«Невидимость» рыб-топориков объяснило строение чешуек

Исследователи из Пенсильванского университета пришли к выводу, что уникальную маскировку топориковых (Sternoptychidae) обеспечивает специфическая двухслойная структура чешуи.

Рыбы-топорики — семейство глубоководных рыб, включающее в себя 73 вида, которые распространены в субтропических и тропических водах Индийского, Атлантического и Тихого океанов. Объектом изучения новой работы стали представители рода Argyropelecus, обладающие крупными телескопическими глазами и серебристой окраской. Днем эти рыбы остаются в афотической зоне на глубине порядка 3600 метров, а ночью приближаются к поверхности воды на 50–100 метров, где поедают более мелких рыб и ракообразных. На брюхе топориковых расположены фотофоры, излучающие зеленоватый свет таким образом, что рыба становится менее заметной на фоне света при взгляде снизу.

Схожими биолюминесцентными органами обладают рыба-мичман (Porichthys notatus) и сверкающий кальмар (Watasenia scintillans). Однако, в отличие от них, чешуя Argyropelecus напоминает матовую сторону алюминиевой фольги и состоит из субволновых диэлектрических структур, формирующих сложную сеть чешуек. Более глубокий слой кожи при этом содержит эллиптические в поперечном сечении, а поверхностный — прямоугольные клетки, ориентированные вдоль дорсовентральной оси (от спины к брюху). Чтобы прояснить роль такого строения в маскировке, американские ученые провели серию экспериментов, в рамках которых направляли на чешую рыб лазерные лучи и сравнивали ее со спектралоном и алюминием.

Микрофотография чешуи рыбы-топорика и схема ее пространственной организации / ©Eric Rosenthal et al., The Journal of the Royal Society Interface, 2017

Спектралон изготавливается путем спекания политетрафторэтилена (PTFE) — полимера, известного под маркой «Тефлон», — благодаря чему имеет чрезвычайно высокую и равномерную отражательную способность в ультрафиолетовом, видимом и инфракрасном диапазонах электромагнитного излучения. Результаты «облучения» чешуи и сравнения показали, что при попадании света на боковую часть тела рыб, значительная часть его рассеивается по дуге в передне-заднем направлении, причем траектория не зависит от угла падения. При взгляде на Argyropelecus в воде наблюдатель видит пространство перед и за рыбой, но не ее саму. Кроме того, часть света рассеивается за счет двулучепреломляющей структуры кожи и фотофоров.

По мнению исследователей, подобная система обеспечивает топориковых надежным камуфляжем как при освещении биолюминесцентными органами хищников, так и при солнечном свете. Ранее другая группа ихтиологов из США выяснила, почему многим менее экзотическим рыбам также удается скрываться от нападения. Оказалось, что гуаниновые пластинки в чешуе рассеивают поляризованный свет — и способность видеть его не помогает, но мешает хищникам в охоте. Помимо маскировки морские животные используют и другие способы защиты. Так, по одной из гипотез, выделение специфических химических веществ в ответ на атаку может служить «приглашением» для других хищников и провокации конфликта.

Статья опубликована в The Journal of the Royal Society Interface.