Окраска морских организмов

Биологи одной из океанографических экспедиций на корабле «Михаэль Сарс» обратили внимание на окраску рыб и животных в Саргассовом море.

Верхний, щедро освещаемый солнечным светом слой воды населяют голубые летучие рыбы и медузоподобные сифонофоры (Siphonophora). Здесь же обитают совершенно неокрашенные стекловидные личинки угря и комочки бесцветного студня — медузы. Порой их даже невозможно разглядеть в ведре с морской водой. Идеальное слияние со средой объясняется прежде всего тем, что показатели преломления личинок и медуз близки к показателю преломления воды и лучи света не отражаются и не меняют своего направления, проходя через их тела. Кроме того, очень мало и поглощение света этими организмами.

У рыб в верхнем слое моря — обычно светлое брюшко и более темная спинка. Сверху спинка хуже различается на фоне темных морских глубин, а светлое брюшко менее заметно, если смотреть на рыбу снизу, на освещенную поверхность моря.

Рыб с коричневыми спинками можно обнаружить на глубине 300 м. Это и понятно: здесь света еще меньше.

Личинки плавающей на поверхности океана сифонофоры — физалии (Physalia) — обитают на глубинах 300–400 м и окрашены не в голубой, как взрослые особи, а в ярко-красный цвет. В окружающих сине-фиолетовых сумерках такой цвет воспринимается почти, как черный. В красный цвет окрашен и калянус, опускающийся днем до 300–500 м. Такая окраска является дополнительной по отношению к свету, проникающему на данную глубину.

На глубине более 500 м с борта «Михаэля Сарса» добывали лишь черных рыб и красных рачков.

В конце 30-х годов французский биолог Бертен в своем докладе в Биогеографическом обществе заявил: «Видимо, пределом для распространения живых существ, не считая бактерий, следует считать глубину в 7000 м».

Однако в 1949 г. советская экспедиция на «Витязе» обнаружила в Курильском желобе различные живые существа глубже «границы жизни Бертена». На глубине 7230 м была поймана рыба Careproctus amblistomopsis.

Обширные биологические исследования предельных глубин океана проводила датская экспедиция на «Галатее» в 1950–1952 гг. Но особенно большой вклад в открытие жизни в глубоководных океанических желобах и впадинах внесли советские экспедиции на «Витязе». В январе 1958 г. его биологам удалось исследовать с помощью глубоководной драги впадину Тонга на глубине 10 700 м. В сеть попались животные, принадлежащие к различным зоологическим группам. Как же окрашены обитатели этих колоссальных неосвещенных глубин? Большинству из них присуща слабая серовато-желтоватая окраска. Остальные вообще не окрашены. Действительно, окраска здесь не имеет защитного значения, такого как в поверхностной толще или на глубине в несколько сот метров.

Многие морские животные обладают способностью к активной маскировке, т. е. гомохромии. Они могут окрашиваться в соответствии с окружающим фоном, достаточно точно копируя с помощью пигментации спектральную кривую отражения фона. Это возможно благодаря удивительному «спектрофотометрическому» свойству зрения рыб и животных, т. е. их способности воспринимать распределение энергии в световом спектре, которое человек в состоянии различить только с помощью специального прибора — спектрофотометра. Широко известны опыты с камбалой, которую в аквариуме клали на синий, красный, зеленый и фиолетовый фон, и каждый раз она перекрашивалась в соответствующий цвет. Более того, камбала копировала не только окраску, но и рисунок фона.

Если рыба или животное лишается зрения, то они лишаются и способности к маскировке. Н. И. Тарасов в Сиваше поймал камбалу с наглухо затянутыми кожей глазами. Она была черного цвета, резко выделяясь среди зеленых, под цвет морской травы, зрячих камбал.

Великолепно искусством маскировки с помощью пигментации владеет рачок Hippolite varians. Это маленькое, длиной не более 2,5 см, животное прикрепляется к водорослям и принимает их цвет.

Рачок способен быстро изменяться и окрашиваться в зеленый, бурый и красный цвета. Именно в эти цвета окрашены группы морских водорослей, населяющих мелководную зону моря. Собственно говоря, они так и называются: зеленые, бурые и красные или багряные водоросли.

Уже давно обратила на себя внимание закономерность в распределении с глубиной этих водорослей.

В табл. 2 указано число видов, относящихся к разным группам водорослей, обитающих в Кильской бухте на различных глубинах.

Таблица 2

Ярусность выдерживается и в других морях. Как показали исследования, она связана с изменением спектрального состава солнечного света с глубиной. Зеленые водоросли обитают в самом верхнем слое, где еще имеется красный свет, который активно поглощается хлорофиллом а. Как и наземные растения, они лучше всего для фотосинтетической деятельности используют синий свет, а также излучение с длиной волны 640–650 нм. У багряных и бурых водорослей максимум ассимиляции приходится на синий и зеленый участки спектра.

Для приспособления к тому или иному спектральному составу света на конкретных глубинах у водорослей (как, впрочем, и у многих других растений) вырабатывается система пигментов-пластид, обеспечивающая наилучшее использование света.

В зеленых водорослях содержится определенное количество хлорофиллов а и b. Хлорофилл а лучше всего поглощает красный свет, а хлорофилл b — свет коротковолновой части спектра. Соотношение пигментов-пластид изменяется в зависимости от того, какой свет превалирует в подводном освещении, и одновременно изменяется окраска самих водорослей.

Они приобретают дополнительную окраску по отношению к свету, который наилучшим образом используется растением для фотосинтеза.

Рачок Hippolite varians принимает разную окраску в соответствии с цветом водорослей на различных глубинах только днем, а в ночное время независимо от дневной окраски перекрашивается в красивый прозрачно-синий цвет.

Так в природе решается сложнейшая задача маскировки под переменный фон в зависимости от изменений естественного освещения.