От чего зависит окраска рыб? Окраска рыб, ее биологическое значение Значение яркой окраски самцов рыб.

Участники :

Александр Евгеньевич Микулин – доктор биологических наук

Жерар Александрович Черняев – доктор биологических наук

Александр Гордон : …да ещё каждый цвет разделён по спектру. То есть невероятное количество. Я задаю вопрос продавцу этих блЁсен: скажите, пожалуйста, а какая из них лучше? Он говорит: поскольку я не имел чести в своей жизни общаться ни с одной рыбой, я не могу ответить вам на этот вопрос. Поскольку эти цвета не для рыб, а для рыбаков. Но практика показывает, что и для рыб тоже. Ведь рыбья окраска для хищника – это же сигнализатор?

Жерар Черняев : Несомненно.

Александр Микулин : С одной стороны, сигнализатор. Но, с другой стороны, окраска у жертвы должна быть такой, чтобы хищник её как можно меньше видел. Кстати, и такая же проблема у хищника. Хищник должен подкрасться к жертве так, чтобы он не был заметён.

А.Г. То есть, не работает принцип: чем ярче, тем лучше. всё-таки это должно быть ближе к естественным условиям…

А.М. Видите ли, тут сложная проблема. Вообще-то рыба, наверное, не уступает по своему великолепию окрасок и форм, и прочего ни бабочкам, ни птицам. Это, конечно, только в музеях достаточно сложно узнать, насколько они красивы, поскольку они там грязно-коричневого цвета, как правило, бывают. И это всё разнообразие, конечно, необычайно сложно объяснить. Во-первых, для чего оно нужно? Во-вторых, как это возникло? Почему именно такие пигменты появились, ведь количество пигментов значительно больше? Ну, хотя бы взять такой пример. Гемоглобина полно в рыбе. Почему гемоглобин не выводится на поверхность кожи для того, чтобы участвовать в окраске? Миоглобин, цитохромы, да и витамин В-12 очень яркий, кроме того что есть внутри, можно было бы использовать. А круг пигментов, которые вообще используются в окраске, очень узок. Есть масса пигментов, которые поступают с пищей. Почему не используется хлорофилл, например? Или целый ряд иных растительных пигментов. Мы хорошо знаем наземные растения – сколь разнообразны цветы. В воду они, правда, редко попадают, хотя есть и свои водные, некоторые из которых потребляют рыбы, то есть пигментов много. А рыбы используют достаточно узкий набор пигментов. И как это всё возникло в эволюции, конечно, проблема достаточно интересная.

Вот, к примеру, мы видим полосатых рыб, или амфиприон – тёмное тело, белая полоса, красные плавники. Зачем? Почему именно такой набор? Понятно, глаз, наверное, спрятан, чтобы хищник не знал, с какой стороны вообще находится голова.

Ж.Ч. Этот расчленяющая окраска…

А.Г. Да, что-то такое непонятное.

А.М. Жёлтая окраска – на таком фоне рыба должна быть незаметной. Почему такое большое великолепие и разнообразие цветов коралловых рыб? Можно, конечно, предположить, что раз там много всевозможных цветов, то каждая рыба около какого-то цвета становится менее заметной. Это в аквариуме, когда они находятся, или оказываются не на том фоне, нам они кажутся вызывающе яркими. Вот эти проблемы, конечно, интересно решить.

Да, несомненно, что окраска должна чаще всего прятать. Но есть и другой способ спрятаться – стать совершенно прозрачными, вот как рыба-лапша. Я думаю, это единственный пока экземпляр в мире, где рыба сохранена в таком прозрачном виде. Там даже икра видна. И если на неё посмотреть на фоне дна…

А.Г. Я попробую сейчас на фоне пиджака своего показать…

А.М. …Видны одни глаза. Следовательно, крупный хищник не будет нападать, потому что эта жертва в размер дафнии. За каждой дафнией он не будет гоняться, поскольку он больше потратит энергии на такое питание, чем получит, ловя каждого рачка… Те, которые питаются мелкими объектами, они не страшны, поскольку они сами мельче, чем данный объект. То есть это способ защиты от нападения.

Второй пример, правда, не из области рыб. Медуза-корнерот из Чёрного моря. Тоже вариант быть незаметной, насколько это возможно, в толще воды. Вот эту тему окраски мы и хотели бы сегодня обсудить.

Ж.Ч. Эта окраска рыб – покровительственная – способствует тому, чтобы рыба была менее заметна в воде и могла быть защищена от хищников. Существует ещё предупреждающая окраска. Это мы видим на рисунках.

Можно рисунок? Вот предупреждающая окраска цихлазомы Мееки. Видите, у неё красное брюшко. Это гнездующая рыба. Она охраняет место от соперников и потом охраняет своё потомство. Одновременно окраска привлекает рыб к нересту, это брачный наряд. Он показывает самке, что гнездо готово, можно спариваться.

Существует несколько типов окраски. Самая ходовая – пелагическая окраска, когда тёмная спина, светлое брюхо. У морских рыб это тёмная, чёрная или синяя спина, а у пресноводных рыб – зеленоватая. Здесь мы видим анчоусы. А так выглядит пресноводная плотва. Бока серебристые, они отражают свет, и на фоне поверхности воды рыба фактически незаметна. Киль, который находится внизу рыбы, сводит тень на нет, и рыба фактически незаметна, она как серый объект находится в воде.

Есть русловая окраска, у таких речных рыб, как хариус.

А.Г. Лещ, окунь, да?

Ж.Ч. Теперь окунь. Окуни – это зарослевые рыбы. Например, щука, судак, берш, эти рыбы – с поперечными полосами на теле, это хищники-засадчики. Он стоит в кустах, потом выбрасывается, хватает рыбу и обратно уходит в укрытие.

Русловая окраска, например, у пескарей. У таких рыб вдоль тела бывает много пятнышек или продольных полос. Это тоже скрадывает рыбу, именно в прозрачных водотоках, и её практически не видно на фоне дна.

А.М. Но могут быть и не хищники с полосками. Это не обязательно. Так существуют барбусы, данио. Причём у них полосы в разных направлениях.

Ж.Ч. Если у поверхностного слоя, то полосы будут горизонтальные. Если же они прячутся в растительности, полосы будут вертикальны, как у барбуса суматрануса, допустим.

Но есть также расчленяющая окраска. Это амфиприон, который здесь показан. Это рыба-клоун, которая живёт и размножается в актиниях. Но если ей надо пойти покушать, то расчленяющая окраска вводит в заблуждение хищников, потому что отдельно красные пятная, белые пятна, они…

А.М. Облик рыбы не возникает.

А.Г. Да, даже на этой фотографии её практически не видно.

А.М. Кстати, и здесь можно посмотреть – вот амфиприон: красные плавники, тёмное тело. На белом фоне будет отчленяться голова от тела, на тёмном фоне будут плавники плавать независимо от рыбы.

Ж.Ч. И глаз, главное, замаскирован, чтобы никто не съел.

Ещё стайная окраска очень важна для стайных рыб, потому что существует взаимодействие рыбы в стае. Рыба должна ориентироваться друг на друга. Либо у них имеются пятна на теле, полосы продольные. Поэтому когда рыба взаимодействует в стае, то это происходит синхронно: либо надо уходить от хищника, рассредотачиваться, либо двигаться к пищевому пятну. То есть само движение синхронизировано именно за счёт зрительных ориентиров.

А.Г. Они привязываются к пятну на теле соседа и вместе с ним…

Ж.Ч. Ещё пятно бывает у хвостового стебля.

А.Г. А, тогда понятно.

Ж.Ч. Это ложный глаз. То есть, когда рыба нацеливается, чтобы схватить другую рыбу, оказывается, что это хвост, а не голова. Поэтому у них разновекторные направления движения.

А.М. Причём глаз при этом желательно спрятать, чтобы собственно…

Ж.Ч. Видите, глаз у хвостовой части у этой рыбы-бабочки, морда закрашена у неё в тёмный цвет, и глаз не видно.

А.Г. То есть куда поплывёт, понять нельзя.

Ж.Ч. И всё обилие этой окраски вызвано в основном пигментными клетками.

А.М. Причём, всеми четырьмя.

Ж.Ч. Все четыре там. Это меланофоры, которые содержат в себе чёрный пигмент, ксантофоры, которые в себе содержат жёлтый пигмент, эритрофоры – красный, и гуанофоры или иридоциты – содержат тот блестящий пигмент, серебристый цвет которого мы видим на боках у рыбы.

А.Г. А как же возникают эти необычные оттенки небесного цвета?

А.М. Вот об этом хотелось бы несколько слов сказать. Дело в том, что, если под блестящим слоем, а он обычно бывает внизу кожи, располагаются чёрные меланофоры, то происходит рассеивание и получается синий цвет. А если сверху добавить ещё жёлтые или красные клетки, то получаются различные оттенки зелёного. Но у некоторых рыб ещё более хитро устроено. Следующий можно рисунок?

Так, например, многие тропические рыбы, обитающие в речушках, где кроны деревьев практически смыкаются…

Ж.Ч. Это Амазонка.

А.М. Да, например, Амазонка. За счёт гуанина, гуанинового блеска, за счёт наклона падения света и расположения кристаллов гуанина (там гуанин в виде кристалла) могут формироваться оттенки от серебристого до голубовато-зеленоватого и даже красновато-жёлтого. Кстати, интересно, что неоновые рыбы с голубовато-зелёным цветом полосы, если попадают под электрический ток, у них эта полоса начинает светиться красным. Но в природе существуют эритрозонусы, у которых нормально отсвечивает…

Ж.Ч. Красным цветом.

А.М. Это не светится, это отражает, отсвечивается полоса. Следующий рисунок.

Это пинагор рыба, самочка. Зелёный цвет здесь возникает отнюдь не за счёт тех пигментов, тех пигментных клеток, которые мы обсуждали только что. Дело в том, что самка вымётывает не всю икру, а икра может быть розоватой, фиолетовой…

Ж.Ч. Зелёной.

А.М. Разных оттенков. Часть оставшейся икры вся превращается в ярко сине-зелёный цвет, после чего кровь становится ярко-зелёной и плавники окрашиваются в зеленовато-синий цвет, что позволяет им после размножения откармливаться среди растений.

А.Г. То есть эта самка после нереста.

А.М. Эта самка после нереста. Самец с красным брюхом, как полагается для охраняющих (брюхо всегда можно прикрыть ко дну, чтобы не видно было), он не питается и соответственно больше месяца сидит и охраняет икру.

Вообще имеет смысл поговорить о механизмах изменения цвета. Рыбы обладают способностью – это не бабочки – менять цвет, не все, правда, но достаточно хорошо. Дело в том, что к чёрным меланофорам подходят нервные окончания, и изменение цвета в значительной степени быстро осуществляется за счёт нервных импульсов. Некоторые авторы указывают, что к красным эритрофорам тоже могут подходить нервные окончания, хотя до конца это не доказано. Всё же остальные клетки, включая меланофоры и эритрофоры, поддаются изменению интенсивности цвета за счёт гуморального воздействия, то есть через кровь, гормонами.

Механизм этого изменения цвета может быть разный. Так, например, меланофоры существуют двух типов. Одни находятся в эпидермисе, другие ниже, собственно в коже, в кориуме. Так вот те, которые находятся в эпидермисе, у них происходит накопление меланина под действием света. Все мы знаем, что когда мы загораем, то становимся чернее. А уменьшение яркости происходит за счёт шелушения кожи, слущивания и таким образом мы светлеем после того, как приехали с юга.

Таким же способом – за счёт изменения концентрации – действуют, например, ксантофоры и эритрофоры, где содержатся красные, каротиноидные пигменты (как у морковки), растворённые в жирах. И во время нереста или перед нерестом, возникает брачный наряд за счёт того, что из пищи в них накапливаются эти каротиноидные пигменты. Но те меланофоры, которые в коже, могут резко менять цвет за счёт того, что зёрна меланина могут собираться в центре…

Ж.Ч. У ядра.

А.М. …Это то, что на рисунке справа. Или могут расползаться по всей клетке. Собрались в центре – посветлела, когда разбежались по всей клетке, соответственно, яркость резко увеличилась. Причём, форма клетки при этом не изменяется. Самое интересное, что это чисто физический процесс смачивания киноплазмы с остальной плазмой клетки, и этот фокус можно проводить вообще даже на мёртвой рыбе, что, в общем-то, и используется при нашей методике.

А.Г. То есть рыба сама не управляет этим процессом?

А.М. Она управляет. Но мы можем также управлять вместо неё. Просто используя поверхностно-активные вещества, к примеру. Теперь следующий рисунок.

Наверное, стоит ещё добавить к сказанному, что большую роль – помимо нервной и гуморальной регуляции окраски – играет содержание внутриклеточного и внеклеточного кальция. То есть помимо этих двух типов регуляции существует ещё и такая регуляция, но о ней несколько позже.

Вообще, в принципе, мы рассказали всё, что можно было бы рассказать об окраске, и на этом можно было бы остановиться, если бы не одна неприятность. Дело в том, что в море ниже 20 метров красные лучи поглощаются, так что там всё в голубом цвете, серо-голубое. И спрашивается: зачем нужна вообще эта окраска, если её невозможно видеть? То есть, похоже, что она может выполнять и какую-то другую функцию.

Да, мы говорили, что на фоне ярких кораллов рыбы должны быть незаметны, но сами кораллы почему столь разнообразны по цвету? Когда они появились в ходе эволюции, ни у них, ни у кого глаз ещё долго не было. Для кого эта окраска? Поэтому есть подозрение, что окраска, видимо, в своей эволюции имела какую-то предшествующую функцию, связанную с поверхностью тела. Но у всех примитивных организмов обычно через поверхность (особенно когда ещё плохо развиты почки) происходит выделение вредных веществ. Давайте посмотрим, а не являлась ли и у рыб окраска исходно причиной выделительной её функции?

В принципе, для того чтобы не отравиться, нужно сделать вещества нерастворимыми, тогда они не ядовиты, или полимеризовать их – опять же чтобы сделать нерастворимыми. Но в таком случае те участки, которые участвовали в полимеризации, увеличат поглощение света, и, в конечном счёте, могут стать пигментами. Если посмотреть на пигменты, которые оказались в коже, как на конечные продукты метаболизма, то гуанин и птерины, а птерины тоже могут быть жёлтыми и оранжевыми, и, как правило, являются предшественниками накопления каротиноидов в ксантофорах и эритрофорах, так вот, гуанин и птерины содержат много азота и являются удобным конечным продуктом метаболизма, который можно выводить. Особенно это было важно для тех существ, которые в древности обитали в болотах. Потому что, находясь в болотах и выйдя потом на сушу, нужно как-то переживать пересыхание. А если это рыбы, которые вышли на сушу, им метаболиты нужно всё время куда-то сбрасывать. Если всё время с мочой сбрасывать, то все вышедшие на сушу должны были бы сбрасывать аммиак, им для этого нужно было бы быть как шланг: головой в воду, а с противоположной всё время вытекает. Чтобы оторваться от воды, нужно аммиак превратить в мочевину. Видимо, через кожу и удалялись продукты метаболизма соответственно в виде производных пуринов.

Меланин в своём происхождении – это тирозин, который окислялся, окислялся, окислялся до индольных соединений, кстати, страшно ядовитых. И соответственно превратить их в процессе полимеризации в меланин, это прекрасный вариант избавиться от этих неприятностей. Причём, если мы посмотрим на эволюцию от рыб до вышедших на сушу, то уцелевают только те меланофоры, которые сшелушиваются, что и мы приобрели. Птерины и гуанины представлены хорошо, особенно птерины, у земноводных, вплоть до птиц. Если мы возьмём другие группы, то птерины представлены прекрасно у насекомых, тоже выбравшиеся на сушу.

Наиболее сложный момент связан с каротиноидами. В отличие от всех этих пигментов, они химически очень активны, да ещё и являются веществами пищевого происхождения. И чтобы в них разобраться, наверное, лучше было бы изучать их на икре – это замкнутая система.

Ж.Ч. Вы знаете, что икра красная, и было выдвинуто в прошлом столетии около 20 всевозможных теорий, как функционируют эти каротиноиды – в красной икре конкретно и у других видов рыб, у которых тоже окрашена икра. И была выдвинута Крижановским, Смирновым и Соиным гипотеза о том, что у икры эти каротиноиды имеют дыхательную функцию. То есть в слабопроточной воде с низким содержанием кислорода происходит приток кислорода через каротиноиды, которые даже могут ещё и накапливать этот кислород.

А.М. Давайте ещё немножко продолжим об этом. Дело в том, что для того чтобы переносить через мембраны кислород, нужно иметь целый ряд пигментов, где кислород перемещается с одной стороны молекулы пигмента на другую внутри мембраны. Но дело в том, что кислород хорошо растворяется в жирах, лучше, кстати, чем в воде, и мембраны не являются препятствием, здесь не нужен этот механизм. Следующий рисунок, пожалуйста.

Карнауховым высказывалась идея, что можно по двойной связи посредине посадить кислород, и таким образом запасать кислород, это было бы нужнее. Но вся неприятность заключается в том, что, оторвав кислород, нужно восстановить двойную связь. Для этого нужно столько энергии и столько кислорода, что это то же самое, что золотой рубль менять на мелочь. Это очень неэкономно.

Ж.Ч. В семидесятых годах теперь уже прошлого столетия Виктор Владимирович Петруняка, был такой физиолог-биофизик, показал, что самая главная роль каротиноидов – это участие в кальциевом обмене в клетках. И он обнаружил их в митохондриях…

А.М. Причём в участках, ответственных за обмен кальция.

Ж.Ч. Да, за обмен кальция. Они прямо в мембранах находятся, и электронная микроскопия потом это подтвердила. И самое интересное, что ранее, когда мы проводили исследования, было видно, что в процессе развития, при смене одного этапа на другой менялась цветность икры. Казалось бы, там никакого притока каротиноидов нету, но, тем не менее, цветность менялась. Это менялась связь с кальцием.

А.М. Это было подтверждено экспериментально. Кальций был посажен на каротиноиды. Исходно (на верхнем рисунке) в спектре поглощения света каротиноидами видны три максимума, однако у комплексов каротиноидов с кальцием резко падает поглощение света. Это предполагало то, что изменяется вроде бы концентрации (а концентрацию мерили по цвету), а на самом деле менялся сам цвет пигментов. Поскольку каротиноиды не синтезируются в животном организме и тем более в икре, динамики изменения концентрации каротиноидов в икре не могло быть.

Если можно, вернёмся к предыдущей картинке. Если мы посмотрим на рисунок динамики цветности икры в процессе эмбрионального развития, то это икра разных видов рыб. Однако, динамика цвета у них примерно похожая. Снижение цветности происходит сначала на дроблении. Потом в конце дробления – повышение. Далее опять уменьшение, это гаструляция, и вновь повышение, далее во время органогенеза (это начало образования кровеносной системы) уменьшение и вновь повышение, после чего опять уменьшение цвета каротиноидов икры. По сути дела, это динамика кальция, регулирующая этапность развития. Следующий рисунок.

В связи с нашими экспериментами возник совсем другой взгляд на структуру самих каротиноидов. Каротиноиды состоят из двух иононовых колец, собственно, это кислородсодержащие группировки. Всё разнообразие каротиноидов, а их сейчас свыше 600, это группировки в основном в иононовых кольцах. И цепь сопряжения, то есть система из чередования двойных и одинарных связей, т.е.: двойная, одинарная, двойная, одинарная, двойная, одинарная. Поскольку двойные обусловлены?-орбиталями, а расстояние между двойной и одинарной более-менее равные, то получается как бы облако электронов сверху и снизу молекулы. Такая система при взаимодействии с радикалами размазывает по ней всю эту энергию, превращая её в тепловую. Поэтому каротиноиды – прекрасные тушители свободнорадикального перекисного окисления липидов.

Но есть ещё одна интересная проблема. Если бы молекулы каротиноидов были бы плоскими, то у них, скорее всего, был бы один максимум в спектре поглощения света. (Достаёт из кармана авторучку.) Представьте, у меня, вместо молекулы, эта ручка из красного стекла. Так она (поперёк ручки) поглощала бы наиболее короткие волны, а так (вдоль ручки) – наиболее длинные волны. Чем больше двойных связей, тем более длинноволновые части спектра поглощала бы молекула. И молекула, вращаясь во все стороны, в потоке света, имела бы один максимум, а у каротиноидов их три. Следовательно, скорее всего, молекула перегибается несколько раз вдоль своей оси. И конечный вид её, видимо, это некая спираль. Собственно по этому внутреннему каналу спирали углекислый кальций сквозь мембрану и может проходить. При заряде на мембране, кстати, и спектр меняется до одного максимума, молекула становится плоской и запирает этот проход.

Ж.Ч. Следующий рисунок. Здесь показаны спектры.

А.М. Разнообразие пигментов в икре пинагора достаточно большое. В данном случае, Жерар Александрович, это, наверное, рассказывать вам.

Ж.Ч. Есть в икре и жёлчный пигмент, точнее, близкий к жёлчным пигментам. Есть в икре свободные каротиноиды и каротиноидные пигменты, связанные с белками в виде комплексов.

А.М. То есть, может быть большое разнообразие цветов икры. Самец пинагора должен найти свою кладку во время отлива.

Ж.Ч. Найти по цвету.

Но существует, нами с Александром Евгеньевичем он открыт, ещё один пигмент, это цитохром b-560. Это цитохром, который обнаружен в икре только семейства сиговых рыб, в водорастворимой части желтка – это фактически маркёр семейства. Было обращено внимание на то, что икра сиговых рыб способна развиваться, будучи включённой в пагон, то есть в ледяной плен, где она развиваться внутри льда, с сентября по май или даже июнь. И за это время ей нужно пройти всё развитие. Были сделаны замеры концентрации этого пигмента у многих видов сиговых, которые у нас прошли через спектрофотометр, и было показано, что чем суровее зимние климатические условия для развития икры сиговых рыб, тем выше концентрация это цитохрома внутри икры. Роль его предполагается такая: этот цитохром – антиокислитель, и в то же время он работает как протектор и обеспечивает одновременно энергетический обмен этой самой икринки во время всего процесса развития. То есть у него многофункциональные задачи, но там ещё и каротиноиды работают, они тоже в желтке имеются в качестве антиокислителей.

А.М. Жерар Александрович, пару слов на эту тему.

Вообще цитохромы– это дыхательные пигменты. Если мы возьмём водород с кислородом, то получится гремучая смесь. Чтобы сразу же не выделилось такое количество энергии, её нужно разбить поэтапно и потребить потихонечку. Все цитохромы, как правило, сидят на мембранах и за счёт трансмембранного переноса электронов создают АТФ. Эти – не на мембранах, они распределены по желтку…

Ж.Ч. В растворе.

А.М. Кроме как жечь, они больше ничего не умеют.

А.Г. Антифриз такой…

А.М. В некотором роде…

Ж.Ч. Скорее, они дают энергию для развития. Понимаете, там очень низкие температуры для развития…

А.М. Они держат температуру где-то около нуля, чтобы не замёрзнуть окончательно.

Ж.Ч. Там даже отрицательные значения температуры бывают…

А.М. Но, пожалуй, нам пора вернуться обратно к коже.

Ж.Ч. Но мы не сказали всё-таки о том, что каротиноиды работают в икре рыб ещё и как антиоксиданты. Допустим, у тех же сиговых каротиноиды растворены в жире, в жировой части, в жировой капле, и они сохраняют эту жировую каплю во время всего развития. Потому что она может просто окислиться за счёт поступления кислорода в проточной воде, допустим. Но надо эту жировую каплю сохранить, потому что, если личинка при вылуплении не будет иметь жировой капли, она не будет иметь той плавучести, которая необходима для перехода на активное питание и выживания. Это, с одной стороны, её ресурс, а с другой стороны, это, так сказать, поплавок, который удерживает её в толще воды. Это очень важно, потому что иначе она пойдёт на дно, и не сможет перейти на активное питание. Это антиоксидантное значение каротиноидов – сохранить жир как можно дольше.

А.М. То есть две функции – антиоксидантная и кальциевая.

А.Г. Тем более что в талой воде, по-моему, очень большое количество свободных радикалов, повышенное.

А.М. Тут интересен ещё один момент. Чем крупнее икра, тем дольше она должна развиваться. Чем дольше она должна развиваться, тем дольше нужно сохранять жиры, тем больше должно быть пигментов.

Но хотелось бы всё-таки вернуться обратно к коже. Итак, мы уже говорили, что те пигменты, которые есть в коже, в принципе, все, кроме каротиноидов, участвовали в выведении чего-то наружу.

А.Г. То есть рудимент системы выделения, по сути дела, получается.

А.М. Но если мы посмотрим на сами каротиноиды и на тех, у кого они есть, то обычно они есть у тех, которые выводят кальций наружу, строя свои внешние покровы. Например, коралловые рифы – это кальций. Если взять раковины моллюсков, то там есть не только амебоидно двигающиеся малиново-красные клетки, которые транспортируют кальций для постройки раковин, но и гуанин блестит на поверхности этих раковин, он тоже туда выводится.

Ж.Ч. У крабов и креветок тоже всё это выводится в наружные покровы, в комплексе с каротиноидами, и самое интересное, что это можно увидеть – когда вы варите рака или краба, то они сразу становятся красными. Это выявляются каротиноиды – астаксантин.

А.М. Но теперь ещё один вопрос. А кто же их туда, в кожу, вывел – эти пигменты? Есть большое подозрение, что в этом участие принимали клетки, которые занимаются фагоцитозом, фагоциты. Дело в том, что фагоциты могут передвигаться, и хроматофоры после их возникновения тоже передвигаются. Кстати, при разрушении кожи фагоцитируется фагоцитами меланин, соответственно гуанин и липофусцин – пигмент старения, и таким образом выводятся. Интересна ещё одна особенность – у них и исходная эмбриональная судьба схожа.

Ж.Ч. Да, во время нейруляции от нервного валика эти будущие хроматофоры расползаются по телу эмбриона в генетически определённые места будущего кожного покрова и там локализуются. Сначала появляются меланофоры, они набирают меланин, и очень интересно, что эта функция прямо зависит от интенсивности освещённости икры. Это на сигах было показано очень хорошо, мы имеем прямо пропорциональное наращивание количества меланина. Потом из них образуются ксантофоры или впоследствии эритрофоры. В то же время иридоциты – они самые глубинные, они располагаются уже в самом нижнем слое. И в последний момент, уже перед вылуплением и после вылупления, образуются иридоциты.

А.М. То есть, другими словами, вполне похоже, что исходной функцией пигментации была вообще не окраска, а выведение. Но, попав в кожу, было бы странно, если бы пигменты не имели никакого отношения к свету. Самое интересное, что в самой коже пигментные клетки расположены не случайно.

Ж.Ч. Да, снаружи собственно кожи располагаются меланофоры, и внизу – тоже меланофоры, а в средней части – ксантофоры и эритрофоры, а под всеми ними находятся гуанофоры, которые фактически выстилают нижний слой. И что же происходит? Когда свет проходит через воду, попадая на кожу, он встречает этот отражательный, зеркальный – этот вот гуаниновый – слой. И обратно через кожу возвращается.

А.М. А смысл какой? Что там происходит?

Ж.Ч. Там происходит выработка витаминов Д и ряда других важных для организма веществ. Это очень важно для развивающихся организмов. То есть здесь это не просто отражение или окраска. Здесь идёт конструктивная работа, можно сказать.

А.М. Причём, такая система возникла не сразу. Если мы посмотрим на неё в ходе эволюции, то получается достаточно интересная вещь. Следующий рисунок.

Ж.Ч. Это асцидии.

А.М. В эволюции Хордовых у ланцетника нет пигментов кожи. У ланцетника имеется в передней части нервной трубки пигментное светочувствительное пятно, а вдоль нервной трубки – так называемые глазки Гессе. Т.е., пигментные клетки, а под ними – светочувствительные нервные. Если мы посмотрим на оболочников, то у них поверх эпидермиса имеется толстый слой туники, защищающей его, где есть кровеносные сосуды. Но, несмотря на тот цвет (красно-фиолетовый на рисунке оболочника), который мы видим, нет специализированных пигментных клеток.

А.Г. Это просто кровь.

А.М. Нет. Дело в том, что у них нет нормальной, хорошей выделительной системы. В крови имеются клетки, нефроциты, которые окрашены в такой цвет, которые выводят продукты метаболизма и окрашивают оболочника целиком. Если мы возьмём не рыб, а рыбообразных – миксин и миног, то в собственно коже – дерме или кориуме – имеется верхний слой чёрных меланофоров и нижний слой. Нижний слой, видимо, защищает от того, чтобы свет не попадал глубже. Кстати, высокогорные рыбы ещё имеют чёрный пигмент в полости тела, окрашивающий в чёрный цвет брюшину.

Ж.Ч. Защищающий икру от ультрафиолета.

А.М. Идём дальше – Двоякодышащие. В эктодерме имеются не способные быстро изменять свою цветность за счёт нервных окончаний меланофоры. Но уже имеются кожные меланофоры, быстро меняющие свой цвет, и появляются гуанофоры. Появляются уже жёлтые клетки, то есть ксантофоры, содержащие птерины. Уже при такой системе возможна какая-то регуляция цвета. Если мы пойдём дальше, то в коже чётко определяется расположение: сверху меланофоры, снизу гуанофоры, чтобы можно было отражать свет. Уже у Ганоидных рыб и у самых ранних Костистых – селёдок – есть чёрный слой, есть блестящий. Наиболее поздно появляется средний слой. Дело в том, что этот средний слой (из жёлтых и красных), видимо, является датчиком того, сколько же света прошло. Датчик должен быть пигментом, поглощать свет, датчик должен говорить, что он эту информацию получил – например, сбрасывая кальций и регулируя всю эту систему. Позднее всего возникли, видимо, красные эритрофоры, потому что помимо этой регуляции, нужно ещё всё подогнать и под нужды организма, и добавочно отрегулировать уже то, что нужно самому организму.

А.Г. Правильно ли я понял, что самые ярко окрашенные рыбы -эволюционно самые молодые?

А.М. Да.

Ж.Ч. Ну, в общем да. Конечно, все Окунеобразные.

А.М. Наиболее яркие – это Перкоидные рыбы и произошедшие от них.

А.Г. То есть окунь тот же самый.

Ж.Ч. Окунеобразные.

А.М. Окунеобразные, их там очень много.

А вторым этапом в эволюции пигментной системы была светохимия, регуляция светохимии. Не фотосинтез – светохимия, потому что свет может видоизменять…

Ж.Ч. И наиболее чувствительной частью у рыбы является головной мозг, все пять отделов, и особенно между глазами (а также средний мозг), где ещё находится пинеальный глаз, т.е. эпифиз.

А.Г. То есть это самые фоточувствительные зоны?

Ж.Ч. Там самая фоточувствительная зона. И она закрыта сверху меланофорами, которые регулируют прохождение света, пропуская туда необходимое количество световой энергии.

А.М. Более того. С развитием пигментной системы… Кстати, любой участок любой рыбы реагирует на свет изменением всей этой композиции без глаз. То есть, если вы осветили какой-то участок кожи, он среагирует изменением меланофоров и всех остальных пигментов, независимо от того, рыба с глазами или без глаз, или ей надели какие-то чёрные очки.

А.Г. То есть рыба воспринимает освещённость не только глазами?

А.М. Да. То есть она чувствует это, что ещё раз говорит, что они участвуют в этом процессе. Ещё одна интересная деталь – сами глаза-то что из себя представляют?

Ж.Ч. Кожный покров.

А.М. Глаза – это нервная трубка, которая раздулась в глазные пузыри. Потом изменилась в глазные бокалы, дальше туда входит поверхностный, то есть пигментный слой, и образуется хрусталик. Пигменты и нервные клетки. Почти что разросшиеся глазки Гессе. И если теперь под этим углом зрения посмотреть опять на окраску, которую мы обсуждали, то получается следующая картина. Чёрная спина нужна потому, что наибольший поток света идёт именно сверху. Серебристые бока потому, что там не нужно много меланофоров, там и так мало света, но зато есть возможность отразить свет. А в сумме – оказалось, что ещё и полезно быть в пелагиали. Здесь ещё нужно сказать о молоди, но это ближе Жерару Александровичу.

Ж.Ч. Вот это мне ближе. Молодь очень интересна. Знаете, очень интересные наблюдения были сделаны. Слабоокрашенная, слабопигментированная молодь очень сильно элиминирует в процессе своего развития. Но как показали мои исследования, именно световой поток разрушает гемоглобин в эритроцитах, и поэтому у молодых рыб меланофоры играют роль защиты от избытка освещённости.

Но очень интересная вещь происходит. Когда молодые рыбы попадают в сильно освещённое поле воды, они начинают уходить на глубину и ищут тот фотический слой, где они менее заметны, то есть где подбирается какой-то баланс. А в ночное время они всплывают к поверхности. Кстати, также и зоопланктон себя ведёт, тоже всплывает, потому что у поверхности происходит фотосинтез и там образуется корм для зоопланктона. Но именно таким образом были выработаны вертикальные миграции: ночью к поверхности, а днём при сильной инсоляции рыба уходит вниз. Но главная защита, конечно, это просто защитить уничтожение красных кровяных телец в крови, меланофоры это и делают. Но одновременно и поведенческие реакции тут же участвуют.

А.М. Свет мешает ещё и работе нервной системы. Поэтому пигментные клетки располагаются таким образом, что если на малька посмотреть сверху, то мы увидим все пять отделов мозга, они выложены меланофорами.

А.Г. Защитные щиты такие…

Ж.Ч. Зонтики.

А.М. Посмотрим на прибрежных морских рыб. Кто плавал с маской, часто видел, как солнечные зайчики бегают по дну, за счёт волны концентрируются лучи и соответственно возникают зайчики. И к такому освещению нужно очень быстро приспосабливаться, быстро менять всю эту систему. А ведь быстро меняющие свою окраску – это в основном придонные и прибрежные в своём происхождении рыбы.

Ж.Ч. Тёмная спина, светлое брюхо, такая их основная окраска.

А.М. Ещё одна интересная особенность есть. Мы тут смотрели на тропических рыб, которые обитают в речках, прикрытых кронами. Света мало. Регулировать нужно и нужно быть самим незаметными, нужно иметь мощный гуаниновый слой – чтобы отражать. Его можно сделать в виде блестящих, якобы светящихся полос – как у неонов или эритрозонусов, которых мы уже видели.

Теперь, спускаемся на глубину. Света меньше. Соответственно, меланофоров должно быть меньше. А регуляторная часть должна работать лучше – то есть красных должно быть больше. Можно следующий рисунок?

Как правило, с глубиной у рыб появляется красный цвет. Большие глаза – света мало – и красный цвет. Если мы посмотрим на древних рыб, у которых ещё не было этого красного слоя, они, как правило, с глубиной становятся чёрными. И самое что интересное – если мы посмотрим на пещерных рыб, где вообще света нет – у них нет никаких пигментов, они им не нужны. То есть это всё явления приспособительного плана.

Ж.Ч. Можно добавить, что у лобанов, у кефалей, у них на поверхности кожи дополнительно образуются иридоциты, чтобы отражать свет. В поверхностном слое очень сильная инсоляция, да ещё большая скорость (иначе их птицы поймают), и они покрыты гуанином сверху, в коже. Он отражает избыток солнечного света, и рыба тогда начинает светиться зеленоватой окраской. Вот такой интересный факт – дополнительный отражатель.

А.М. Конечно, всё это разнообразие надо рассматривать с тех позиций, что пигменты не всегда использовались для окраски. Был период, когда пигментные клетки выполняли выделительную функцию, был и, наверное, продолжается период, когда они участвуют в фотопроцессах в коже. И вот это-то и было подхвачено для поведенческих целей и для защиты, соответственно.

А.Г. То есть это последняя функция по времени. Те, у кого была более ярко выраженная пигментация – в ту или иную сторону – выживали больше и, следовательно…

Ж.Ч. Шёл отбор.

А.Г. Естественный отбор. И ещё вопрос у меня на языке вертится. Я впервые вижу рыб, у которых абсолютно сохранена прижизненная окраска. Скажите пару слов о технологии этого чуда.

А.М. Это побочный продукт исследований пигментации. Для того чтобы сохранить окраску, как нехитро догадаться, нужно вот что. Первое: нужно использовать те механизмы изменения цвета, которые…

А.Г. Сами рыбы используют.

А.М. Да. Их можно даже на неживых объектах использовать, давая им «вторую жизнь». Второе – нужно убрать кальций, чтобы не обесцвечивать. Третье, конечно, наиболее сложное – чтобы не побелели все ткани (ясно, что там формалин должен присутствовать, иначе всё просто будет разлагаться) нужно эти ткани просветлять. Убрать, конечно, слизь, она белеет, под ней вообще ничего не будет видно.

В принципе, всё достаточно бесхитростно, если не считать, что на это ушла вся жизнь, более 30 лет, примерно по три часа в день. Но рыб-то много, для каждой я использую свои подходы, есть где-то 83 раствора, которыми я сейчас пользуюсь. Не дай Бог потерять записи, потому что это уже сложно будет восстановить.

И мне хотелось бы вот этот уникальнейший экземпляр, потому что их в музеях практически нет, кроме тех, которым я подарил, подарить вашей студии.

А.Г. Спасибо огромное! Это царский подарок. А здесь-то какая технология?

А.М. Здесь ещё использовалась акриловая пластмасса.

А.Г. Ага. То есть это вещь вечная во всех отношениях.

А.М. Ну, лет 300 я вам гарантирую. Если раньше не разобьёте.

А.Г. Нет, нет. Будем беречь как зеницу ока. Там ещё и песок на дне, для того чтобы было полное… Потрясающе!

Ж.Ч. Только этикетку на латыни надо было написать.

А.М. Есть там этикетка в виде рыбы, которая составляет мои инициалы с фамилией.

А.Г. Потрясающе. Спасибо вам огромное и за передачу, и за этот царский подарок. Если наша программа будет выходить в эфир хотя бы сотую часть того времени, которое вы гарантировали этому экспонату…

А.М. Я надеюсь, что в ближайшие 50 лет ко мне претензий уже не будет.

А.Г. Спасибо огромное.

Многие тайны и загадки природы до сих пор остаются неразгаданными, но каждый год ученые открывают все новые и новые виды неведомых прежде животных и растений.

Так, совсем недавно были обнаружены черви-улитки, предки которых жили на Земле свыше 500 миллионов лет назад; ученым также удалось поймать рыбу, которая, как считалось прежде, вымерла еще 70 миллионов лет назад.

Этот материал посвящен необычайным, загадочным и пока необъяснимым явлениям жизни океана. Научится понимать сложные и разнообразные взаимосвязи между обитателями океана, многие из которых живут в его глубинах миллионы лет.

Тип занятия: Обобщения и систематизации знаний

Цель: развитие эрудиции, познавательных и творческих способностей обучающихся; формирование умения поиска информации для ответа на поставленные вопросы.

Задачи:

Образовательные : формирование познавательной культуры, осваиваемой в процессе учебной деятельно-сти, и эстетической культуры как способно-сти к эмоционально-ценностному отношению к объектам живой природы.

Развивающие: развитие познавательных мотивов, направ-ленных на получение нового знания о живой природе; познавательных качеств личности, связанных с усвоением основ научных знаний, овладением методами исследования природы, формированием интеллектуальных умений;

Воспитательные: ориентация в системе моральных норм и цен-ностей: признание высокой ценности жизни во всех ее проявлениях, здоровья своего и дру-гих людей; экологическое сознание; воспита-ние любви к природе;

Личностные : понимание ответственности за качество приобретенных знаний; понимание ценности адекватной оценки собственных достижений и возможностей;

Познавательные : умение анализировать и оценивать воздействие факторов окружающей среды, факторов риска на здоровье, последствий деятельности человека в экосистемах, влияние собственных поступков на живые организмы и экосистемы; ориентация на постоянное развитие и саморазвитие; умение работать с различными источниками информации, пре-образовывать её из одной формы в другую, сравнивать и анализировать информацию, делать выводы, готовить сообщения и презентации.

Регулятивные: умение организовать самостоятельно выполнение заданий, оценивать правильность выполнения работы, рефлексию своей деятельности.

Коммуникативные: формирование коммуникативной компетентности в общении и сотрудничестве со сверстниками, понимание особенностей гендерной социализации в подростковом возрасте, общественно полезной, учебно-исследовательской, творческой и дру-гих видов деятельности.

Технологии: Здоровьесбережения, проблем-ного, раз-вивающего обучения, групповой деятельно-сти

Структура занятия :

Беседа - рассуждение о ранее полученных знаниях по данной теме,

Просмотр видеоматериала (фильм),

Тема «

« От чего зависит окраска рыб?»

Презентация "От чего зависит окраска рыб"

Обитатели моря относятся к числу наиболее ярко окрашенных существ в мире. Такие организмы, переливающиеся всеми цветами радуги, обитают в пронизанных солнцем водах теплых тропических морей.

Окраска рыб, ее биологическое значение.

Окраска имеет важное биологическое значение для рыб. Различают покровительственную и предупреждающую окраску. Покровительственная окраска предназначена замаскировать рыбу на фоне окружающей среды. Предупреждающая, или сематическая, окраска обычно состоит из бросающихся в глаза больших, контрастных пятен или полос, имеющих четкие границы. Она предназначена, например у ядовитых и ядоносных рыб, для предупреждения хищника от нападения на них и в этом случае называется отпугивающей.

Опознавательная окраска используется для предостережения соперника у территориальных рыб, или для привлечения самок самцами, предупреждая их о том, что самцы готовы к нересту. Последняя разновидность предупреждающей окраски обычно называется брачным нарядом рыб. Часто опознавательная окраска демаскирует рыбу. Именно по этой причине у многих охраняющих территорию или свое потомство рыб опознавательная окраска в виде яркого красного пятна располагается на брюхе, демонстрируется сопернику в случае необходимости и не мешает маскировке рыбы при ее расположении брюхом ко дну. Существует также псевдосематическая окраска, имитирующая предупреждающую окраску другого вида. Ее также называют мимикрией. Она позволяет безвредным видам рыб избегать атаки хищника, принимающего их за опасный вид.

От чего зависит окраска рыб?

Окраска рыб может быть удивительно разнообразной, однако все возможные оттенки их цвета обусловлены работой специальных клеток, которые называются хроматофорами. Они находятся в определенном слое кожи рыбы и содержат несколько типов пигментов. Хроматофоры разделяют на несколько типов.

Во-первых, это меланофоры , содержащие пигмент черного цвета, называющийся меланин. Далее, этитрофоры, содержащие красный пигмент, и ксантофоры, в которых он желтый. Последний тип иногда называют липофорами, потому что каротиноиды, составляющие пигмент в этих клетках, растворены в липидах. В гуанофорах или иридоцитах содержится гуанин, придающий окраске рыб серебристый цвет и металлических блеск. Пигменты, содержащиеся в хроматофорах, различаются в химическом отношении по устойчивости, растворимости в воде, чувствительности к воздействию воздуха и некоторым другим признакам. Сами хроматофоры также неодинаковы по форме — они могут иметь как звездчатую форму, так и округлую. Многие цвета в окраске рыб получаются путем наложения одних хроматофоров на другие, такая возможность обеспечивается залеганием клеток в коже на разной глубине. Например, зеленый цвет получается, когда сочетаются глубоко лежащие гуанофоры с покрывающими их ксантофорами и эритрофорами. Если добавить меланофоры, тело рыбы приобретает синий цвет.

Хроматофоры не имеют нервных окончаний, исключение составляют меланофоры. Они задействованы даже сразу в двух системах, имея как симпатическую, так и парасимпатическую иннервацию. Остальные виды пигментных клеток управляются гуморально.

Окраска рыб имеет довольно важное значение для их жизнедеятельности . Функции окраски разделяют на покровительственные и предупреждающие. Первый вариант предназначен для маскировки тела рыбы в окружающей среде, поэтому обычно такая окраска состоит из спокойных цветов. Предупреждающая окраска, наоборот, включает в себя большое количество ярких пятен и контрастных цветов. Функции ее различны. У ядовитых хищников, которые яркостью своего тела обычно говорят: «Не подходи ко мне!», — она играет отпугивающую роль. Территориальные рыбы, находящиеся на страже своего дома, ярко окрашены для того, чтобы предупредить соперника, что место занято, и привлечь самку. Разновидностью предупреждающей окраски является также и брачный наряд рыб.

В зависимости от места обитания цвет тела рыб приобретает характерные черты, позволяющие выделить пелагическую, донную, зарослевую и стайную окраски.

Таким образом, окраска рыб зависит от очень многих факторов, включающих в себя место обитания, образ жизни и питания, время года и даже настроение рыбы.

Опознавательная окраска

В кишащих всевозможными формами жизни водах вокруг коралловых рифов каждый вид рыб имеет свою собственную опознавательную краску, наподобие формы футболистов одной команды . Это позволяет и другим рыбам, и особям того же вида мгновенно узнавать ее.

Окраска рыбки-собачки становится более яркой, когда она стремится привлечь самку.

Рыба-собака - смертельно опасная хищница

Рыба-собака принадлежит к отряду скалозубовых или иглобрюховых, и насчитывают их более девяноста видов. От других рыб она отличаются уникальной способностью раздуваться, когда напугана, заглатывая большой объем воды или воздуха. Тогда же она колется шипами, выпрыскивая нервно-паралитический яд, называемый тетродотоксином, который в 1200 раз действеннее цианистого калия

Собака-рыба из-за особого строения зубов получила название скалозубой. У фугу зубы очень прочные, сросшиеся между собой, и выглядят как четыре пластины. С их помощью она раскалывает раковины моллюсков и панцири крабов, добывая корм. Известен редкий случай, когда еще живая рыба, не желая быть съеденной, откусила палец повару. Некоторые виды рыб также способны укусить, но главную опасность несет ее мясо. В Японии эта экзотическая рыба называется фугу, умело приготовленная она занимает первое место в списке деликатесов местной кухни. Цена за одну порцию такого блюда достигает 750 $. Когда за его приготовление возьмется повар-дилетант, дегустация заканчивается летальным исходом, поскольку в коже и во внутренних органах этой рыбы содержится сильнейший яд. Сначала немеет кончик языка, затем конечности, следом судороги и мгновенная смерть. При потрошении рыба собака издает зловонный жуткий запах.

Расцветка рыбы « мавританский идол» выглядит наиболее ярко, кода она охотится на свою добычу.

Основной цвет тела - белый. Край верхней челюсти - черного цвета. Нижняя челюсть практически полностью черная. В верхней части морды - яркое оранжевое пятно с черной окантовкой. Между первым спинным плавником и брюшным плавником - широкая черная полоса. Две тонких, изогнутых синеватых полосы идут от первой черной полосы, от начала брюшных плавников до передней части спинного плавника, и от брюшной полости до основания спинного плавника. Третья, менее заметная, синеватая полоса расположена от глаз в направлении спины. Вторая, постепенно расширяющаяся, широкая черная полоса расположена от спинных лучей в направлении брюшных. За второй широкой черной полосой имеется тонкая вертикальная белая линия. Яркое желто-оранжевое пятно с тонкой белой окантовкой простирается от хвостовой части до середины тела, где оно постепенно сливается с основным белым цветом. Хвостовой плавник черный с белой окантовкой.

Дневная и ночная окраска

Ночью рыбка-фузилер спит на морском дне, принимая темную окраску, которая соответствует цвету морских глубин и дна. Просыпаясь, она светлеет и становится совсем светлой при своем приближении к поверхности. Изменяя окраску, она становится менее заметной.

Бодрствующая рыбка

Просыпающаяся рыбка

Спящая рыбка

Предостерегающая окраска

Увидев издали ярко окрашенную рыбку «арлекин-клыкач », другие рыбы сразу понимают, что этот участок для охоты уже занят.

Предостерегающая окраска

Яркая окраска предостерегает хищника: берегись, данное существо неприятно на вкус или ядовито! Остроносая рыба-фугу чрезвычайно ядовита, и другие рыбы не трогают ее. В Японии эта рыба считается съедобной, но при ее разделке должен присутствовать опытный знаток, который удалит яд и сделает мясо безвредным. И все же эта рыбка, называемая фугу и считающаяся деликатесом, ежегодно уносит жизни многих людей. Так, в 1963 г. отравились мясом рыбки-гадюки и умерли 82 человека.

Рыба фугу с виду совсем не страшна: всего размером с ладонь, плавает хвостом вперед, очень медленно. Вместо чешуи - тонкая эластичная кожа, способная раздуваться в случае опасности до размеров, втрое больше изначального - этакий пучеглазый, внешне безобидный, шар.

Однако печень, кожа, кишки, икра, молоки и даже ее глаза содержат тетродоксин - сильный нервно-паралитический яд, 1 мг которого является смертельной дозой для человека. Эффективного противоядия от него пока не существует, хотя сам яд, в микроскопических дозах, используют для профилактики возрастных заболеваний, а также для лечения заболеваний предстательной железы.

Многоцветная тайна

Большинство морских звезд движутся очень медленно и обитают на чистом дне, не прячась от врагов. Блеклые, приглушенные тона лучше помогли бы им стать незаметными, и очень странно, что звезды имеют столь яркую окраску.

В зависимости от места обитания цвет тела рыб приобретает характерные черты, позволяющие выделить пелагическую, донную, зарослевую и стайную окраски .

Пелагические рыбы

Термин "пелагические рыбы" произошёл от места, в котором они обитают. Этой зоной является область моря или океана, которая не граничит с поверхностью дна. Пелагеаль - что это? С греческого "пелагиаль" трактуется как "открытое море", что служит средой обитания нектона, планктона и плейстона. Условно пелагическую зону разделяют на несколько слоёв: эпипелагиаль - располагается на глубине до 200 метров; мезопелагиаль - на глубине до 1000 метров; батипелагиаль - до 4000 метров; свыше 4000 метров - абисопелагиаль.

Популярные виды

Основной промысловый улов рыб составляет пелагика. На неё приходится 65-75% общего вылова. Ввиду большого природного запаса и доступности, пелагические рыбы - это самый недорогой вид морепродуктов. Тем не менее, это ничуть не сказывается на вкусовых качествах и полезности. Ведущую позицию промыслового улова занимают пелагические рыбы Чёрного моря, Северного, Мраморного, Балтийского, а также моря Северной Атлантики и Тихоокеанского бассейна. К ним относятся корюшковые (мойва), анчоусные, салака, сельдь, ставридовые, тресковые (путассу), скумбриевые.

Донные рыбы - большую часть жизненного цикла проводят на дне или в непосредственной близости от дна. Они встречаются как в прибрежных районах континентального шельфа, так и в открытом океане вдоль континентального склона.

Донных рыб можно разделить на два основных типа: чисто донных и бентопелагических, которые поднимаются над дном и плавают в толще воды. Помимо уплощённой формы тела, адаптивной особенностью строения многих донных рыб является нижний рот, позволяющий им кормиться с грунта. Песок, засасываемый с пищей, обычно извергается через жаберные щели.

Окраска зарослевая

Зарослевая о к р а с к а — коричневатая, зеленоватая или желтоватая спинка и обычно поперечные полосы или разводы на боках. Эта окраска свойственна рыбам зарослей или коралловых рифов. Иногда эти рыбы, особенно в тропической зоне, могут быть окрашены весьма ярко.

Примерами рыб с зарослевой окраской могут служить: обыкновенный окунь и щука — из пресноводных форм; морской ерш-скорпена, многие губаны и коралловые рыбы — из морских.

Растительность, как элемент ландшафта, имеет значение и для взрослых рыб. Многие рыбы специально приспособлены к жизни в зарослях. Они обладают соответствующей покровительственной окраской. или особой формой тела, напоминающей тс зардели, среди которых рыба обитает. Так, длинные выросты плавников у морского конька-тряпичника, — в сочетании с соответствующей окраской делают его совершенно незаметным среди подводных зарослей .

Стайная окраска

Со стайным образом жизни связан и ряд особенностей в строении, в частности окраска рыб. Стайная окраска помогает рыбам ориентироваться друг на друга. У тех рыб, у которых стайный образ жизни свойствен лишь молоди, соответственно и стайная окраска может проявляться.

Движущаяся стая по форме отлична от неподвижной, что связано с обеспечением благоприятных гидродинамических условий движения и ориентировки. Форма движущейся и неподвижной стаи отличается у разных видов рыб, нр может быть различной и у одного и того же вида. Движущаяся рыба образует вокруг своего тела определенное силовое поле. Поэтому при движении в стае рыбы подстраиваются друг к другу определенным образом Стаи группируются из рыб обычно, близких размеров и сходного биологического состояния. У рыб в стае в отличие от многих млекопитающих и птиц, видимо, не бывает постоянного вожака, и они попеременно ориентируются то на одного, то на другого своего сочлена, или, что чаще, на нескольких рыб сразу. Рыбы ориентируются в стае при помощи, в первую очередь, органов зрения и боковой линии.

Мимикрия

Одним из видов приспособления служит изменение окраски. Плоские рыбы — мастера такого чуда: они могут менять окраску и ее рисунок в соответствии с рисунком и цветом морского дна http://www.shkolnymir.info/content/view/95/9

Хостинг презентаций

Окраска рыб очень разнообразна. В дальневосточных водах обитает мелкая (8-10 сантиметров1), похожая на снетка лапша-рыба с бесцветным, совершенно прозрачным телом: через тонкую кожицу просвечивают внутренности. Около морского берега, где так часто вода пенится, стада этой рыбки незаметны. Чайкам удается полакомиться «лапшой» лишь тогда, когда рыбки выпрыгивают и показываются над водой. Но те же белесоватые прибрежные волны, которые служат рыбкам защитой от птиц, нередко губят их: на берегах иногда можно видеть целые валы выброшенной морем лапша-рыбы. Есть мнение, что после первого же нереста эта рыбка погибает. Такое явление свойственно некоторым рыбам. Так безжалостна природа! Море выбрасывает и живую, и погибшую естественной смертью «лапшу».

Поскольку лапша-рыба встречается обычно большими стадами, ее следовало бы использовать; частично она и теперь добывается.

Есть и другие рыбы с прозрачным телом, например, глубоководные байкальские голомянки, о которых мы подробнее расскажем ниже.

На далекой восточной оконечности Азии, в озерах Чукотского полуострова, водится черная рыба даллия. Длина ее до 20 сантиметров. Черная окраска делает рыбу малозаметной. Живет даллия в торфяниковых темноводных речках, озерах и болотах, на зиму зарывается в мокрый мох и траву. Внешне даллия похожа на обыкновенных рыб, но она отличается от них тем, что у нее кости нежные, .тонкие, а некоторые и вовсе отсутствуют (нет подглазничных косточек). Зато у этой рыбы сильно развиты грудные плавники. Не помогают ли такие плавники, как лопатки, зарываться рыбе в мягкое дно водоема, чтобы сохраниться в зимнюю стужу? Ручьевая форель расцвечена черными, синими и красными пятнами различной величины. Если присмотреться, то можно заметить, что форель свое одеяние сменяет: в период нереста она одета в особо цветистое «платье», в другое время - в более скромную одежду.

Маленькая рыбка гольян, которую можно встретить чуть ли не в каждом прохладном ручье и озере, имеет необычайно пеструю окраску: спина зеленоватая, бока желтые с золотым и серебряным отблеском, брюшко красное, желтоватые плавники - с темной оторочкой. Одним словом, гольян ростом мал, но форсу у него много. Видимо, за это его прозвали «скоморохом», такое название, пожалуй, более справедливо, чем «гольян», так как гольян вовсе не гол, а имеет чешую.

Наиболее ярко раскрашены рыбы морские, особенно тропических вод. Многие из них могут с успехом соперничать с райскими птицами. Каких только цветов здесь нет! Червонный, рубиновый, бирюзовый, чернобархатный... Они удивительно гармонично сочетаются друг с другом. Фигурные, словно искусными умельцами отточенные, плавники и тело некоторых рыб украшены геометрически правильными полосками.

В природе среди кораллов и морских лилий эти пестрые рыбки представляют собой сказочную картину. Вот что пишет о тропических рыбах известный швейцарский ученый Келлер в книге «Жизнь моря»: «Рыбки коралловых рифов представляют наиболее изящное зрелище. Цвета их не уступают в яркости и блеске окраске тропических бабочек и птиц. Лазоревые, желтовато-зеленые, бархатисто-черные и полосатые рыбки мелькают и вьются целыми толпами. Невольно берешься за сачок, чтобы поймать их, но... одно мгновение ока - и все они исчезают. Обладая сжатым с боков телом, они с легкостью могут проникнуть в щели и расселины коралловых рифов».

Всем известные щуки и окуни имеют на теле зеленоватые полосы, которые маскируют этих хищников в травянистых зарослях рек и озер и помогают незаметно приблизиться к добыче. Но и преследуемые рыбы (уклейка, плотва и др.) также имеют покровительственную окраску: белое брюшко делает их почти незаметными, если смотреть снизу, темная спинка не бросается в глаза, если смотреть сверху.

Рыбы, живущие в верхних слоях воды, обладают более серебристой окраской. Глубже 100-500 метров встречаются рыбы красного (морской окунь), розового (липарисы) и темно-коричневого (пинагоры) цветов. На глубинах, превышающих 1000 метров, рыбы имеют преимущественно темную окраску (удильщик). В области океанских глубин, более 1700 метров цвет рыб черный, синий, фиолетовый.

Окраска рыб в значительной степени зависит от цвета воды и дна.

В прозрачных водах берш, имеющий обычно серую окраску, отличается белизной. На этом фоне темные поперечные полосы выделяются особенно резко. В мелких заболоченных озерах окунь черный, а в речках, текущих из торфяных болот, встречаются окуни синего и желтого цветов.

Волховский сиг, который некогда в большом количестве обитал в Волховской губе и реке Волхове, протекающей через известняки, отличается от всех ладожских сигов светлой чешуей. По ней этого сига легко найти в общем улове сигов Ладоги.

Среди сигов северной половины Ладожского озера, различают черного сига (по-фински он называется «муста сийка», что в переводе означает «черный сиг»).

Черная окраска североладожского сига, как и светлая волховского, сохраняется довольно стойко: черный сиг, очутившись в южной Ладоге, не теряет своей окраски. Но со временем, через много поколений, потомки этого сига, оставшиеся жить в южной Ладоге, утратят черную окраску. Следовательно, этот признак может изменяться в зависимости от цвета воды.

После отлива оставшаяся в береговой серой грязи камбала почти совсем незаметна: серый цвет ее спины сливается с цветом ила. Такую защитную окраску камбала приобрела не в тот момент, когда очутилась на грязном берегу, а получила по наследству от своих ближних и дальних предков. Но рыбы способны и очень быстро изменять окраску. Посадите в аквариум с черным дном гольяна или другую рыбу с яркой окраской, и через некоторое время вы увидите, что цвет рыбы поблек.

В окраске рыб много удивительного. Среди рыб, обитающих на глубинах, куда не проникает даже слабый луч солнца, есть ярко раскрашенные.

Бывает и так: в стае рыб с обычной для данного вида окраской попадаются особи белого или черного цвета; в первом случае наблюдается так называемый альбинизм, во втором - меланизм.

И,Правдин "Рассказ о жизни рыб" В.Сабунаев, "Занимательная ихтиология"

"Натура тем паче всего удивительна, что в простоте своей многохитростна, и от малого числа причин произносит неисчислимые образы свойств, перемен и явлений"
М. Ломоносов

"Только представьте, вы приходите домой после трудного рабочего дня, выключаете свет и любуетесь ярко светящимися в темноте рыбками. Это отлично расслабляет!" Примерно так расхваливали свой новый товар - светящихся трансгенных (Гло-фиш) аквариумных рыб - менеджеры Тайконг корп., когда он впервые появился на рынке. Однако, флуоресцирующие Гло-фиш рыбки самопроизвольно не светятся. Для того, чтобы наблюдать свечение аккумулированных в их мышечной ткани особых белков (gfp и/или rfp), их необходимо освещать синим, а еще лучше ультрафиолетовым светом (Black light). В полной темноте без ультрафиолетового облучения ничего видно не будет.

Флуоресценцию этих рыб не надо путать с биолюминесценцией, которую демонстрируют многие глубоководные морские организмы и светлячки. При биолюминесценции эмиссия света происходит в результате химической реакции окисления особого вещества - люциферина специальным ферментом - люциферазой. Этот процесс не требует какой-либо специальной досветки. Совсем иначе обстоит дело с трансгенными аквариумными рыбами: поскольку флуоресцентные белки в их теле излучают свет только под воздействием внешнего светового потока, постольку окраска этих рыб непосредственно связана со способом освещения аквариума. И тут многое начинает зависеть не только от того, как много флуоресцентного белка имеется в мышцах, но и от количества, функционального состояния и качественного состава пигментных клеток (хроматофоров), расположенных в коже рыбки. Давайте посмотрим на данио рерио дикого (природного) типа. Синие и желтые полосы на боках у этой рыбки образованы упорядоченно расположенными в коже хроматофорами.

Данио рерио дикого типа. Спинка рыбки относительно прозрачна, а по бокам идут синие и желтые полосы. Все-таки следует признать, что именно природа создаёт самые красивые и гармоничные модели

Воспринимаемая нами окраска рыб, как впрочем, и любых других окружающих нас предметов, это своего рода "игра разума" - красивый фокус, который показывает нам наш мозг. Дело в том, что в соответствии с законами оптического смешения цветов мы видим каждую точку рассматриваемого объекта только в каком-нибудь одном цвете, несмотря на то, что на самом деле она посылает множество лучей различной длины волны в наш глаз. Эти лучи могут быть отраженными, а могут испускаться рассматриваемым объектом (в этом случае говорят, что объект самосветящийся). Окраска данио рерио дикого типа воспринимается нами посредством отраженных лучей. В коже рыбы имеется несколько типов отражающих и светопреломляющих элементов, влияющих на её цвет: меланофоры содержат пигментные зерна черного цвета (они ничего не отражают, а только поглощают), красные эритрофоры и желтые ксантофоры (отражают соответственно красные и желтые лучи, остальные поглощают) и бесцветные гуанофоры, содержащие светопреломляющие кристаллы гуанина, которые могут концентрироваться или распределяться по клетке. Светопреломление в гуанофорах, в зависимости от угла падения света, приводит к изменению цвета покровов рыбы от серебристо-белого до синевато-фиолетового и сине-зеленого или даже желто-красного. Гуанофоры в сочетании с ксантофорами и эритрофорами дают зеленый, а с меланофорами - синий цвет. Вот как непросто устроены синие и желтые полоски данио! Они могут почти полностью экранировать или сильно изменять наше восприятие цвета флуоресцентных белков. Поэтому трансгенные рыбки, синтезирующие зеленый флуоресцирующий белок (gfp), могут выглядеть не только зелеными, но и желтыми и даже слегка голубоватыми, а синтезирующие красный (rfp) - розовыми и пурпурными.

ГМ данио рерио, обладающий еще и естественной природной пигментацией, которая сильно экранирует красную окраску мышц рыбы. Участок, выделенный светлым прямоугольником, представлен в сильно увеличенном виде слева. Спинка рыбки пигментирована меньше всего и красный цвет мышц пробивается через кожу. Чего не скажешь, глядя на бока и живот, где черные и желтые полосы образованы плотно расположенными пигментными клетками

Таким образом, в чистом виде "трансгенную" окраску Гло-фиш рыбок лучше всего наблюдать у мутантных линий с ослабленной пигментацией. Таковых в настоящее время выведено множество.

Мутантные линии данио рерио и медаки с ослабленной пигментацией. Кожа этих рыб значительно более прозрачна, чем у их диких собратьев. Если бы они обладали способностью к синтезу флуоресцентного белка, окраску и флуоресценцию мышц лучше всего было бы наблюдать именно у них. И подобные линии действительно были использованы в качестве основы (background line) при создании различных вариантов трансгенных данио и медак

Трансгенные медаки с ослабленной природной пигментацией: gfp в мышцах придаёт рыбам чистую зеленую окраску, так как их кожный покров практически прозрачен

Флуоресценцию лучше всего наблюдать в темноте, облучая Гло-фиш рыб ультрафиолетом. На фото "Night Pearls" - первые трансгенные аквариумные рыбы, появившиеся на зоорынке в 2003 г. - творение профессора Тсая (H.J. Tsai)

Трансгенные данио с ослабленной естественной пигментацией под сильной галогенной лампой. На участках, лишенных пигментных клеток, флуоресценция содержащегося в мышцах рыбы особого белка (rfp) вносит свой вклад в воспринимаемую нами окраску

Флуоресцентная составляющая окраски трансгенных рыб, то есть эмиссия красных или зеленых лучей, возрастает при освещении рыб ультрафиолетовым светом (безопаснее всего использовать источник излучения мягкого ультрафиолета "А" (400-320 нм - long-wave ultraviolet) , и наблюдать её лучше всего в темноте, когда флуоресценция проявляется в незамаскированном виде, так как хроматофорам просто нечего отражать в видимом нами диапазоне световых волн.

Влияние освещения аквариума на окраску трансгенных рыб
			Сверху вниз: Glofish, Glofish-2, Taikong-2 При освещении белым светом мы видим рыб в основном посредством отраженных лучей. Вклад флюоресцентной составляющей (свечения) в формирование зрительного образа возрастает с увеличением доли синих лучей при освещении рыб. Под ультрафиолетом они предстают перед нами как светящиеся объекты
(Если картинки меняются не синхронно, обновите страницу после их загрузки)

Флуоресценцию трансгенных данио рерио можно увидеть с помощью самодельного светофильтра из красного органического стекла или из полимерной пленки, если рассматривать аквариум сквозь экран из этих материалов. Рыбы должны быть хорошо освещены УФ лампами или лампами с высокой отдачей в синей части спектра. Можно экспериментировать с такими лампами как "Terra UV-special" или "Deep sea special"

Наносит ли рыбам вред мягкое ультрафиолетовое излучение? Этот вопрос пока мало изучен, однако, есть данные , что ежедневное пятичасовое облучение ультрафиолетом Б (313 нм) никак не сказалось на состоянии кожных покровов медак, причем медаки-альбиносы оказались столь же устойчивыми, что и рыбы дикого типа.

Как получаются Гло-фиш рыбки иных цветов (не красные и не зеленые)? Оранжевых рыбок создали скрестив трансгенных носителей rfp-гена и gfp-гена. У гибридов в мышечной ткани имеет место экспрессия обоих генов (это "дважды трансгенные" рыбы), причем красного белка синтезируется больше, вот мы и воспринимаем их цвет как оранжевый. При дневном освещении виден преимущественно итог вычитательного смешивания отраженных цветов, когда результат оказывается несколько темнее любого из исходных цветов. При этом на цвет рыбки оказывают влияние еще и расположенные в коже хроматофоры. При освещении ультрафиолетом мы воспринимаем результат слагательного смешивания испускаемых Rfp и Gfp лучей, когда итоговый цвет выглядит светлее исходных. Эти эффекты иллюстрируют приведенные ниже анимации и фото.

Оранжевые рыбки имеют и красный, и зеленый пигменты. При дневном освещении gfp и rfp больше похожи на простые краски и смешиваются также как они...
... а под ультрафиолетом gfp и rfp начинают флуоресцировать и смешиваются уже как красный и зеленый лучи света
Трансгенные данио рерио, полученные проф. Гонгом : A - при дневном свете и B - при освещении ультрафиолетом (385 нм); рыбы анестезированы феноксиэтанолом и сфотографированы вне воды. Red - трансгенные рыбы, несущие rfp-ген, экспрессию которого можно принять за 100% от максимально возможной; Green - рыбы с максимальной экспрессией gfp-гена; Orange - несут rfp/gfp-гены, при этом экспрессия gfp составляет только 15-20% от максимальной, Yellow - рыбы с yfp-геном (это искусственно полученная мутация gfp-гена), и Wild-type - рыбы с природным генотипом.

Одни и те же Гло-фиш рыбки выглядят при дневном освещении и при освещении ультрафиолетом по-разному. При дневном освещении мы воспринимаем их цвет главным образом посредством отраженных лучей. В этих условиях оранжевая рыбка, цвет которой получен смешением двух красителей (gfp и rfp), выглядит несколько более темной, так как наблюдается эффект вычитательного, или субтрактивного смешивания цветов, поскольку каждый краситель поглощает свою часть спектра. То же самое происходит на палитре художника, когда он смешивает краски. Совсем иначе обстоит дело при освещении рыбок ультрафиолетом. Тут вклад флуоресценции в создание зрительного образа очень велик, поэтому рыбки воспринимаются как самосветящиеся объекты. Оранжевая рыбка выглядит светлее красной и зеленой, так как в её мышцах светятся и rfp (его столько же, сколько в красной рыбе), и gfp (а это еще примерно 15% добавка к свечению). В этом случае происходит аддитивное, или слагательное смешение цветов.

Результаты предварительного эксперимента, поставленного проф. Гонгом для выяснения того, какие окраски можно в принципе получить, используя зеленый и красный флуоресцентные белки . Эти белки были экстрагированы из мышц трансгенных рыб и смешаны в различных пропорциях. В зависимости от доли того или иного белка в смеси, получаются различные цвета. Процентное содержание "красного" и "зеленого" экстрактов указано соответственно снизу и сверху полученных образцов

Вопрос о том, как регулировать содержание флуоресцирующих белков в мышцах Гло-фиш рыб (ведь желаемый оттенок можно получить только строго выдерживая их пропорцию) производители аквариумных генетически модифицированных рыб подробно не освещают - это коммерческая тайна. Однако общий принцип регуляции известен: нужное количество флуоресцентных белков в мышечной ткани получают изменяя силу промоторов , то есть их способность обеспечивать экспрессию генов-репортеров. В итоге, одного окрашивающего рыбу белка синтезируется больше, а другого меньше, что обеспечивает получение определенного результирующего цвета (как в случае с ТГ данио рерио оранжевого цвета).

Следует отметить, что при создании устойчивых линий трансгенных рыб разных цветов и оттенков, стабильно передающих свои свойства потомкам, на первый план выходит классическая селекционная работа. Рыб-носителей трансгенов скрещивают с представителями тех или иных чистых генетических линий (background line), а затем кропотливо отбирают потомство с нужными свойствами. Наследование генов, ответственных за синтез gfp и rfp подчиняется законам Менделя, при этом указанные гены ведут себя как доминантные.

Однако есть и особенные трансгенные аквариумные рыбы, способ получения которых держится в тайне, и можно только гадать о том, как они были получены. Это творения корпорации Тайконг - рыбы известные как TK-3 (Candycane).

Трансгенные данио рерио от корпорации Тайконг - ТК-3

"Фирма-изготовитель" лишь указывает, что рыбы синтезируют gfp и rfp под управлением "актинового" промотра, но как добились такого неестественного распределения флуоресцентных белков? Согласно одной из гипотез эти рыбки составлены из двух разрезанных пополам ТГ эмбрионов, один из которых обладал gfp-, а другой - rfp-генами. К передней части туловища одного прирастили заднюю другого. Если операцию провести на ранних стадиях развития эмбриона, то успешное сращивание половинок вполне возможно. Словом, это результат виртуозной ручной работы. Недаром в широкой продаже этих Гло-фиш рыб пока нет.

Еще о трансгенных рыбах можно прочитать:

Разновидности трансгенных светящихся аквариумных рыб: ТК-1, TK-2, ТК-3, CloFish и другие...

Генетически модифицированная аквариумистика. Примеры "Glow-аквадизайнов".

* Источник ультрафиолетового излучения может оказаться полезным и для не связанных с аквариумистикой целей. Так, например, с его помощью можно обнаружить практически незаметное при обычном освещении, но дурно пахнущее пятно кошачьей мочи на ковре или мебельной обивке, надо только в достаточной мере затенить исследуемый объект, чтобы можно было увидеть флуоресценцию пятна.
. В продаже не только данио разных расцветок, но еще и тернеции и суматранские барбусы.

Тернеции Гло-фиш в торговом аквариуме в АкваИнтерио. Зеленая и зеленая-альбино разновидности.

Трансгенная тернеция с красным флуоресцирующим пигментом, цвет которого виден сквозь естественную природную окраску.