Ryby, które pierdzą
Odkrycie, że śledzie komunikują się za pomocą własnych wzdęć, to jedno z bardziej nieoczekiwanych ustaleń biologii morskiej. Choć rybom brakuje złożoności mikrobiomu jelitowego napędzającej produkcję gazu u ssaków, kilka gatunków wykształciło fascynujące zastosowania gazu — od celowego sygnalizowania akustycznego po zarządzanie pływalnością. Ocean okazuje się nieco bardziej wzdęty, niż wcześniej zakładano.
Odkrycie komunikacji śledzi
W 2003 roku biolodzy morscy Ben Wilson i Robert Batty ze Szkockiego Stowarzyszenia Nauk Morskich wraz z Lawrence'em Dillem z Uniwersytetu Simona Frasera opublikowali przełomowe badanie w czasopiśmie Proceedings of the Royal Society B. Odkryli, że śledź pacyficzny i atlantycki wytwarza szybkie serie pęcherzyków z okolicy odbytu, które nazwali Fast Repetitive Ticks, czyli FRT — akronim, którego wybór niemal na pewno był celowy. Dźwięki te powstają przez uwalnianie gazu z pęcherza pławnego przez przewód odbytowy i różnią się od gazu trawiennego śledzia. Co istotne, produkcja FRT rośnie w obecności innych śledzi i maleje w samotności, co silnie sugeruje funkcję komunikacji społecznej. Badacze postawili hipotezę, że FRT pozwalają śledziom utrzymać spójność ławicy w ciemności, gdy sygnały wzrokowe są niedostępne.
Pęcherz pławny: narząd wielofunkcyjny
Większość ryb kostnoszkieletowych ma pęcherz pławny — wypełniony gazem narząd wewnętrzny używany przede wszystkim do kontroli pływalności. Pęcherz pławny pozwala rybie utrzymać obojętną pływalność na różnych głębokościach bez ciągłego wysiłku pływania, regulując ilość zawartego w nim gazu. U wielu gatunków pęcherz pławny odgrywa też rolę w wytwarzaniu i wykrywaniu dźwięku. U śledzia konkretnie pęcherz pławny jest połączony zarówno z uchem wewnętrznym, jak i przewodem odbytowym, tworząc niezwykle zintegrowany układ akustyczny i pływalności. Gaz uwalniany przez przewód odbytowy wytwarza charakterystyczne dźwięki FRT; gaz wchłaniany lub wydzielany przez ścianę pęcherza reguluje pływalność. Ta podwójna funkcja w jednym układzie narządowym to elegancki przykład ewolucyjnej oszczędności.
Rekiny, manaty i inne gazowe stworzenia
Rekiny nie mają pęcherza pławnego i zarządzają pływalnością częściowo przez dużą, wypełnioną olejem wątrobę (skwalen jest mniej gęsty od wody), a częściowo połykając powietrze przy powierzchni, które niektóre gatunki przejściowo magazynują w żołądkach. U niektórych gatunków zaobserwowano uwalnianie tego zmagazynowanego powietrza w sposób funkcjonalnie równoważny beknięciu lub pierdnięciu. Manaty, będąc ssakami z funkcjonalnym przewodem jelitowym, produkują znaczny gaz jelitowy jako produkt uboczny swojej włóknistej, roślinnej diety. Badania nad manatami zachodnioindyjskimi wykazały, że regulują one pływalność częściowo przez zatrzymywanie lub uwalnianie gazu jelitowego — faktycznie używając wzdęć jako mechanizmu kontroli głębokości. Manat z trudnościami trawiennymi może stać się mimowolnie bardziej pływalny i mieć trudność z nurkowaniem.
Nauka i dziedzictwo badania FRT śledzi
Badanie FRT śledzi zdobyło Nagrodę Ig Nobla z biologii w 2004 roku, przyznawaną corocznie za badania, które „śmieszą ludzi, a potem skłaniają do myślenia”. Ig Nobel bywa lekceważony jako czysto komediowy, ale leżące u podstaw badanie było recenzowane, metodologicznie solidne i opublikowane w wysoko punktowanym czasopiśmie. Zostało następnie zacytowane w ponad 150 pracach naukowych o akustyce ryb, komunikacji podwodnej i zachowaniu ławicowym. Odkrycie FRT ma też praktyczne implikacje dla akustycznego monitoringu podwodnego: łodzie podwodne i statki badawcze polegające na sonarze nauczyły się, że duże ławice śledzi mogą wytwarzać wykrywalne sygnatury akustyczne, co historycznie prowadziło do fałszywych odczytów w operacjach morskich. Szwedzka marynarka najwyraźniej przez lata badała niewyjaśnione dźwięki podwodne, zanim pojawiło się wyjaśnienie ze śledziami.
Czy wiesz, że?
- Badanie FRT śledzi zdobyło Nagrodę Ig Nobla z biologii w 2004 roku — przyznawaną za badania, które najpierw śmieszą, potem skłaniają do myślenia.
- Manaty używają zatrzymywania i uwalniania gazu jelitowego jako częściowego mechanizmu kontroli pływalności.
- Dźwięki FRT śledzi powstają z pęcherza pławnego przez przewód odbytowy, a nie z fermentacji jelitowej.
- Szwedzka marynarka przez lata badała tajemnicze dźwięki podwodne, później przypisane wzdęciom śledzi.
Ciekawostka
Badacze, którzy odkryli FRT śledzi, nazwali swoje zjawisko akustyczne akronimem celowo. Zapytany o to w późniejszym wywiadzie główny autor Ben Wilson potwierdził, że nazwa była zamierzona i pomogła artykułowi zwrócić uwagę — rzadki przypadek, gdy naukowa gra słów o wzdęciach popchnęła dziedzinę naprzód.
Źródła
- Wilson, B. et al. (2004). Pacific and Atlantic herring produce burst pulse sounds. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences, 271(Suppl 3), S95–S97.
- Dunning, D.J. et al. (1992). Alewives avoid the underwater sounds produced by a moving vessel. North American Journal of Fisheries Management, 12(4), 724–733.
- Reynolds, J.E. & Rommel, S.A. (1996). Structure and function of the gastrointestinal tract of the Florida manatee, Trichechus manatus latirostris. Anatomical Record, 245(3), 539–558.
- Popper, A.N. & Fay, R.R. (2011). Rethinking sound detection by fishes. Hearing Research, 273(1–2), 25–36.