O tym, że środowiska wodne rzadko są ciche, wiedziano od dawna. Ale jak to jest z rybami? Mają głos?

Mają. Dokonałam krótkiego przeglądu literatury i według najnowszych danych nawet tysiąc spośród ponad 33 tys. gatunków ryb może wytwarzać dźwięki. Wykazano, że ryby są największą grupą wśród kręgowców wytwarzającą dźwięki. Zatem, ryby z pewnością nie są nieme, można się o tym przekonać, korzystając na przykład z internetowej bazy (FishSounds). Aktywne dźwiękowo gatunki zamieszkują w prawie każdym regionie na świecie i należą m.in. do takich rodzin jak: jesiotrowate, węgorzokształtne, samogłowy, łososiowate, babkowate, sumokształtne, pielęgnicowate.

W jaki sposób ryby wydają dźwięki?

Ryby mogą generować sygnały akustyczne pasywnie lub aktywnie. Pasywnie „mechanicznie” generują dźwięki jako produkty uboczne żerowania, przemieszczania się lub innych funkcji życiowych. Aktywna „biologiczna” produkcja dźwięku wiąże się z wykorzystaniem narządów, przystosowanych do wytwarzania sygnałów akustycznych. Oba rodzaje sygnałów mogą mieć znaczenie biologiczne, np. rozdymka północna jest biernie „informowana” o miejscu żerowania przez odgłosy żucia innych osobników swojego gatunku. Duża liczba gatunków ryb wydających dźwięki świadczy o tym, że są one przez nie wydawane celowo i służą do porozumiewania się, czemu sprzyja środowisko wodne. Woda jest prawie 800 razy gęstsza od powietrza i fale dźwiękowe rozchodzą się tutaj nawet pięć razy szybciej. Większość dźwięków wytwarzanych przez ryby ma niską częstotliwość, zwykle znacznie poniżej 1000 Hz. Liczne gatunki, niekiedy całe rodzaje czy rodziny, mają specjalne narządy, za pomocą których wydają dźwięki.

Jak powstają dźwięki wydawane przez ryby?

Aktywna wokalizacja większości gatunków jest unikalna i dla każdego z nich specyficzna. Ryby wydają różne rodzaje dźwięków, wykorzystując różne mechanizmy i z różnych powodów. Są to piski, jęki, trzaskanie, pukanie, gdakanie, chrząkanie, warczenie, bębnienie, dudnienie. Dźwięki wydaje wiele ważnych gospodarczo gatunków ryb, np. dorsz atlantycki i plamiak oraz wiele gatunków z rodziny kulbinowatych, które rechoczą i bębnią. Ryby wydające dźwięki mają struktury kostne, które mogą pocierać o siebie lub nimi klikać. Inne zaś używają pęcherza pławnego jak bębna. Nietypowy sposób komunikacji przejawiają śledzie, wydając dźwięki o wysokich częstotliwościach za pomocą pęcherzyków powietrza, które wypuszczają… odbytem.

Do aktywnych wokalizacji najczęściej używanym narządem jest pęcherz pławny. Ten błoniasty worek, wypełniony powietrzem, przede wszystkim reguluje pływalność ryb w wodzie. Odgrywa także rolę w układzie słuchowym ryb. Pęcherz pławny może funkcjonować jako rzeczywisty generator dźwięku lub jako wzmacniacz dźwięków wytwarzanych przez inne części ciała, np. obręcz piersiową, promienie płetw, różne kości lub zęby. Często dźwięki wzmacniane przez pęcherz generowane są przez zęby gardłowe, charakterystyczne m.in. dla ryb karpiokształtnych.

Jak ryby wydają dźwięki za pomocą pęcherza pławnego?

Poprzez nagły skurcz mięśni szkieletowych związany np. z gwałtownym przyspieszeniem czy zmianami kierunku poruszania się. Wibracje pęcherza pławnego mogą być inicjowane za pomocą wyspecjalizowanych mięśni, niekiedy w połączeniu ze zmodyfikowanymi kośćmi. Mięśnie „dźwiękowe” mogą być osadzone bezpośrednio w ścianie pęcherza pławnego, np. u kurkowatych, lub mogą występować w postaci mięśni „bębnienia” zewnętrznie związanych z pęcherzem pławnym, np. u kulbinowatych. W ten sposób porozumiewają się znane ze swojej hałaśliwości ryby z rodziny batrachowatych, wydające głośny żabi rechot, a niektóre dźwięk podobny do syreny mgłowej.

W jaki sposób wytwarzają dźwięki kośćmi?

Ten sposób wytwarzania dźwięków nazywamy strydulacją. To uderzanie lub pocieranie o siebie twardych części szkieletu lub zębów. Podobną technikę stosują np. świerszcze do wydawania dźwięków. U ryb strydulacja często występuje podczas jedzenia, gdy zęby szczękowe lub zęby gardłowe zgrzytają pocierane o siebie. Dźwięki te mogą być modyfikowane lub wzmacniane przez pęcherz pławny, np. u okoniokształtnych z rodziny luszczowatych. Do „gadatliwych” w ten sposób należą też gatunki z rodziny sumowatych oraz koniki morskie z rodziny igliczniowatych. Sumy morskie wydają piskliwy dźwięk dzięki pocieraniu kolca w płetwie piersiowej o obręcz barkową; powstałe dźwięki są słyszane przez wędkarzy. Rogatnice wywołują wibracje pęcherza pławnego zewnętrznie, rytmicznie uderzając płetwą o powierzchnię ciała.

Pomysłowości w sposobach wytwarzania dźwięków im nie brakuje. To nie wszystko. Niekiedy ryby wytwarzają dźwięki w sposób hydrodynamiczny, gdy ryba szybko zmienia kierunek i/ lub prędkość. Te dźwięki są produktem ubocznym pływania i mają bardzo niską częstotliwość. Możliwe, że rekiny i inne morskie drapieżniki słyszą dźwięki hydrodynamiczne emitowane przez mniejsze ryby.

Jak słyszą ryby?

Wiele gatunków ryb ma dość zaawansowane zdolności słyszenia. Wykryto zbieżność szerokości pasma wokalizacji i szerokości pasma słyszenia. To wskazuje na wspólną ewolucję tych procesów. Fale dźwiękowe oraz wszelkie drgania wody, odbierane są przez ciało ryby, pęcherz pławny i następnie przekazywane są do ucha wewnętrznego. Szczególnie dobrze rozwinięty słuch mają m.in. karpie, sumy oraz większość gatunków ryb żyjących w ławicach. Najbardziej charakterystycznym jest narząd Webera – system kosteczek, który łączy pęcherz pławny z błędnikiem błoniastym (właściwym narządem słuchu), przekazując do niego drgania pęcherza pławnego. Narząd ten występuje u ok. 8 tys. gatunków ryb otwartopęcherzowych, takich jak: kąsaczokształtne, karpiokształtne, strętwokształtne, sumokształtne. Dotychczasowe badania wskazują, że zdolność do generowania dźwięków i komunikowania się nie dotyczy wszystkich przedstawicieli wymienionych tutaj taksonów; np. wśród dorszowatych występują także gatunki nieme. Osobniki z różnych populacji tego samego gatunku mogą niekiedy wytwarzać różne dźwięki, czego przykładem może być tau, gatunek morskiej ryby, oraz błazenki, które wytwarzają dźwięki podczas zalotów i odstraszają konkurentów od zajmowanego koralowca. Dźwięki wydawane przez ryby pod względem złożoności nie mogą równać się z dźwiękami zwierząt lądowych. Niemniej można określić pewne charakterystyczne dla gatunku i sytuacji cechy, np. czas trwania dźwięku, częstotliwość fal dźwiękowych, współczynnik powtarzalności itp. Ryby są w stanie rozpoznawać dźwięki emitowane przez przedstawicieli własnego gatunku. Na ich podstawie samice mogą wybrać właściwego partnera. Odrębność dźwięku blisko spokrewnionych i współbytujących gatunków może stanowić skuteczną barierę rozrodczą, co zapobiega powstawaniu mieszańców. Udokumentowano, że najgłośniejsze dźwięki emitują ryby podczas obrony terytorium lub też innych zachowań agresywnych oraz niekiedy podczas tarła, z czego znane są np. samce ropusznika świecącego.

O czym rozmawiają ryby?

Ponieważ dźwięk w wodzie przenosi się szybciej niż w powietrzu, ryby słyszą na większą odległość i mogą komunikować się szybciej niż przy pomocy innych zmysłów. Mogą wykorzystywać dźwięk do przekazywania informacji o reprodukcji, terytorium lub pożywieniu. Dźwięki wytwarzają w wielu różnych sytuacjach, takich jak karmienie, gody lub walka. Diabeł morski syczy i piszczy w sytuacjach stresowych, aby odstraszyć napastnika. Samice ryb (np. z batrachowatych) na słuch lokalizują i wybierają odpowiednich partnerów. Wokalizacje mogą być celowo wytwarzane jako sygnały odstraszające lub jako reakcja strachu, albo dla ochrony gniazda, jaj lub wylęgu przed drapieżnikami. Aktywna produkcja dźwięku u ryb może się znacznie różnić w czasie i przestrzeni. Wiele ryb staje się najbardziej gadatliwych w sezonie lęgowym i w nocy. Wydaje się pewne, że dźwięki służą do przekazywania informacji o środowiskowych i wewnętrznych stanach fizjologicznych. Te informacje są zakodowane w częstotliwości lub w długości sygnału, odstępach między sygnałami lub w rozkładzie częstotliwości harmonicznych. Prawdopodobnie sygnały akustyczne mogą być również wytwarzane w celach niekomunikacyjnych, takich jak orientacja w nowym środowisku, tj. prosta forma echolokacji. Klasycznym tego przykładem są kliknięcia wydawane przez konika morskiego po wprowadzeniu do nowego środowiska. Tau wydaje specyficzne dźwięki, różniące się od dźwięków wydawanych przez inne gatunki ryb. W okresie godowym samce oraz samice tau emitują krótkie, pojedyncze lub seryjne dźwięki. Natomiast samce opiekujące się potomstwem wydają długie donośne ryki.

Skoro ryby wytwarzają dźwięki, to ich wrogowie mogą to wykorzystywać.

Tak, ptaki, ssaki morskie, stawonogi w poszukiwaniu pożywienia „podsłuchują”. Czynią to także dla uniknięcia ryb-drapieżników. Odgłosy ryb ludzie wykorzystują do wykrywania i lokalizacji określonych gatunków, np. inwazyjnych, monitorowania tarła i identyfikacji ważnych siedlisk. Odgłosy ryb wydawane podczas spożywania pokarmu są przydatne do optymalizacji ich żywienia. Dźwięki o niskiej częstotliwości wytwarzane przez człowieka były wykorzystywane do wabienia lub straszenia ryb podczas połowów. Z kolei odgłosy tarła niektórych gatunków ważnych gospodarczo są wykorzystywane do ich lokalizacji. Niestety działalność człowieka, zanieczyszczenie hałasem, degradacja siedlisk i zmiana klimatu mają niekorzystny wpływ na zdolność ryb do wytwarzania i odbierania sygnałów niezbędnych do reprodukcji i przetrwania. To może mieć tragiczne skutki dla całych populacji ryb.

Rozmawiał Lech Kryszałowicz

Prof. dr hab. Alicja Boroń jest profesorem nauk biologicznych i inżynierem rybactwa śródlądowego. Jej zainteresowania związane są z cytogenetyką i ewolucją chromosomów, taksonomią i biologią zwierząt, głównie ryb. Bada ewolucję ryb drogą tworzenia naturalnych i indukowanych mieszańców i poliploidów. Autorka lub współautorka ponad 200 prac naukowych, w tym opracowania ryb w tomie „Zoologia. Szkarłupnie – płazy” (2015, red. Cz. Błaszak).

Artykuł ukazał się w lutowym wydaniu „Wiadomości Uniwersyteckich”. Inspiracją dla tematu numeru był obchodzony 21 lutego Międzynarodowy Dzień Języka Ojczystego. Z naukowczyniami i naukowcami UWM rozmawialiśmy więc m.in. o współczesnej polszczyźnie, nauce języków obcych, krajobrazie językowym Kortowa, językach programowania oraz sposobach komunikacji roślin i ryb.

W czasopiśmie znalazły się też artykuły o badaniach prowadzonych na Uniwersytecie i sukcesach naszych sportowców, podsumowanie finału WOŚP oraz wywiad ze zwyciężczynią plebiscytu Belfer UWM 2023.