رفتار و فیزیولوژی تولید صوت در ماهیان

مقدمه

تولید صداهای ناگهانی می­تواند سبب ترساندن شکارچی و تردید آن شده و امکان فرار ماهی را فراهم ­آورد. حتی ممکن است سبب جذب شکارچیان بزرگتر شود؛ زمانی که شکارچی کوچکی شکاری را در دهان دارد، برای فرار از شکارچیان بزرگتری که جذب آن شده­اند احتمالاً شکار خود را رها خواهد کرد. تولید این صداها همانند علامت هشداری برای سایر افراد همنوع نیز می­باشد که می­تواند آن­ها را از حضور شکارچی آگاه سازد.

فیزیولوژی تولید صدا در ماهیان

کیسه­شنا و عضلات صوتی

کیسه شنا اندامی است که در تنفس، تولید صدا و دریافت اصوات در برخی از ماهیان نقش دارد. ماهیان با استفاده از ماهیچه­ هایی که بر روی یا نزدیک کیسه شنا وجود دارند و عضلات صوتی، صداهای طبل­مانند تولید می­کنند.  عضلات صوتی کیسه شنا ماهیان، سریع­ترین ماهیچه ­ها در میان ماهیچه­ های مهره­ داران بوده و دارای فیبرهایی با سازگاری­های متعدد بیوشیمیایی و ساختاری برای سرعت هستند. ماهیچه­ های صوتی به دو شکل ­اند: متشکل از رشته­ ها یا فیبرهای قرمز (دارای میتوکندری­های متعدد و محتوی گلیکوژن بالا) و فیبرهای سفید.

کیسه­ شنا در انواع مختلفی از صداهای تولیدشده توسط ماهیان نقش دارد. عضلات کیسه­شنا که در تولید صوت به­کار گرفته می­شوند به دو صورت درونی و بیرونی هستند؛ ماهیچه­های صوتی درونی به­ طور کامل به دیواره کیسه­ شنا متصل شده ­اند. ماهیچه­ های صوتی بیرونی منشا متفاوتی دارند که از سایر اجزای اسکلتی منشا می­گیرند. صداها اغلب به وسیله عملکرد اختصاصی ماهیچه های مخطط سریع منقبض شونده، تولید می شوند. صداها در برخی از گونه های ماهیان به صورت کاملا اختصاصی ست:

صداهای تولید شده به واسطه کیسه شنا، فرکانس پایه با رنج ۷۵ تا ۳۰۰ هرتز دارند، که به سرعت انقباض ماهیچه­ای مربوط می­شود، این سرعت بسیار زیاد عضلات کیسه شنا، ناشی از سرعت استراحت بسیار سریع آن­هاست. این ویژگی، از سازگاری­های متعدد مورفولوژیکی و بیوشیمیایی ناشی می­شود؛ به عنوان مثال، وجود ایزوفرم­های پروتئین تخصص­یافته منحصربه فردی که به فرآیند استراحت کمک می­کند (ایزوفرم پاراآلبومین، که در واقع، آلبومین باند شده با کلسیم است و وزن مولکولی پایینی دارد)، غلظت بالای محتویات سلولی (میتوکندری­های بیشتر)، فیبرها و میوفیبریل­های نازک­تر عضلات صوتی، شبکه سارکوپلاسیمی توسعه­یافته پیچیده و نزدیک­تر بودن آن­ها به رگ­های خونی. مجموعه این ویژگی­ها، می­تواند سبب جریان سریع متابولیت­ها و کلسیم شود.

مهره­ها و اجزای اسکلتی

منطقه خلفی کیسه شنا، دراز و باریک بوده و به مهره­های شکمی متصل می­شود. منفذ کیسه شنا به شکل قطره اشکی در هر طرف قرار دارد، و  بخشی از بافت کیسه به دو قسمت از ناحیه پشتی متصل شده­است. جفت عضلات صوتی از دیواره بالایی چشم (حدقه) تا وجه پیشین کیسه شنا در جلوی منفذ کیسه شنا کشیده شده­ اند. این عضلات ساختار حلزونی را ایجاد می­کنند. میوفیبریل­های مرکزی به صورت مستقیم و خطی ­اند، در حالی که میوفیبریل­های پیرامونی بیشتر پیچ­خورده ­اند.

فرآیند تولید صدا در ناحیه ۶ مهره اول رخ می­دهد. مهره های اول و دوم فاقد دنده هستند، اما هر کدام دارای استخوان­های بین عضلانی­انــد که به کمــان عصبی متصـل می شوند. دو مهره اول دارای دنده های فوق عصبی هستند، که در تمام جهات قابلیت حرکت داشته و توسط یک تاندون انتهایی به کیسه شنا متصل می­شود. دنده های فوق عصبی، دنده هایی هستند که در ابتدای ستون فقرات بوده و نسبت به دنده­های دیگر، بالاتر قرار دارند. مهره سوم دارای یک صفحه استخوانی پهن است، که به کیسه شنا متصل شده و به چهارمین مهره متصل می­شود. دنده­ ها از جسم مهره های ۳ تا ۵ و بخش کوتاه مهره ششم، مفصل می شوند. هر دنده دارای ۳ رباط است و در این بخش زردپی­هایی هم وجود دارند که تشخیص آنها از رباط­ها مشکل است. به نظر می رسد، بخش جلویی-پشتی کیسه شنا به دلیل کمتر شدن ضخامت لایه پوششی نازک تر می­باشد. باحرکات جلو و عقب دنده ها به طور همزمان، غشای خارجی کیسه ­شنا نیز به حرکت درمی­آید. انقباض­های عضلات صوتی، استخوان­های درون ماهیچه­ای، دنده­ها و رباط­های کیسه­شنا را به حرکت در می­آورد. در طول دوره انبساط عضلات، رباط­ها و زردپی­ها به بازگرداندن مجموعه به حالت اول نقش دارند.

در مطالعه ای که بر روی ماهیان Carapid انجام شد مشخص شد: این ماهیان با مکانیسم پیچیده کیسه شنا صدا تولید می کنند، که شامل اجزای اسکلتی و رشته های ماهیچه ای صوتی خارجی با ساختار میوفیبری حلزونی خاصی است؛ وقتی ماهیچه های صوتی منقبض می شوند، کششی در قسمت قدامی کیسه شنا ایجاد و درنتیجه آن یک روزنه باریکی اتساع می­ یابد. زمانی که سیستم در حال کشش، رها می شود و روزنه متسع شده به حالت اولیه خود بازمی گردد صـدا تولید می شود.

مجاورت نزدیک اندام صوتی مازماهی­ها یا گورامی­ها به حفره فوق آبششی، که برای تنفس هوایی به­کار می­رود، حاکی از آن است که این حفره مملو از هوا ممکن است رزونانس یا ارتعاش صدای تولید شده را افزایش می­دهد.

در ماهیان با افزایش اندازه بدن فرکانس صوت تولید شده کاهش می یابد؛ چرا که نوسان صدا، تحت تاثیر مقاومت عضلات در برابر خستگی می ­باشد.

حفاظت و شناسایی ماهیان با استفاده از صداها:

ماهیان خانواده شوریده ماهیان را Drums  (طبل) نیز می ­نامند که این نام آن­ها مشتق ­شده از صفت تولیدکننده صوت است که حاصل ارتعاش ماهیچه­های متصل به کیسه­شنا است. ماهیان این خانواده به علت توانایی شان در تولید صداهای کلاغ مانند و طبل مانند معروف­اند. برای شناخت و شناسایی محل های تخم ریزی شوریده­ماهیان و حفاظت از آن­ها می­توان از صداهایشان استفاده نمود. این ماهیان صداهای خاص گونه­ای دارند، که به رفتار تولید مثلی آن­ها مربوط می­باشد. اغلب این صداها در فصل تولیدمثل تولید می شود و صداها از غروب آفتاب  تا نیمه های شب به گوش می­رسد. در پژوهشی، ماهی Kathla axillarisبه عنوان مطالعه موردی در نظر گرفته شد. در این ماهیان، افراد با تشخیص این صداها قادر به برقراری ارتباط به هنگام رفتارهای تولید مثلی و تخم ریزی بودند. این صداها می­تواند شاخصی جهت تشخیص و شناسایی مناطق تخم ریزی این ماهیان باشد. البته این ماهیان به هنگام رفتارهای تهاجمی نیز صدا تولیـد می کنند. در این مطالعه مشخص شد اعضای این گونه قادر به تولید صداهای قوی، در محدوده کمتر از ۵۰ تا ۵۰۰ هرتز، به کمک عضلات خاص کیسه شنای خود می­باشند.

در مطالعه جنس های (Holocentrus, Myripristis, Neoniphon, Sargocentron) از خانواده Holocentridae که از ماهیان تولید کننده صوت در مناطق مرجانی اند مشخص شد صداهای تولید شده در محدوده ۸۰ تا ۱۱۰ هرتزاند. بررسی­های بیشتر بر روی ماهی  Holocentrus rufusنشان داد که صداها در نتیجه انقباض دوطرفه جفت عضلات قرار گرفته بر روی جمجمه و دنده های ردیف اول که به بخش جلـــویی کیسه شنا مرتبط اند تولید می شود. ســرعت انقباض ماهیچه هـا به ســرعت تحریک پایانه های عصبی آکسون های تحریک کننده و وضعیت عضلات صوتی بستگی دارد که فرکانس اساسی صدا را در این گونه ها تعیین می کند.

نتیجه گیری

انواع مختلفی از صداها در میان ماهیان وجود دارد، که به فیزیولوژی تولید آن بازمی­گردد. در این زمینه، کیسه شنا و عضلات مربوط به آن نقش عمده­ای ایفا می­کنند. تولید صدا در ماهیان همانند سایر جانداران حایز اهمیت است. وجود ارتباط میان اعضای گونه­ها، به ویژه در ماهیانی که به صورت دسته جمعی زندگی می کند، حیاتی ست.

وجود آواهای خاص گونه­ ای می­تواند در شناسایی و حفاظت گونه­ های مختلف ماهیان سودمند واقع شود. بسیاری از این ماهیان در فصول تولیدمثل، صداهایی برای برقراری ارتباط با جنس مخالف و قلمروطلبی تولید می­کنند، فرآیند حفاظت از مناطق تولیدمثل آن­ها و ماهیان درحال تولید مثل، پیامی ست که این صداها برای انسان می­توانند داشته باشند.