Blitzlichtfische nutzen Biolumineszenz, um nachts zu schwärmen

Blitzlichtfische nutzen ihre biolumineszenten Organe, um nachts zu schwärmen – und nur wenige müssen aktiv blinken, um die Gruppe aufrechtzuerhalten, so eine am 14. August 2019 in der Open-Access-Zeitschrift PLOS ONE veröffentlichte Studie von David Gruber von der City University of New York, USA, und Kollegen.

Über 25 Prozent der Fischarten zeigen Schwarmverhalten (Individuen, die ihr Verhalten und ihre Orientierung synchronisieren); die meisten Fischschwärme zerstreuen sich jedoch bei geringen Lichtverhältnissen, und nächtliches Schwarmverhalten wurde bisher selten beobachtet. Gruber und Kollegen untersuchten das nächtliche Schwarmverhalten des Taschenlampenfisches Anomalops katoptron, der ungewöhnlicherweise sein eigenes Licht durch biolumineszente Bakterien in spezialisierten Organen unter seinen Augen erzeugen kann.

Während zweier Forschungsexpeditionen vor einer abgelegenen tropischen Insel auf den Salomonen in den Jahren 2013 und 2016 filmten die Autoren große Ansammlungen (Hunderte bis Tausende von Individuen) von Blitzlichtfischen bei Nacht mit Hilfe von Low-Light-Video. Die Aufnahmen zeigten, dass, sobald die Geschwindigkeit der Fische ein bestimmtes Niveau übersteigt, eine lose Gruppe in einen eng zusammenhängenden Schwarm übergeht, selbst wenn nur relativ wenige blinkende Fische anwesend sind – und nur wenige aktiv blinkende Fische waren erforderlich, um die Richtung und Bewegung des Schwarms zu kontrollieren.

Nachdem die Autoren jeden blinkenden Fisch in den analysierten Videoclips verfolgt und die Fische in jedem Bild lokalisiert hatten, erstellten sie ein Modell, um die Bewegung von Blitzlicht-Fischschwärmen auf der Grundlage individueller Fischaktionen (Zusammenhalt, Trennung und Ausrichtung) sowie der Wasserreibung als Widerstandskraft zu simulieren.

Das Modell zeigte, dass weniger als 5 Prozent der Blitzlicht-Fischschwärme blinken mussten, damit der Schwarm in der Dunkelheit erhalten blieb. Da die Fische beim Blinken ihren Standort preisgeben, vermuten die Autoren, dass dies eine Strategie zur Vermeidung von Raubtieren sein könnte. Sie spekulieren, dass einige Fische blinken und dann schnell die Richtung ändern, bevor sie erneut blinken, um Raubtiere zu verwirren.

Obwohl diese Forschung spezifisch für Blinklichtfische ist, könnte sie Einblicke in das Verhalten anderer Arten von biolumineszenten Fischen geben, insbesondere von Tiefseefischen, die in einer dauerhaft lichtarmen Umgebung leben.

„Über 25 % der Fischarten zeigen kollektives Schwarmverhalten, aber Schwarmverhalten, das auf biolumineszenten Signalen beruht, wurde bisher noch nicht nachgewiesen“, fügt Gruber hinzu. „Mitten in einem dieser biolumineszierenden Schwärme zu sein, war eines der magischsten Dinge, die ich als Meeresbiologe je erlebt habe. Es war wie ein Avatar-Moment, als wir beobachteten, wie Flüsse von biolumineszierenden Fischen wie eine Straße aus blauen Ziegelsteinen zusammenfließen und das Riff hinunterfließen.“

Zitat: Gruber DF, Phillips BT, O’Brien R, Boominathan V, Veeraraghavan A, Vasan G, et al. (2019) Bioluminescent flashes drive nighttime schooling behavior and synchronized swimming dynamics in flashlight fish. PLoS ONE 14(8): e0219852. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0219852

Finanzierung: Diese Studie wurde durch den NOAA OER-Zuschuss #NA160AR0110198 an DFG, BP, JSS und VAP, den National Geographic Expedition Council #EC0780-16 an BP, die NSF-Zuschüsse #DBI-1556213 an DFG und #DEB-1257555 an JSS und den Explore21 AMNH-Expeditionszuschuss der Ray und Barbara Dalio Family Foundation an JSS, DFG und VAP finanziert. Die Geldgeber hatten keinen Einfluss auf das Studiendesign, die Datenerhebung und -analyse, die Entscheidung zur Veröffentlichung oder die Erstellung des Manuskripts.

Konkurrierende Interessen: Die Autoren haben erklärt, dass keine konkurrierenden Interessen bestehen.

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