Экспериментально установлено, что видимый для рыб спектр электромагнитного излучения лежит в той же зоне, что и у высших позвоночных.
Однако водная среда определенным образом изменяет диапазон восприятия электромагнитного излучения. Так, инфракрасные лучи (ПК) не проникают в воду, поэтому этот спектр не воспринимается глазом рыб.
Ультрафиолет (УФ) также рыбами не воспринимается, хотя в свое время в экспериментах удавалось выработать условный рефлекс у некоторых видов на этот тип излучений. Впоследствии было установлено, что все-таки глаз рыбы не способен к восприятию ультрафиолетовых лучей. Однако УФ-лучи могут создавать эффект флюоресценции различных органических и неорганических частиц в воде, на что рыбы и реагируют.
Будучи непрозрачными телами, рыбы создают в воде характерные оптические поля благодаря способности рассеивать свет в воде. Важную роль здесь играет и форма тела рыбы. Уплощение тела в вертикальной плоскости уменьшает оптическое поле для наблюдателя, располагающегося ниже рыбы. Горизонтальное уплощение, наоборот, увеличивает оптическое поле рыбы и делает ее более заметной для обитателей нижних горизонтов водоема. Для большинства пелагических рыб характерны округлые формы и дорсальной, и латеральных поверхностей тела. Их маскировка обеспечивается неодинаковым расположением отражающих пластин и, следовательно, более или менее равномерным рассеиванием света в разных направлениях.
Рассеивание света возникает благодаря особым оптическим свойствам как наружных покровов рыбы, так и условий ее обитания. В разных водоемах, при различной их освещенности (характер облачности, расположение солнца относительно горизонта, период суток, время года) оптическое поле одного и того же животного будет иметь разные характеристики. Имеет значение и местоположение наблюдателя.
Отражающая поверхность рыб формируется прежде всего структурой их кожи. В наружных слоях кожи рыб располагаются кристаллы гуанина и гипоксината, которые имеют вид тонких блестящих пластин — своеобразных микроскопических зеркал, имеющих высокую отражательную способность. Эти миниатюрные зеркала не только отражают свет с определенной длиной волны, но и производят его поляризацию. Благодаря этим кожным структурам рыбы имеют серебристую окраску тела.
Под и над отражательными пластинками гуанина и гипоксината располагается большое количество меланофоров и иридоцитов — структур, отвечающих за цветовую окраску тела рыбы. В результате взаимодействия отражающих пластин и пигментации кожи возникает специфический оптический эффект.
Именно поэтому субъективная оценка окраски рыб бывает столь неоднозначна. Данное явление хорошо известно аквариумистам, которые для демонстрации эффектной цветовой гаммы рыб используют источники света с разными характеристиками, устанавливают их под разными углами по отношению к наблюдаемому объекту, применяют светоотражающие и светопоглощающие ширмы, грунты и прочее оборудование аквариума.
Таким образом, задача аквариумиста прямо противоположна той, что стоит перед рыбой в естественной среде обитания. Аквариумист, демонстрируя рыб на выставке, создает максимальное оптическое поле рыбы. В природе рыба минимизирует свое оптическое поле, так как у пелагической рыбы другая биологическая задача — стать наименее заметной для хищника.
В случае, если стратегия самозащиты рыбы иная (напугать противника, предупредить о своей ядовитости), окраска рыбы может быть яркой, а сама рыба заметна издалека. Подобная стратегия распространена в биоценозах коралловых рифов.
Иногда отражающие пластины и органы пигментации тела выполняют еще одну функцию — коммуникативную.
Так, у тропических стайных рыб, например, голубых и красных неонов, «неоновая» полоса и яркая красно-голубая окраска тела служат для быстрого распознавания членов стаи в мутных водах притоков реки Амазонки.
В других случаях (бойцовая рыбка) яркая окраска тела самца служит для привлечения самки и для запугивания соперника.