Tak w 1929 roku przyszły noblista Karl von Frisch (był Austriakiem, nagrodę Nobla dostał wraz z Konradem Lorentzem w 1976 w dziedzinie fizjologii i medycyny za badania nad komunikacją pszczół) badał słyszenie ludzi i ryb, sumików karłowatych i strzebli potokowych, w takich samych warunkach. W 120-metrowym korytarzu Uniwersytetu Monachijskiego, w różnej odległości od akwarium umieszczano źródło dźwięku i ludzie słyszeli gwizd z odległości 50 m, sumiki 65 m a strzeble 75 m.
Ale badania nad słyszeniem ryb rozpoczęły się dużo wcześniej, pionierem był niemiecki anatom, fizjolog i psycholog Ernst Heinrich Weber, który w 1819 r. opisał układ wzmacniający dźwięki u ryb kostnoszkieletowych, nazywany dzisiaj aparatem Webera.
Jak każdy wie (wie, bo ma) ucho ludzkie składa się z ucha wewnętrznego zawierającego błędnik i ślimak, ucha środkowego zawierającego kosteczki słuchowe (strzemiączko młoteczek i kowadełko) i bębenek, oraz wątpliwej urody ucha zewnętrznego.
Ryby mają taki jak my, ludzie, błędnik zbudowany z trzech prostopadłych do siebie kanałów półkolistych połączonych u podstawy pęchrzykowatą przestrzenią – woreczkiem i łagiewką. W nich znajdują się twarde struktury – otolity noszące urocze nazwy: kamyczek, strzałka i gwiazdka. Na tym podobieństwa się kończą, tylko my, ssaki, jesteśmy dumnymi posiadaczami zwiniętego ślimaka, a dla ryb zaczynają się problemy. Nie ma ślimaka, nie ma bębenka, nie ma miejsc o wyraźnej granicy środowisk o różnej sprężystości, które by zaburzały rozchodzenie się fali dźwiękowej i te zmiany ciśnienia i gestości mogły być rejestrowane przez odpowiednie receptory. Ryba w środowisku wodnym jest akustycznie przezroczysta, w polu akustycznym porusza się równolegle do fal dźwiękowych, tylko otolity o dużej gęstości siłą bezwładności przetaczają się po powierzchni rzęsek czuciowych plamki łagiewki i umożliwiają słyszenie niskich dźwięków. Ale ryby chciałyby posłuchać także dźwięków wysokich, tym bardziej, że nasz znajomy przyszły laureat nagrody Nobla Karl von Frisch miał w akwarium sumika karłowatego o imieniu Xavier i gwizdał na niego przy karmieniu, na co Xavier reagował entuzjastycznie i przypływał na posiłek.
U dużej grupy ryb zwanych otwartopęcherzowymi, do której należą m.in. sumokształtne i karpiokształtne, wyewoluował aparat Webera wzmacniający dźwięki i umożliwiający słyszenie wyższych tonacji. Określenie otwartopęcherzowe oznacza, że ryby te mają otwarte połączenie pęcherza pławnego z przełykiem. Aparat Webera wykorzystuje przednią napiętą ścianę pęcherza pławnego jako membranę, której drgania są przenoszone za pośrednictwem łańcucha połączonych więzadłami kosteczek do błędnika. Kosteczek jest najczęściej 4 i noszą nazwy: kość czółenka (scaphium), kostka ryglowa (claustrum), kostka wstawkowa (intercalarium)) i trójdzielna (tripus). Brzmi znajomo? Membrana pęcherza pławnego, kosteczki słuchowe… trochę jak ucho środkowe ssaków/ludzi. I tak w istocie jest. Funkcjonalnie aparat Webera pełni rolę ucha środkowego wyższych kręgowców, ale filogenetycznie wywodzą się z zupełnie innych struktur – nasze kosteczki słuchowe wywodzą się z łuków skrzelowych a rybie kosteczki Webera z kręgów kręgosłupa. Fascynujący przykład konwergencji w ewolucji.
Ale wracając do moich ukochanych sumów, które mają najlepszy słuch spośród wszystkich rodzajów ryb… no może z wyjątkiem śledzi, które słyszą ultradźwięki, ale czy ktoś rozmawiał ze śledziem? Dlatego też większość badań nad słuchem prowadzonych jest na sumach Pod koniec lat 90. podstawowe zdolności słuchowe były znane tylko u dwóch gatunków sumów, morskiego suma Ariopsis felis i sumika karłowatego. Obecnie zdolności słyszenia zostały zmierzone u 28 gatunków sumów z 13 rodzin. Wszystkie gatunki sumów mają w pełni funkcjonalny aparat Webera, istnieje jednak duże zróżnicowanie wielkości i budowy pęcherza pławnego i liczby kosteczek, co przekłada się na możliwości słuchowe. Niektóre sumy mają duże, nieosłonięte (wolne) pęcherze i 4 kosteczki i należą do nich np. Ariidae, Pseudopimelodidae, Malapteruridae i Heptapteridae, a niektóre mają niewielkie parzyste pęcherze położone po obu stronach kręgosłupa i otoczone kapsułami kostnymi wywodzącymi się z kości czaszki i kręgów i do nich należą gatunki z rodzin Loricariidae mające 2 kosteczki i Callichthyidae z 1 kosteczką, czyli nasze akwariowe zbrojniki i kiryski. Okazuje się, że wielkość ma znaczenie i ryby z małymi zamkniętymi pęcherzami słyszą gorzej i mają wyższe progi słyszenia zwłaszcza przy wyższych częstotliwościach. Muszę się jednak pochwalić, ryby z rodziny Doradidae, do której należy jedna z moich ukochanych ryb wszechczasów Agamyxis pectinifrons, mają duże, wolne, pojedyncze pęcherze pławne i słyszą znakomicie.
Tak więc następnym razem, kiedy będziecie rozmawiać ze swoimi rybkami, one będą słyszeć was przy pomocy pęcherza pławnego, aparatu Webera i błędnika, a Wy będziecie je słyszeć (albo i nie) przy pomocy analogicznych struktur bębenka, ucha środkowego i wewnętrznego (błędnika i ślimaka).
Pisząc ten post korzystałam w głównej mierze z arcyciekawego artykułu Ladich, F. (2023). Hearing in catfishes: 200 years of research. Fish and Fisheries, 24, 618– 634. https://doi.org/10.1111/faf.12751 , do lektury którego serdecznie zachęcam, bo jest tam jeszcze dużo więcej ciekawych informacji.
Spróbuję chyba z ciekawości wywoływać bojowniki z krzaków.