Blixtljusfiskar använder bioluminescens för att gå i skola på natten

Blixtljusfiskar använder sina bioluminescerande organ för att gå i skola på natten – och endast ett fåtal fiskar behöver aktivt blinka för att upprätthålla gruppen, enligt en studie som publicerades den 14 augusti 2019 i open access-tidskriften PLOS ONE av David Gruber från City University of New York, USA, och kollegor.

Över 25 procent av fiskarterna uppvisar skolbeteende (individer som synkroniserar sitt beteende och sin orientering); de flesta fiskskolonier skingras dock vid låga ljusnivåer, och skolbeteende nattetid har sällan observerats. Gruber och kollegor studerade det nattliga skolbeteendet hos ficklampsfisken Anomalops katoptron, som ovanligt nog kan generera sitt eget ljus via bioluminescerande bakterier i specialiserade organ under ögonen.

Under två forskningsexpeditioner utanför en avlägsen tropisk ö på Salomonöarna 2013 och 2016 använde författarna video i svagt ljus för att filma stora ansamlingar (hundratals till tusentals individer) av blixtljusfiskar på natten. Inspelningen visade att när fiskens hastighet ökade över en viss nivå, övergick en lös grupp till en tätt sammanhållen skola, även med relativt få blinkande fiskar närvarande – och endast ett fåtal aktivt blinkande fiskar behövdes för att kontrollera skolans riktning och rörelse.

Efter att ha spårat varje blinkande fisk i de analyserade videoklippen och lokaliserat fisken i varje bild, skapade författarna en modell för att simulera rörelsen hos skolor av blinkande fiskar baserat på enskilda fiskars agerande (sammanhållning, separation och inriktning) samt vattenfriktion som en motståndskraftig kraft.

Modellen visade att mindre än 5 procent av de blinkande fiskarna i skolorna behövde blinka för att skolbildningen skulle kunna upprätthållas i mörka förhållanden. Eftersom fisken avslöjar sin position när den blinkar föreslår författarna att detta kan vara en strategi för att undvika rovdjur. De spekulerar i att vissa fiskar, för att förvirra rovdjur, kanske blinkar och sedan snabbt ändrar riktning innan de blinkar igen.

Även om den här forskningen är specifik för blixtljusfiskar kan den ge en inblick i beteendet hos andra arter av bioluminiscerande fiskar, särskilt djuphavsfiskar som lever i en permanent miljö med lågt ljus.

”Mer än 25 % av fiskarterna uppvisar ett kollektivt skolningsbeteende, men skolning som bygger på bioluminiscerande signalering har inte tidigare visats”, tillägger Gruber. ”Att befinna sig mitt i en av dessa bioluminescerande skolor var något av det mest magiska jag någonsin upplevt som marinbiolog. Det var som ett Avatar-ögonblick när vi såg floder av bioluminescerande fiskar flyta samman som en väg av blått tegel och flyta nerför revet.”

Citat: 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

Finansiering: Den här studien finansierades av NOAA OER grant #NA160AR0110198 till DFG, BP, JSS och VAP, National Geographic Expedition Council #EC0780-16 till BP, NSF grants #DBI-1556213 till DFG och #DEB-1257555 till JSS, och The Ray and Barbara Dalio Family Foundation Explore21 AMNH expeditionsbidrag till JSS, DFG och VAP. Finansiärerna hade ingen roll i studiens utformning, datainsamling och analys, beslut om publicering eller utarbetande av manuskriptet.

Kompletterande intressen: Författarna har förklarat att inga konkurrerande intressen föreligger.

In your coverage please use this URL to provide access to the freely available article in PLOS ONE: https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0219852