Wat ziet een vis?

Water doet rare dingen met het zonlicht. Het dimt het licht en filtert sommige kleuren weg, waardoor op een paar meter diepte alles blauwgroen oogt. Vissen hebben zich aangepast aan die omstandigheden. Ze kunnen vooral de kleuren zien die in hun natuurlijke omgeving veel voorkomen. Sommige diepzeevissen zien alleen blauw licht, andere soorten ook groen, rood en ultraviolet.

Op het eerste gezicht lijken vissenogen heel anders dan de onze. Tamelijk plat, glad en zonder oogleden. Maar als je goed kijkt zijn er veel meer overeenkomsten dan verschillen. Ze werken allebei op dezelfde manier. Licht komt het vissenoog ook binnen via de pupil – bij mensen de drager van de oogkleur. Bij de meeste vissen kan de pupil niet van vorm kan veranderen. Alleen haaien en roggen kunnen ‘m samenknijpen, bijvoorbeeld als de zon fel schijnt.

Belangrijkste verschil tussen het oog van mens en vis zit ‘m in de lens, die ervoor zorgt dat je scherp kunt zien. Die lens in bij mensen een afgeplat gel-achtig schijfje. Bij vissen is het een kogelrond, hard knikkertje.

Mensen en andere zoogdieren kunnen scherpstellen met spiertjes die het lensje straktrekken en platter maken. Vissen hebben een iets ander systeem: zij kunnen de ooglens een klein stukje naar voren en naar achteren bewegen. De afstand van de lens tot het netvlies kunnen ze zo aanpassen, waardoor ze ook kunnen scherpstellen.

Zicht uit licht

De lens richt dus de lichtstralen op het netvlies, het laagje met zenuwcellen op de achterkant van het oog, dat zeer gevoelig is voor licht. Honderdduizenden van die zenuwcellen sturen vervolgens elk een elektrisch signaaltje naar het brein. En het brein maakt met al die signalen een beeld. Zo ontstaat simpel gezegd zicht uit licht.

Wat vissen eigenlijk “zien” is een interessante vraag. Mensen kunnen onderling erover vertellen en zo te weten komen wat we zien. Maar bij vissen is dat toch lastiger. We kunnen wel onderzoek doen en zien hoe vissen op vormen en kleuren reageren.

Er is de voorbij halve eeuw veel onderzoek gedaan naar hoe vissen reageren op licht. In de jaren zestig werden goudvissen voor het eerst getraind om op licht te reageren. Onderzoekers schenen met een lamp op een vlakje in een aquarium en de vis kreeg een beloning als ie er naartoe zwom. Vervolgens gingen de onderzoekers spelen met de kleur van het licht. Ze gebruikten alle kleuren van de regenboog.

Blauw, groen, rood en ultraviolet

Op die manier zagen onderzoekers dat goudvissen vooral alert reageren op blauwgroen licht, en veel minder op rood licht. Het goudvisoog is dus gevoeliger voor blauwgroen licht dan voor licht met rood-oranje tinten. Het onderzoek liet ook zien dat de goudvis verschillende kleuren kan waarnemen. De goudvis is niet de enige soort die dat kan. Van guppy tot kabeljauw: inmiddels staat vast dat kleuren zien bij vissen wijdverbreid is. Sommige vissoorten kunnen minstens zo goed kleuren onderscheiden als mensen. 

Dat weten we vooral door onderzoek van de laatste jaren aan de lichtgevoelige ‘opsines’ in de zenuwcellen van het vissenoog. Die opsines zijn er in verschillende soorten, die elk gevoelig zijn voor een bepaalde kleur: blauw, groen of rood. Er zijn vissen die zelfs meer kunnen dan mensen: ze
hebben een opsine dat gevoelig is voor ultraviolet licht.

De lichtgevoelige opsines van een vissoort vertellen veel over waar een vissoort van nature leeft. Zo zijn de ogen van diepzeevissen uitsluitend gevoelig voor blauw licht. Ook zwaardvissen zien vooral blauwe kleuren het beste. De ogen van de kabeljauw zijn gevoelig voor blauw en groen licht. De
ogen van de ansjovis kunnen meer zien: blauw, groen en rood licht. De ogen van sommige kleurrijke koraalvissen zijn naast die drie kleuren ook nog gevoelig voor ultraviolet.

Kil koelkastlampje

Het antwoord op de vraag waarom die verschillen bestaan, zit in het water. Water uit de kraan oogt doorzichtig, maar toch absorbeert het een klein beetje licht. Vooral rood, oranje en geel. Je merkt het al als je met een duikbril kijkt op de bodem van een zwembad van vier meter diep: alles oogt iets
blauwiger. Dat komt niet doordat zwembadwater blauwgroen is, maar doordat rode en gele tinten deels zijn verdwenen.

In een heldere oceaan is dat nog duidelijker. In de bovenste tien meter wordt vrijwel al het rode licht uitgefilterd, en een flink deel van de geeloranje tinten. Ook ultraviolet kan niet diep doordringen. Groen dringt wel dieper door: zo’n honderd meter in een heldere oceaan. Nog verder de diepte in
blijft alleen blauw over. Tegelijk neemt de intensiteit van het licht zelfs in helder water heel snel af. Op tien meter diepte is de hoeveelheid licht in vergelijking met het wateroppervlak al meer dan gehalveerd. In de tientallen meters daarna verdwijnt er nog meer. Op honderdvijftig meter diepte heerst de schemering en lijkt de zon nog een koelkastlampje: er blijft alleen nog een kil schijnsel over.

Het is dus logisch dat de ogen van echte diepzeevissen juist gevoelig zijn voor dat zwak blauwe licht, maar rood niet kunnen opmerken. Andere kleuren dringen toch niet door tot zulke diepten. De kabeljauw leeft in wateren en op dieptes waar zowel blauw als groen licht kunnen doordringen; zijn
ogen zijn dus gevoelig voor die kleuren. Tot slot zijn er oppervlaktesoorten als de ansjovis en koraalvissen die in de bovenste waterlagen leven, hun ogen zijn aangepast aan een omgeving waar alle kleuren licht te zien zijn.

Icetea in de polder

Toch is het niet makkelijk om deze regels te vertalen naar andere wateren. Een heldere oceaan waar de tropenzon om twaalf uur loodrecht boven staat te branden is niet te vergelijken met onze Noordzeekust of een poldersloot op een bewolkte dag. Er zijn veel meer dingen die bepalen hoe ver licht in het water kan doordringen. In de eerste plaats kunnen zaken die het water troebel maken veel licht absorberen, van algen tot zwevende kleideeltjes uit de bodem. Verder heeft zelfs helder binnenwater van zichzelf een kleurtje. Het heeft  soms wat weg van Icetea. Ook dat bepaalt hoeveel licht en welke kleuren worden uitgefilterd.

Verder speelt het seizoen en de stand van de zon een grote rol. Er dringt namelijk veel meer licht in het water door als de zon in juli loodrecht aan de hemel staat. Als de zon net boven de horizon hangt, reflecteert het wateroppervlak veel sterker en dringt hooguit een kwart van het zonlicht door
het wateroppervlak. Rond zonsopgang op een bewolkte decemberdag zal er twee meter onder het wateroppervlak weinig licht en kleur te zien zijn.

Wat levert deze kennis op aan praktische toepassingen? Wat betekent dit voor de keuze van bijvoorbeeld kunstaas? In ieder geval oogt een plug of softbait op de kant waarschijnlijk heel anders wanneer er twee of drie meter thee-kleurig of troebel water tussen zit. Lichtintensiteit en lichtkleuren die onder water te zien zijn kunnen totaal verschillen van de situatie op het land. Kleur waarnemen heeft namelijk alles met absorptie en reflectie te maken.

Bruikbare kleuren

Een gele softbait absorbeert vooral roodoranje en blauwgroen licht. De rest van het licht reflecteert, en dus zien we geel. Onder water hoeft dat niet zo uit te pakken. Als er op een bewolkte dag weinig licht in het water doordringt zal zelfs een felgele softbait op twee meter diepte nauwelijks geel licht kunnen reflecteren. Het resultaat is niet geel, maar eerder grijs of bruinig. Op welke diepte of afstand dat precies gebeurt, hangt helemaal af van het water en lichtomstandigheden. Daarvoor zijn geen tabellen beschikbaar.

Het is twijfelachtig of je wat zou opschieten met zulke gegevens. Misschien maakt kleur geen supergroot verschil omdat waterbeweging, geluid, trilling en schittering meer gewicht in de schaal leggen. Zeker als de prooi iets verder weg zwemt in water met beperkt zicht. Want de jacht van een
roofvis draait uiteindelijk niet uitsluitend om zien.

Op dat gebied liggen nog grote vraagtekens. Voor heel veel vissoorten, ook snoek, baars en snoekbaars, is nog niet bekend welke kleuren ze het beste kunnen waarnemen en hoe scherp ze kunnen zien over een grotere afstand. Misschien is het zien van rood licht wel minder wijdverbreid, omdat dat vooral nuttig is voor vissen die in ondiep water leven. Het zou wel logisch zijn dat de meeste vissoorten in ieder geval blauw en groen licht goed kunnen waarnemen, net zoals de goudvis in het onderzoek uit de jaren zestig. Dat zijn namelijk de lichtkleuren die elke vis tegenkomt, omdat ze het makkelijkst en het verst in het water doordringen.

[Einde hoofdverhaal]

Kader2: Vreemde hemelkijker

In de diepzee, beneden de 700 meter leeft een vis die het uiterste doet om iets te zien. De soort heet Macropinna microstoma en deze vijftien centimeter lange vis heeft een doorzichtige, met vloeistof gevulde kop. Binnenin zitten twee forse buisvormige ogen met dikke lenzen, die de vis naar boven en naar voren kan richten. Op de diepte waar de vis leeft speelt zonlicht geen rol meer. Het is er gewoon pikkedonker. Onderzoekers denken dat de vis z’n ogen gebruikt om allerlei kleine vissen en kwallen te zien die in het water zweven. Veel diepzeebeesten geven licht als ze elkaar aanstoten of een jager willen afschrikken. De vis met het glazen hoofd zweeft roerloos rond met z’n ogen naar boven gericht, totdat ie zo’n lichtflits ziet. Om vervolgens z’n ogen naar voren te richten en op zoek te gaan.

Literatuur:

Valen, R. et al (2014) Molecular evidence that only two opsin subfamilies, the blue light- (SWS2) and green light-sensitive (RH2), drive color vision in Atlantic cod (Gadus morhua). PLoS One 31; 9(12): e115436.
Sabbah, S. et al (2013) High complexity of aquatic irradiance may have driven the evolution of fourdimensional colour vision in shallow-water fish. The Journal of Experimental Biology 216, 1670-1682.
Anstis, S. et al (1998) Optomotor test for wavelength sensitivity in guppyfish (Poecilia reticulata) Vision Res. 38 (1): 45 – 53.

Artikel verschenen in Beet 11, november 2016