2. Физиология органов зрения

Основным органом зрения у рыб, как и у других высших позвоночных животных, является глаз. Значение глаза заключается в восприятии предметов внешней среды, т.е. освещенности, цвета, величины, формы, расположения в пространстве, а также в определении расстояния до предмета.

Кроме глаз, светочувствительную функцию у рыб могут выполнять светочувствительные клетки, т.е. фоторецепторы, расположенные в самых разнообразных отделах тела. Так, у миног фоторецепторы имеются в области хвостового плавника. К восприятию света способна железа внутренней секреции - эпифиз.

Развитие органов зрения зависит от той роли, которую оно играет в жизни данного вида. Так у миксин и пещерных рыб глаза недоразвиты. У рыб, живущих на больших глубинах, глаза очень большие по размерам, а у некоторых они недоразвиты. Хорошо развиты глаза у рыб, обитающих в среде с хорошей освещенностью (тунец, скумбрия), у придонных видов (вьюн, сом) глаза имеют небольшие размеры.

В зависимости от расположения глаз, рыб подразделяют на 2 группы:

а) с монокулярным зрением - поля двух глаз не перекрещиваются;

б) с бинокулярным зрением - поля двух глаз перекрещиваются.

У большинства рыб глаза двигаются согласованно. У некоторых рыб (камбала, морские иглы) несогласованно, т.е. независимо друг от друга. Особенностью строения глаз рыб, связанной с водным образом жизни, является отсутствие век и слезных желез. Лишь у акул имеется мигательная перепонка, а у некоторых сельдей - жировое веко.

Рассмотрим строение глаза рыбы:

1. Снаружи расположена склера, переходящая впереди в прозрачную роговицу.

2. За склерой располагается серебристая оболочка, содержащая кристаллы гуанина.

3. За серебристой оболочкой следует сосудистая оболочка, содержащая сосуды и пигментные клетки. В передней части глаза она переходит в радужную оболочку со зрачком (отверстие) в центре.

4. К сосудистой оболочке примыкает сетчатка, в которой располагаются светочувствительные клетки - фоторецепторы (палочки и колбочки) с нервными клетками, аксоны которых образуют зрительные нервы.

5. Позади зрачка располагается хрусталик, выполняющий преломляющую функцию.

Периферическим отделом зрительного анализатора являются фоторецепторы -палочки и колбочки. Палочки функционируют при дневном свете и сумерках, колбочки - только при сильном дневном освещении, т.е. палочки более чувствительные образования.

Кроме рецепторного аппарата в состав глаза входит оптическая система. У рыб, как и у других позвоночных, она представлена роговой оболочкой, хрусталиком и стекловидным телом. Значение оптической системы заключается в сборе световых лучей, обеспечивающем действительное изображение предметов на сетчатке, но в уменьшенном и обратном виде (негатив). Световые лучи поступают в глаз рыбы, проходят через оптическую систему и попадают на сетчатку. Для ясного видения предмета необходимо чтобы лучи от всех его точек попали на сетчатку. Приспособление глаза к ясному видению разноудаленных предметов называется аккомодацией. у млекопитающих аккомодация осуществляется за счет изменения кривизны хрусталика. У рыб аккомодация осуществляется за счет галлерова органа - специальной мышцы, которая изменяет положение хрусталика по отношению к сетчатке.

При сокращении галлерова органа глаз рыб становится дальнозорким, т.е. изображение предмета проектируется за сетчаткой, в результате чего изображение получается расплывчатым. В спокойном состоянии глаза рыб установлены на бесконечность, т.е. на дальнозоркость. При сильном расслаблении галлерова органа глаз рыб становится близоруким, т.к. благодаря перемещению хрусталика вперед изображение фокусируется перед сетчаткой, а на сетчатке вместо точки возникает круг светорассеяния.

При попадании света на сетчатку в ней происходят следующие процессы:

1. фотохимические

2. электрические

3. ретиномоторные.

Фотохимические процессы заключаются в распаде пигментов - родопсина содержащегося в палочках и родопсина, содержащегося в колбочках. Колбочки возбуждаются при действии длинноволновой части спектра, палочки – при действии коротковолновой части спектра. Палочки в 1000 раз чувствительнее к свету, чем колбочки. При интенсивном освещении преобладают процессы распада зрительных пигментов, при затемнении - восстановительные процессы. Распад и восстановление пигментов происходит в течение нескольких секунд.

Электрические явления заключаются в том. что продукты распада зрительных пигментов приводят фоторецепторы в возбуждение, т.е. рецепторы сетчатки генерируют нервные импульсы - биотоки. Биотоки поступают на нервные клетки сосудистой оболочки, а с них по зрительным нервам поступают в центральную нервную систему и, частности, в средний мозг, где происходит их переработка (анализ), и возникают зрительные ощущения (формы, размеры, цвета, расположение в пространстве предметов).

Ретиномоторные явления у водных пойкилотерных животных, в том числе и рыб, заключаются в перемещении фоторецепторов (палочек и колбочек) в зависимости от интенсивности освещения. При слабом свете и темноте палочки подтягиваются к наружной мембране, а колбочки не прикрываются пигментными клетками серебристой оболочки. При сильном освещении светочувствительные элементы палочек и колбочки покрываются пигментными клетками.

Следует отметить, что фоторецепторы в глазах рыб воспринимают раздражение и возбуждаются только при сильном изменении их освещенности. Если освещенность не меняется, то фоторецепторы не возбуждаются и информация не поступает в зрительный центр головного мозга и зрительные образы становятся невидимыми. Поэтому рыбы лучше воспринимают движущиеся объекты, что необходимо учитывать при их промысле.

Разрешающая способность глаз рыб ограничена, т.к. у них имеется достаточно большой рефрактерный период (т.е. временная потеря чувствительности после рабочего времени - время отдыха). Критическая частота мельканий у рыб колеблется от 14 Гц (у верховки) до 67 Гц, у человека (18-24 Гц).

Экспериментально доказано, что многие костистые рыбы обладают цветным зрением. У рыб, как и у человека, в сетчатке имеются три вида фоточувствительных колбочек, воспринимающих определенные цвета (красный, зеленый и синий). Одинаковое и одновременное раздражение всех трех типов цветовоспринимающих элементов сетчатки дает ощущение белого цвета.