Πως Ακούν Τα Ψάρια Τους Ήχους ;

[dpap]

Πως ακούν τα ψάρια τους ήχους ;

 

Ο ήχος παίζει σημαντικό ρόλο στο θαλάσσιο περιβάλλον και τα ψάρια ανέπτυξαν αισθητήριους μηχανισμούς για την ανίχνευση, τον εντοπισμό και την αποκωδικοποίηση των ήχων. Τα δύο ανεξάρτητα αισθητήρια συστήματα που χρησιμοποιούν τα ψάρια είναι το «εσωτερικό αυτί» και σε μικρότερο βαθμό, το μηχανικό αισθητήριο σύστημα «πλευρική γραμμή», το οποίο συνήθως χρησιμοποιείται για να ανιχνεύσει δονήσεις και την ροή του νερού.

Μια ενδιαφέρουσα ερώτηση, είναι : Γιατί εξελίχθηκε η ακοή ; Ενώ ο ήχος χρησιμεύει για την επικοινωνία, είναι πιθανό ότι η ακοή εξελίχθηκε για να βοηθήσει τα ζώα να μάθουν το περιβάλλον τους. Αν λάβουμε υπ όψιν όλες τις αισθήσεις που διαθέτει ένα ζώο, γίνεται ξεκάθαρο, ότι κάθε μια από αυτές παρέχει έναν συγκεκριμένο τύπο πληροφορίας και έτσι, κάθε αίσθηση έχει έναν ξεχωριστό ρόλο ο οποίο επιτρέπει στο ζώο να επιβιώσει και να ευδοκιμήσει στο περιβάλλον του. Για παράδειγμα, τα χημικά σήματα διαρκούν περισσότερο (ειδικά στον αέρα) αλλά δεν παρέχουν πληροφορίες σχετικά με την κατεύθυνση. Λειτουργούν καλύτερα, όταν το ζώο που λαμβάνει το σήμα, είναι πολύ κοντά στην πηγή. Παρομοίως, η αφή είναι χρήσιμη, μόνο όταν το ζώο είναι πολύ κοντά στο ερέθισμα. Η όραση, μπορεί να δώσει πληροφορίες για αντικείμενα που βρίσκονται σε μεγάλη απόσταση, αλλά αυτό προϋποθέτει, ότι το ζώο κοιτάει απευθείας το αντικείμενο. Σε περιβάλλοντα με λίγο φως ή τη νύχτα, η όραση δεν δουλεύει καλά, σε αντίθεση με τον ήχο που προσφέρει στα ζώα πληροφορίες, για αντικείμενα, που βρίσκονται πολύ μακρυά και σε όλες τις διευθύνσεις. Με άλλα λόγια, ο ήχος παρέχει στο ζώο μια «τρισδιάστατη όψη» του κόσμου του, η οποία δεν παρεμποδίζεται από ρεύματα, επίπεδα φωτισμού, ακόμα και από την παρουσία άλλων αντικειμένων.

Πραγματικά, αν αναλογιστείτε για το ποια από τις αισθήσεις σας, σας δίνει την ευρύτερη εικόνα του περιβάλλοντός σας, θα διαπιστώσετε, ότι είναι η ακοή και όχι η όραση. Ενώ η όραση είναι πολύ σημαντική, όταν περπατάτε σε ένα σκοτεινό δωμάτιο, μπορείτε να αντιληφθείτε πολλά πράγματα από του ήχους που ακούτε, παρόλο που δεν μπορείτε να δείτε τίποτα. Το ίδιο ισχύει και για τα ψάρια και τα υπόλοιπα ζώα – παίρνουν πολλές πληροφορίες για την «ακουστική σκηνή» μέσω της αίσθησης της ακοής. Έτσι γίνεται ξεκάθαρο, ότι η ακοή εξελίχθηκε πολύ νωρίς στην ιστορία των σπονδυλωτών, παρέχοντας στα ψάρια τη δυνατότητα να πάθουν πολλά πράγματα για το περιβάλλον τους, πράγμα που δεν θα ήταν δυνατό με τις υπόλοιπες αισθήσεις. Πολύ αργότερα, με την εξέλιξη της δυνατότητας παραγωγής ήχων, η ακοή έγινε χρήσιμη για την επικοινωνία.

 

 

 

 

 

Το εσωτερικό αυτί

Τα σώματα των ψαριών, έχουν περίπου την ίδια πυκνότητα με το νερό, έτσι ο ήχος τα διαπερνά, καθώς αυτά κινούνται σε συνάρτηση με το ηχητικό κύμα. Τα ψάρια έχουν κάποια κόκαλα στο εσωτερικό αυτί, τα οποία ονομάζονται  ωτόλιθοι και έχουν μεγαλύτερη πυκνότητα από το νερό και από το σώμα τους. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα, τα κόκαλα του αυτιού, να κινούνται πιο αργά σε σχέση με το υπόλοιπο του ψαριού, σε κάποιο ηχητικό ερέθισμα. Αυτή η διαφορά της κίνησης του σώματος του ψαριού και των ωτόλιθων, λυγίζουν, ή μετατοπίζουν τους κροσσούς (κάτι σαν βλεφαρίδες) των τριχοειδών κυττάρων, τα οποία βρίσκονται στο εσωτερικό αυτί. Αυτή η διαφορική κίνηση μεταξύ των αισθητήριων κυττάρων και των ωτόλιθων, μεταφράζεται από τον εγκέφαλο ως ήχος. Οι ωτόλιθοι αποτελούνται από ανθρακικό ασβέστιο και το σχήμα και το μέγεθος  ποικίλει αρκετά ανάμεσα στα διάφορα είδη.

 

 

Στις φωτογραφίες, βλέπουμε το αριστερό και το δεξί αυτό ενός  blue antimora (Antimora rostrata). Στην δεξιά εικόνα, μπορείτε να διακρίνετε τους τρεις  ωτόλιθους  ως λευκά αντικείμενα. Ο ωτόλιθος σε σχήμα σάκου, στο συγκεκριμένο είδος, είναι πολύ μεγάλος και βαρύς. Copyright Xiaohong Deng, Neuroscience and Cognitive Science Program, University of Maryland. www.life.umd.edu/biology/popperlab/research/deepsea.htm

 

Η ευαισθησία στους ήχους, διαφέρει από είδος σε είδος. Ένας παράγοντας που παίζει σημαντικό ρόλο, είναι η εγγύτητα του εσωτερικού αυτιού, με την νηκτική κύστη. Η πυκνότητα του αεριού μέσα στη νηκτική κύστη, μπορεί να συμπιεστεί εύκολα από τα ηχητικά κύματα. Ο όγκος της νηκτικής κύστης αλλάζει κυκλικά αντιδρώντας στα διερχόμενα ηχητικά κύματα. Εάν οι κινήσεις της νηκτικής κύστης μεταφέρονται στο αυτί, τότε διεγείρονται τα τριχοειδή κύτταρα. Τα είδη που δεν έχουν νηκτική κύστη (π.χ. ελασμοβράγχιοι), ή αυτά που έχουν μικρή νηκτική κύστη , ή αυτά που έχουν κύστη η οποία δεν είναι κοντά στο εσωτερικό αυτί, τείνουν να μην έχουν καλή ακουστική ευαισθησία και γενικά να μην ακούν ήχους πάνω από  1khz.  Στην αντίθετη περίπτωση, τα ψάρια που έχουν την νηκτική κύστη κοντά στο εσωτερικό αυτί, ή είναι συνδεδεμένη με το εσωτερικό αυτί, έχουν αυξημένη ακουστική ευαισθησία. Τέτοια ψάρια, μπορούν να ακούσουν ήχους μέχρι και 3khz.

Πολλοί τύποι αυτών των συνδέσεων της νηκτικής κύστης με το εσωτερικό αυτί υπάρχουν στα ψάρια τα οποία ονομάζουμε othophysan. (π.χ. τα carps, minnows, catfishes, and characins , δηλαδή η πλειοψηφία των ψαριών γλυκού νερού παγκοσμίως). Η νηκτική κύστη σε αυτά τα ψάρια, είναι συνδεδεμένη με το εσωτερικό αυτί με τη βοήθεια μιας σειράς από κόκαλα, τα οποία ονομάζονται οστάρια Weberian. Πρόκειται για ειδικά διαμορφωμένα κόκαλα της σπονδυλικής στήλης. Τα οστάρια Weberian, πιστεύεται ότι διευκολύνουν τη μετάδοση του ήχου και γενικά βελτιστοποιούν την ακουστική ευαισθησία. Για παράδειγμα ένα χρυσόψαρο, μπορεί να ακούσει ήχους μέχρι 4khz και η ακοή είναι μέγιστη σε συχνότητες 500 με 800 hz.

 

 

Το σύστημα της πλευρικής γραμμής

Τα ηχητικά κύματα που διαπερνούν το νερό, δημιουργούν κίνηση των σωματιδίων, που βρίσκονται κοντά στην πηγή του ήχου. Τα ψάρια έχουν κάποια όργανα, τα οποία ονομάζονται νευρομαστοί στο δέρμα τους ή μέσα σε κανάλια, κάτω από την επιφάνεια του δέρματος.  Οι νευρομαστοί αποτελούνται από τριχοειδή κύτταρα, όπως αυτά του εσωτερικού αυτιού. Εντοπίζουν σχετική κίνηση ανάμεσα στον εαυτό τους και το νερό που τα περιβάλει. Τα ψάρια χρησιμοποιούν το σύστημα της πλευρικής γραμμής για να εντοπίσουν ακουστικά σήματα σε απόσταση ίση με ένα ή δύο μηκών σώματος  και σε χαμηλές συχνότητες. (κάτω από 160 με 200 Hz).

Οι νευρομαστοί βρίσκονται είτε στο δέρμα (επιφανειακοί νευρομαστοί) είτε μέσα σε κανάλια, στο σώμα και στο κεφάλι. Στα κανάλια της πλευρικής γραμμής, οι νευρομαστοί είναι σε σειρά, με έναν νευρομαστό να βρίσκεται ανάμεσα δύο γειτονικούς πόρους. Οι πόροι συνδέουν το εξωτερικό περιβάλλον με το υγρό που βρίσκεται μέσα στα κανάλια της πλευρικής γραμμής, το οποίο εντοπίζει της κινήσεις του νερού. Οι κροσσοί (βλεφαρίδες) όλων των τριχοειδών κυττάρων των νευρομαστών,  είναι βυθισμένοι σε έναν θόλο με ζελατινοειδές υγρό. Οι κινήσεις του νερού, μέσα στο κανάλι, που προκαλούνται από κινήσεις του νερού έξω από αυτό, μετατοπίζουν τους κροσσούς (βλεφαρίδες) των τριχοειδών αγγείων και έτσι ειδοποιούν το ψάρι για κινήσεις που γίνονται κοντά σε αυτό.

 

Έχετε παρατηρήσει ποτέ τα ψάρια να κολυμπούν σε κοπάδια ; Όλα τα ψάρια φαίνεται ότι κινούνται ταυτόχρονα προς στην ίδια κατεύθυνση σαν ένα σώμα. Οι συντονισμένες κινήσεις των ψαριών, είναι το αποτέλεσμα των πληροφοριών που παίρνουν για την ροή του νερού από τα σύστημα πλευρικής γραμμής. Όταν ένα ψάρι κινείται προς μια κατεύθυνση, δημιουργεί ένα ρεύμα νερού, το οποίο παρέχει πληροφορίες στο ψάρι που βρίσκεται ακριβώς δίπλα του και πίσω του. Κάθε ψάρι του σμήνους, είναι σε θέση να χρησιμοποιήσει αυτέ ς τις πληροφορίες, ώστε να διατηρήσει με ακρίβεια την θέση του, σε ένα σμήνος που κινείται γρήγορα.

 

Πηγές :

• Evans, H. D. 1998, "The physiology of fishes second edition." CRC Press, New York. 
• Fay, R.R. and Popper, A.N. 2000, "Evolution of hearing in vertebrates: The inner ears and processing." Hearing Research 149: 1-10. 
• Mann, D.A., Lu, Z. and Popper, A.N. 1997, "A clupeid fish can detect ultrasound." Nature 389(6649): 341. 
• Popper, A. N. and Fay, R.R. 1993, "Sound detection and processing by fish: critical review and major research questions." Brain, Behavior and Evolution 41: 14-38. 
• Popper, A.N., Fay, R.R., Platt, C. and Sand, O. 2003, "Sound detection mechanisms and capabilities of teleost fishes." In: Sensory Processing in Aquatic Environments (eds. S.P. Collin and N.J. Marshall). Springer-Verlag, New York, pp. 3-38. 
• Schuijf, A. and Hawkins, A.D. 1976, "Sound Reception in Fish." Development in aquaculture and fisheries science, Volume 5. Elsevier Scientific Publishing Company, Amsterdam. 
• Tavolga, W.N. 1976, "Sound Reception in Fishes." Benchmark Papers in Animal Behavior V.7. Dowden, Hutchinson & Ross, Inc. 
• Webb, J.F. 1989, "Gross morphology and evolution of the mechanoreceptive lateral line system in teleost fishes." Brain, Behavior and Evolution 33: 34-53. 
• Webb, J.F. 2000, "Mechanosensory Lateral Line: Functional Morphology and Neuroanatomy." In: (G. Ostrander, ed.), pp. 236-244. Handbook of Experimental Animals -The Laboratory Fish. London, Academic Press. 
• http://www.dosits.org/

Επιπλέον πηγές :

• Dr. Arthur N. Popper, "Background on Fish Hearing." Aquatic Bioacoustics Laboratory, University of Maryland. (Link)
• Dr. Jacqueline F. Webb, Villanova University, "Sensory Biology of Coral Reef Butterflyfishes: The Laterophysic Connection."

[aka68]

Πολύ ενδιαφέρον θέμα, εύγε

Απίθανη φύση

[reaperburner]

Μπράβο για το θέμα πολύ καλή δούλεια και πολλές χρήσιμες πληροφορίες.(καθώς υπάρχουν και drums στο σπίτι).

[rastafarian]

Εισαι ωραιος ρε Μητσο!Ωραιο θεμα φιλε!

[albino]

[dpap]

Το άρθρο είναι μετάφραση, δεν έχω προσθέσει τίποτα από δική μου εμπειρία. Μου κίνησε το ενδιαφέρον ένα θέμα που είχε ανοίξει εδώ και μετά από ψάξιμο έπεσα πάνω σε αυτό το άρθρο.

Αν έχετε να συμπληρώσετε δικές σας εμπειρίες, να το κάνετε !

[adlib]

Ωραίος Δημήτρη!!

[Rik]

Up!

:-)