lepadogaster purpurea). В Северной Америке, вдоль побережья между Сан-Франциско и Нижней Калифорнией, в больших пустых раковинах живут необычные рыбы с драчливым характером — щучьи морские собачки (Neoclinus blanchardi). Самцы нападают друг на друга и устраивают ожесточенные поединки лоб в лоб, раскрывая свои огромные красновато-желтые рты наподобие зонтиков. Дальше на восток ручьи и прохладные прозрачные притоки Миссисипи служат домом для более 200 видов дартеров, в том числе и самому многочисленному их роду — этеостомам. Некоторые из этих небольших, размером с палец, рыб обитают в единственном ручье в мире, и их можно различить по яркой окраске. Одни этеостомы (Etheostoma osburni) переливаются желто-зеленым цветом с оранжевыми полосами, другие (Etheostoma zonale) украшены яркими изумрудными полосами. Опубликованное в 2012 г. исследование показало, что этеостомы, известные ранее как один вид Etheostoma stigmaeum, на самом деле являются пятью отдельными видами, различающимися окраской. Новые виды были названы в честь президентов США, внесших вклад в защиту окружающей среды; среди них есть и ярко-оранжевая этеостома Обамы (Etheostoma obama) с голубыми пятнами и полосами.
Вопрос о том, почему многие рыбы так ярко окрашены, занимал не одного ихтиолога. И в своих работах они отмечали, что рыбы мастерски используют окраску в разных целях: для того чтобы спрятаться или напугать, предупредить или соблазнить. Исследования таких рыб также позволяют лучше понять тонкости жизни подводного мира. Окраска рыб является свидетельством потрясающей скорости эволюции и дает подсказки о том, как формировался окружающий нас разноцветный мир.
В декабре 1857 г. естествоиспытатель и коллекционер Альфред Рассел Уоллес прибыл на индонезийский остров Амбон, где нанял лодку, чтобы пересечь залив и попасть в глубину острова. Это произошло примерно в середине его восьмилетнего путешествия по Юго-Восточной Азии протяженностью 22 000 км, в ходе которого он собрал десятки тысяч образцов животных, составил подробные описания людей и дикой природы и, независимо от Чарльза Дарвина, сформулировал теорию эволюции. Вода в заливе Амбона была настолько прозрачной, что Уоллес мог видеть морское дно с поверхности. Даже не погружая голову под воду, он впервые увидел коралловый риф. Как он впоследствии написал в своей книге «Малайский архипелаг» (The Malay Archipelago), это был «самый удивительный и прекрасный вид, который я когда-либо лицезрел».
Холмы, долины и ущелья этих, как назвал их Уоллес, «лесов, состоящих из животных» — кораллов и губок, были населены стаями рыб, «синих, красных и желтых… с совершенно невероятными пятнами и полосами… Это зрелище можно было созерцать часами».
Через 20 лет Уоллес написал эссе о том, почему многие живые организмы ярко окрашены. На первый взгляд, идея покрыть тело такими заметными пигментами выглядит ужасной. Привлекающая внимание окраска кажется приглашением на обед для проплывающих мимо хищников. Точно так же охотникам стоит маскироваться, чтобы тихо подкрадываться, а затем стремительно бросаться на жертву. Однако яркие цвета раз за разом возникали в природе в процессе эволюции, особенно среди рыб. По мнению Уоллеса, это в основном объясняется попытками животных себя обезопасить.
«Даже бросающиеся в глаза цвета иногда являются защитой, — писал Уоллес, — потому что земля и небо, листья и цветы светятся чистыми и яркими тонами». Живя в таком разноцветном мире, животные могут использовать яркие цвета, чтобы прятаться. Существуют зеленые гусеницы с розовыми пятнами, напоминающие цветущий вереск, которым они любят полакомиться. Уоллес отметил, что зеленые перья многих тропических птиц, от попугаев до белоглазок, бюльбюлей, бородастиков-кабезонов и щурок, сливаются с вечнозеленой листвой, в которой они обитают. А в полярных регионах основным цветом является белый, как у белых медведей и песцов, что позволяет им прятаться среди снега и льда.
Уоллес предположил, что рифовые рыбы используют цвета для маскировки, чтобы прятаться среди ярких водорослей, анемонов и кораллов. В качестве одного из примеров он приводит морских коньков и их австралийских родичей с «чудными листовидными отростками»: тряпичника (Phycodurus eques) и обыкновенного (или травяного) морского дракона (Phyllopteryx taeniolatus). После Уоллеса ученые и дайверы открыли еще множество других видов морских коньков с прекрасным камуфляжем в виде розовых и оранжевых пупырышек, неотличимых от узловатых веточек горгонарий, в которых они живут, или желтых и фиолетовых хохолков, похожих на мягкие кораллы.
Бородавчатые рыбы-клоуны, или удильщики (из рода Antennarius), — еще одни обитатели кораллов с безукоризненным камуфляжем. Эти шарообразные, ярко окрашенные рыбы, покрытые различными выростами, обычно неподвижно зависают на месте и способны менять окраску и узор под цвет окружающих кораллов и губок, часто желтых и оранжевых. Рыба-клоун так хорошо прячется, что показать другому дайверу, где она находится, можно только двумя руками с разных направлений. В 2016 г. на Мальдивах была замечена чисто белая рыба-клоун. Это произошло вскоре после массивного обесцвечивания кораллов, вызванного высокой температурой воды. Под действием теплового стресса коралловые полипы избавляются от микроскопических цветных водорослей, которые обычно живут в их прозрачных телах, и в результате становятся призрачно-белыми. Бородавчатые рыбы-клоуны быстро адаптировались к этим изменениям в своем мире; они даже отрастили маленькие зеленые хохолки, по-видимому чтобы лучше прятаться среди водорослей, которые начали расти на мертвых кораллах.
Для неторопливых рыб типа морских коньков и бородавчатых клоунов такая форма маскировки может работать удивительно хорошо. Но как насчет более активных рыб? Их окружение постоянно меняется и требует более сложного камуфляжа. В опубликованном в 2015 г. исследовании было показано, как единорог (Monacanthus tuckeri) с Карибских рифов молниеносно меняет наряды. Каждую секунду монокантус выбирает по крайней мере из 16 разных нарядов, чтобы соответствовать окружению, мимо которого он проплывает: участку зеленых водорослей, бледному ажурному кораллу, под названием морской веер, или золотым ветвям мягких кораллов. Эти маленькие рыбки всегда одеты соответственно ситуации.
Некоторые рыбы наряжаются даже как их добыча. В водах вокруг острова Лизард на Большом Барьерном рифе живет маленькая хищная рыба коричневый ложнохромис (Pseudochromis fuscus), единственный вид, представители которого могут быть либо желтыми, либо коричневыми. Они охотятся за молодыми рыбами-ласточками двух видов — желтыми или коричневыми. Группа ученых под руководством Фабио Кортези из Базельского университета в Швейцарии провела изящный эксперимент, чтобы проверить, как эти хищники используют свою окраску. Дайверы заселяли экспериментальную область дикого рифа либо желтыми, либо коричневыми рыбами-ласточками, а затем добавляли хищных ложнохромисов, опять же либо желтых, либо коричневых морф в разных сочетаниях. Через две недели дайверы вернулись и обнаружили, что хищники поменяли цвет, чтобы быть похожими на своих жертв. Дальнейшие исследования в лаборатории показали, что хищникам везло больше, когда они были того же цвета, что рыбы, на которых они охотились. Приобретя цвета рыб-ласточек, хищные ложнохромисы могли подкрадываться к менее подозрительным молодым рыбам, которые, по-видимому, принимают ложнохромисов за взрослых особей собственного вида. Судя по всему, ложнохромисы разыгрывают рыбью версию волка в овечьей шкуре.
Цвета и узоры также помогают рыбам прятаться у всех на виду, визуально размывая их очертания. Синие и желтые полосы императорских ангелов, аналогично полосам зебр, мешают хищникам определить их форму и нацелиться на определенную рыбу. В стае полосатых рыб сложно понять, где кончается одна рыба и начинается другая. Рыбы также используют окраску, чтобы прятать какие-то части своего тела. Темные маски императорских ангелов могут уменьшать вероятность того, что хищник нацелится им прямо в глаз.
Рыбы-бабочки совмещают полосы вокруг глаз с большими темными пятнами на теле, часто с переливающимся голубым окаймлением. Предполагается, что эти пятна служат ложными глазами, предназначенными для того, чтобы защищать хрупкую голову рыбы от атак, отвлекая внимание на себя. Ложные глаза-пятна также могут вводить в заблуждение хищников, создавая впечатление, что их жертва уплывает совсем в другом направлении.
Однако, несмотря на проводившиеся в течение многих десятилетий исследования, эти теории сложно проверить, и до сих пор нет единого мнения о том, почему у многих самых разных животных, от рыб до птиц и бабочек, в процессе эволюции появились ложные глаза. В другом исследовании рыб-ласточек, живущих рядом с островом Лизард, ученые не обнаружили молодых особей со следами укусов вблизи пятен на хвосте, что указывает на то, что пятна не обманывают хищников, и они атакуют жертву с нужного конца. Моника Гальяно из Университета Джеймса Кука в Квинсленде (Австралия) предположила, что пятна могут быть «декоративными остатками» какой-то прежней стратегии выживания, которая больше не действует. Или хищники недавно раскусили уловку с ложными глазами и больше на нее не попадаются.
В своем эссе о защитной окраске Альфред Уоллес отметил, что ночные животные обычно окрашены в тусклые и темные цвета, что позволяет им скрываться в ночных тенях. С другой стороны, основным цветом подводных полуночников является не черный, а красный. Существуют красные рыбы-белки, рыбы-солдаты и бычеглазые окуни, все они тропические ночные виды. Глубоководные рыбы также часто носят красные одеяния. Недавно открытый вид родственника морских коньков, рубинового морского дракона (Phyllopteryx dewysea), был впервые заснят на большой глубине у побережья Западной Австралии. У него красная кожа. Атлантические большеголовы (Hoplostethus atlanticus) обитают в глубоких подводных горах; они кирпично-красные, а когда умирают, выцветают до оранжевого. Красноватая окраска всех этих рыб объясняется тем, как солнечный свет ведет себя в воде.
Когда солнечный свет достигает Земли, он состоит из смеси цветов, каждый со своей длиной волны. Люди в основном способны воспринимать цвета от коротковолновых голубого и фиолетового до длинноволновых оранжевого и красного. Все световые волны разной длины более или менее одинаково хорошо проходят через воздух, и, когда мы видим их вместе, наш мозг воспринимает их как белый. Однако, проходя сквозь воду, солнечный свет начинает расщепляться, поскольку более длинные волны с меньшей энергией поглощаются молекулами воды. Это означает, что в прозрачной воде на глубине больше 20 м остается очень мало красного света. Чем глубже, тем меньше цветов остается; сначала теряется оранжевый, затем желтый и зеленый. Синие лучи с короткой длиной волны, обладающие наибольшей энергией, проникают глубже всех. Поэтому большинство океанов имеют голубую или синюю окраску. И соответственно, многие животные, населяющие открытое море, стали синими, маскируясь под цвет своего окружения.
Почему же глубоководные и ночные животные красного цвета, если он не является естественным цветом моря? Причина заключается в особенностях цветных пигментов. Большинство предметов имеют определенный цвет, потому что содержат пигментные молекулы, поглощающие волны определенной длины и отражающие другие — и именно отраженные волны мы видим как цвета. Таким образом, осенний лист выглядит красным, потому что он содержит антоцианы, поглощающие зеленый и синий свет и отражающие красный. Однако, если мы возьмем с собой красный лист в глубокое погружение, он быстро станет неприметно серым, а затем черным, поскольку не останется красных лучей, которые можно было бы отразить. Красный пигмент не сможет показать свой истинный цвет. Таким же образом с закатом солнца первыми угасают в воде именно красные лучи, что делает этот цвет очень подходящим для ночного и глубоководного камуфляжа.
В дневное время на мелководье красная окраска может быть хороша не для того, чтобы прятаться, а чтобы быть как можно более заметным. Альфред Уоллес писал о цветах и узорах, служащих предупреждением для других животных. Яркие цвета могут привлекать внимание к скрытым ядам или опасным колючкам и жалам, которые хищники научились хорошо распознавать и избегать, как, например, избегают черных и желтых полос на теле пчел и ос. Уоллес не упоминал о рыбах с подобной предупреждающей окраской, но их немало. Крылатка-зебра (Pterois volitans), например, покрыта красными и белыми полосами, предупреждающими о том, что от ее длинных ядовитых игл стоит держаться подальше. Рыба-хирург получила свое название благодаря ядовитым шипам в основании хвоста, которые часто окрашены в яркие цвета.
Некоторые рыбы, сами по себе вполне безобидные, обеспечивают себе защиту, используя предупреждающие цвета и притворяясь ядовитыми. Один из видов камбалы (Soleichthys maculosus) на ранних этапах жизни маскируется под ядовитого плоского червя. Эта рыба и червь удивительно похожи. Их черные тела с большими белыми пятнами, окаймленные оранжевой бахромой, извиваясь, медленно передвигаются по дну. Принимая рыбу за невкусного червя, хищники оставляют ее в покое.
Уоллес завершает свои размышления об окраске животных обсуждением того, что он называет «одной из самых интересных глав естественной истории». Он рассуждает о том, как окраски передаются и совершенствуются от поколения к поколению. Пигменты и узоры варьируются в пределах популяции, и некоторые из них, по его словам, дадут животным «лучший шанс на выживание», делая их менее заметными или отпугивая врагов. Эти наиболее полезные цвета передадутся от родителей потомкам; такой же процесс отбора будет повторяться в каждом поколении, пока маскировочные или предупреждающие цвета не станут настолько эффективными, что враги сдадутся и переключат свое внимание на другие виды. Но это еще не все. Со временем хищники тоже могут измениться и начать лучше различать обман, поэтому поколения их жертв будут продолжать совершенствовать свои лучшие, самые эффективные цвета и узоры. Уоллес не дал названия этому явлению, но это и есть эволюция в действии. В заключение он пишет, что это дает нам удовлетворительный ответ на вопрос, откуда берутся «разнообразные цвета и уникальные окраски в животном царстве, которые на первый взгляд не имеют другого смысла, кроме разнообразия и красоты».
Идеи Уоллеса объясняют яркую окраску многих животных, но не все используют цвета, чтобы скрываться или устрашать. Есть рыбы, которые не прячутся и не являются ядовитыми и даже не притворяются таковыми. С тех пор как Уоллес написал эссе о покровительственной окраске, возникли другие теории, включая предположение о том, что на телах рыб могут появляться разноцветные сообщения, предназначенные для их сородичей.
Пятьдесят лет назад австрийскому зоологу Конраду Лоренцу пришла в голову идея, что многие рыбы, живущие в коралловых рифах, украшают себя тем, что он назвал «plakatfarben», то есть плакатными цветами. Он предположил, что они используют свои тела как живой рекламный щит, заклеенный броскими плакатами, сообщающими о том, к какому виду и полу принадлежит данная рыба.
Лоренц, пионер исследований поведения животных, особенно интересовался агрессией. Он держал коралловых рыб в аквариуме и наблюдал, как они уживаются вместе — и часто им это давалось с большим трудом. Между представителями одного вида или близких видов часто возникали драки. Они клевали, кусали и в конце концов убивали друг друга. Чтобы посмотреть, что происходит в более естественных условиях, Лоренц отправился на острова Флорида-Кис и в залив Канеохе на Гавайях. Плавая в маске с трубкой, он наблюдал за рыбами и обнаружил у них подобные конфликты, но обычно с менее тяжелым исходом; вместо того чтобы оставаться и позволить себя убить, проигрывающая в схватке рыба обычно быстро уплывала. По мнению Лоренца, их яркие цвета и узоры указывали рыбам, кто есть кто. Это похоже на цвета спортивных команд, которые носят их фанаты, только рыбы ищут драки не с соперниками, а с членами собственной команды. Другие рыбы того же вида могут быть их самыми сильными конкурентами. Лоренц решил, что рыбы используют яркую окраску, чтобы обозначить территорию и отпугнуть захватчиков, словно вывешивая свои флаги на рифах.
Теория плакатной окраски Лоренца как подтверждалась, так и опровергалась последующими исследованиями. Некоторые рыбы соответствуют модели, согласно которой более яркой окраской отличаются более конфликтные, агрессивные виды. Черные спинороги, например, целиком окрашены в относительно незаметный темно-синий цвет, и это довольно миролюбивый вид; расписные спинороги, как те, которых я видела на Раротонге, раскрашены более броско и значительно более драчливы. Однако есть виды, для которых справедливо обратное: более агрессивные рыбы отличались и более тусклой окраской.
Дополнительным подтверждением теории плакатной окраски является тот факт, что у многих видов взрослые и молодые особи выглядят совершенно по-разному. В раннем возрасте императорские ангелы окрашены в темно-синий цвет с белыми и ярко-голубыми концентрическими кольцами. Только в возрасте около двух лет на их коже постепенно проступают желтые и синие полосы, заменяющие кольца. Предполагается, что такая смена наряда позволяет молодым рыбам снизить агрессию со стороны взрослых.
В опубликованном в 1980 г. исследовании императорских ангелов в Красном море немецкий биолог Ханс Фрике отправился нырять и взял с собой двух маленьких раскрашенных деревянных рыбок, одну с полосами, как у взрослой особи, другую с кольцами, как у молодняка. Он прикрепил их к рифам на территориях различных императорских ангелов и наблюдал за их реакцией. Можно было бы предположить, что реальных рыб не обманут неподвижные деревянные копии, однако рыбы по-разному реагировали на эти две окраски. Взрослые императорские ангелы чаще атаковали «взрослую рыбу» и обычно оставляли «молодняк» в покое. Такое простое исследование показывает, что цвета молодых рыб могут задабривать взрослых, позволяя им спокойно путешествовать по рифу до тех пор, пока они не будут готовы заявить о правах на свою собственную территорию, предъявив взрослые цвета. Некоторые другие виды рыб-ангелов также носят школьную форму, что затрудняет их определение только по молодым особям. Это также подтверждает, что молодые рыбы пытаются избежать драк.
Однако это применимо не ко всем рыбам. В исследовании гарибальдий (Hypsypops rubicundus), обитающих в калифорнийских водорослевых зарослях, было показано, что окраска молодняка не обеспечивает особой защиты. Томас Нил из Калифорнийского университета (Санта-Барбара) собрал молодых гарибальдий разного возраста, часть из которых все еще были покрыты синими с металлическим отливом пятнами, свидетельствующими об их молодости, а некоторые их уже потеряли и стали полностью оранжевыми. Он соединил этих близких по размеру, но по-разному окрашенных молодых особей со взрослыми и наблюдал, как зрелые особи агрессивно атаковали рыб с пятнами.
Вместо того чтобы отгонять захватчиков, некоторые плакатные цвета приглашают их остаться. На коралловых рифах многие виды губанов и бычков выполняют роль дантистов и санитаров. Они создают станции очистки и проводят свои дни, отщипывая мертвую кожу и чешую с рыб-клиентов, вычищая остатки пищи между их зубами и отрывая от них кровососущих паразитов. Многие из этих рыб-чистильщиков покрыты желтыми и синими полосами, что является частым сочетанием цветов на рифе. В прозрачной голубой воде эти два цвета заметны с большого расстояния. И, поскольку синий и желтый находятся далеко друг от друга в спектре, они хорошо контрастируют под водой. С помощью такой окраски рыбы-чистильщики широко рекламируют свои услуги.
Гипотезы о том, что рыбы используют окраску для того, чтобы прятаться или, наоборот, заявлять о себе как можно громче, основываются на предположении, что они могут различать цвета. И на самом деле это так. Глаза рыб имеют такое же базовое строение, как и человеческие. У рыб, как и у нас, есть пара заполненных жидкостью глазных яблок с узким зрачком, пропускающим свет, и хрусталиком, фокусирующим изображение на светочувствительных клетках сетчатки. Одним из различий между рыбьими и человеческими глазами является форма хрусталика. Когда свет проходит из воздуха в наши глаза, он сразу начинает изгибаться внутрь и фокусироваться на сетчатке из-за разных показателей преломления воздуха и жидкости. Затем мышцы корректируют форму овального хрусталика для тонкой отладки изображения (за исключением тех из нас, кто страдает близорукостью или дальнозоркостью и использует очки). Откройте глаза под водой, и все становится размытым, поскольку вы моментально теряете фокусировочные свойства границы между воздухом и глазом, и свет сразу проходит внутрь без отклонения. Если бы рыбы имели хрусталик такой же формы, как у нас, им понадобились бы очки с очень толстыми стеклами, чтобы четко видеть. Вместо этого у них в глазах установлены сферические хрусталики, значительно сильнее искривляющие свет. В следующий раз, когда вы приготовите рыбу целиком, вскройте ей глаз, и найдите хрусталик, аккуратный и круглый, как шарик из подшипника, и мутный, поскольку вы рыбу уже пожарили и белки внутри денатурировали, как в вареных яйцах. Когда рыбы фокусируют взгляд на предметах вблизи или вдалеке, они двигают хрусталик внутри глаза, как мы приближаем или отдаляем увеличительное стекло от своих глаз.
Цветное зрение обеспечивается специализированными светочувствительными клетками сетчатки — колбочками. Каждая колбочка воспринимает определенный спектр световых волн; они поглощают световые фотоны и отправляют нервные сигналы в мозг. Сравнивая сигналы от разных колбочек, мозг воспринимает цвета. У людей обычно три типа колбочек, и наш мозг интерпретирует их сигналы как непрерывную радугу цветов от темно-синего до красного.
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, 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). 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.
Лучшим способом оценить яркие пигменты и мерцающий блеск рыб является наблюдение за ними под водой, когда они проплывают перед вами. Когда рыбы покидают воду, их окраска и блеск быстро тускнеют, что неудивительно, поскольку они эволюционировали, чтобы быть видимыми под водой. До развития подводной фотографии единственным способом сохранить их великолепие была искусная работа художников, особенно тех, которые видели рыб собственными глазами, иногда при удивительных обстоятельствах.
В марте 1790 г. британский военный корабль «Сириус» столкнулся с коралловым рифом рядом с островом Норфолк, почти за 1450 км от восточного берега Австралии. Это был флагман Первого флота, который за несколько лет до этого приплыл в Австралию для создания каторжного поселения. Когда корабль начал погружаться в воду, капитан Джон Хантер первым делом позаботился о том, чтобы никто не утонул. Все 200 человек, в основном британские заключенные, были доставлены на остров. В течение следующих нескольких дней, пока корабль не развалился, команда спешно перетаскивала на берег припасы и необходимые вещи. Среди личных вещей, перевезенных на берег, был ящик с красками, принадлежавший мичману Джорджу Рейперу.
С тех пор как он три года назад покинул Британию на борту «Сириуса», Рейпер рисовал морские карты и порты, встречавшиеся по пути в Южном полушарии. После кораблекрушения, несмотря на печальные обстоятельства и приближающийся голод, Рейпер обратил свое внимание на местную дикую природу и начал ее рисовать.
Они были спасены через 11 месяцев, и, вернувшись домой, Рейпер привез с собой коллекцию подробных цветных рисунков, включая множество изображений рыб, обитавших вокруг острова Норфолк. Среди них были длиннорылый летрин (Lethrinus miniatus) с алыми плавниками и желтыми губами и трикорис (Coris sandeyeri) с пурпурно-зеленым румянцем на щеках; обоих легко узнать на рисунках как виды, до сих пор живущие рядом с островом.
Другие художники, изображавшие рыб в своих работах, не были столь реалистичны.
Еще раньше в XVIII в. на острове Амбон в Индонезии, где впоследствии Альфред Уоллес будет восхищаться коралловым рифом, некий голландец провел несколько лет, рисуя рыб. Самюэль Фаллур сначала был солдатом, а потом помощником священника в Голландской Ост-Индской компании. Местные рыбаки приносили ему рыб, изображения которых Фаллур продавал сотрудникам компании и европейским коллекционерам. Его детальные рисунки были напечатаны в нескольких книгах, включая изданную в Нидерландах в 1719 г. «Рыбы, раки и крабы» (Poissons, écrevisses et crabes). Это была первая книга с цветными иллюстрациями, посвященная рыбам, и было напечатано всего сто копий, что делает ее одной из самых редких книг по естественной истории. На страницах этой книги можно было увидеть целый зверинец весьма странных существ. Рисунки Фаллура сильно стилизованы и являются скорее плодом творческой фантазии, чем точными изображениями животных, тем не менее многие нарисованные им виды можно узнать. Так, вполне узнаваемы кузовок-кубик, спинорог, крылатка-зебра и рыба-бабочка. Очевидно, он более творчески подходил к своей работе, чем Джордж Рейпер, возможно намеренно, чтобы продать больше рисунков европейским клиентам, коллекционировавшим экзотические диковинки. Полосы и пятна у нарисованных им рыб слишком яркие и крупные, тела украшены выдуманными геометрическими узорами и декоративными завитками. Если бы в Стране чудес стоял аквариум, то Алиса через стекло наблюдала бы именно за такими существами.
