Ökologie der Lautkommunikation bei Fischen

Tiere kommunizieren unter ökologischen Bedingungen, die die Signalausbreitung erschweren oder für den Sender riskant sind. Das Ziel des Projektes ist es die akustische Kommunikation von Fischen in Gegenwart zweier wichtiger ökologischer Faktoren zu untersuchen, nämlich von Beutegreifern (Räubern) und von Lärm. Konkret soll geprüft werden ob Fische ihre Lautäußerungen an die jeweilige ökologische Situation dergestalt anpassen, dass sie trotz negativer ökologischer Einflüsse weiterhin optimal kommunizieren. Lärm beeinträchtigt die Fähigkeit der Tiere Lautäußerungen wahrzunehmen und damit akustisch zu kommunizieren. Während die Verschlechterung des Hörens durch Lärm (Maskieren) bei einigen Fischarten (u.a. vom Projektleiter) untersucht wurde, ist der Einfluss von Lärm auf die Lautbildung faktisch unbekannt. Nur bei einer einzigen Elritzenart konnten lärmbedingte Änderungen von Lautäußerungen beobachtet werden. Die Produktion von Signalen aller Art ist für Tiere essentiell stellt aber auch ein großes Risiko dar, da diese von Beutegreifern abgefangen werden können. Potentielle Beutetiere können ihre Nahrungssuche, Kämpfen und Balzen an diese Gefahr anpassen, allerdings ist völlig unklar ob und wie sie ihre Lautäußerungen anpassen. Das geplante Projekt wird das erste sein, dass untersucht inwieweit Fische ihre akustische Kommunikation an wichtige ökologischen Faktoren anpassen. Zur Beantwortung der Frage soll die akustische Kommunikation während des aggressiven Verhaltens von Knurrenden Guramis, einer kleinen südostasiatischen Süßwasserfischart aus der Gruppe der Labyrinthfische, untersucht werden. Die Lautäußerungen, das akustische Verhalten und das Hörvermögen dieser Art wurden in mehreren Studien vom Projektleiter untersucht. Im Rahmen der geplanten Verhaltensexperimente soll das aggressive Verhalten und die Lautbildung unter kontrollierten Laborbedingungen in Abwesenheit und in Gegenwart von Lärm und eines Beutegreifers analysiert werden. Hierfür wird Weißes Rauschen bei natürlichen Lautstärken und ein künstlich sich bewegendes Fischmodell eingesetzt. Es werden verschiedene Verhaltensweisen wie Flossenspreizen beim Drohen als auch die Anzahl, Tonhöhe und Lautstärke der Laute gemessen und verglichen. Im Rahmen der geplanten physiologischen Experimente soll festgestellt werden wie Lärm das Hörvermögen und damit die Lautwahrnehmung verschlechtert. Weiters wird analysiert wie sehr ein Beutegreifer die Fische stresst. Alle physiologischen Versuche werden nichtinvasiv durchgeführt. Das Hören wird durch Ableiten von akustisch erzeugten Spannungen (Mikrovolt) vom Kopf der Tiere gemessen, der vom Beutegreifer hervorgerufene Stress durch Rausfiltern von Cortisol aus dem Aquarienwasser. Die geplanten Untersuchungen werden vom Projektleiter angeleitet und von einer Doktorandin durchgeführt, die auf diesem Gebiet im Rahmen ihrer Diplomarbeit und zahlreicher Lehraufträge einschlägige Erfahrungen gesammelt hat.

Ökologie der Lautkommunikation bei Fischen Im Rahmen des Projektes wurde der Einfluss wichtiger ökologischer Faktoren, insbesondere von Fressfeinden, Lärm und Temperatur, auf die akustische Kommunikation von Fischen erforscht. Die Untersuchungen wurden im Rahmen der Dissertation (Ph.D. thesis) von Isabelle Maiditsch von 2018 bis 2022 an Knurrenden Guramis aus Südostasien (Nahverwandten der Kampffische) sowie an südamerikanischen Antennenwelsen im Bioakustik-Labor der Universität Wien durchgeführt. Knurrende Guramis zeigen in Gegenwart eines Fressfeindes weniger aggressives Verhalten mit Flossenspreizen und Knurrlauten als in dessen Abwesenheit. Dies ist ein Hinweis darauf, dass die Fische weniger auffallen wollen und aufmerksamer die Umgebung beobachten, um die Gefahr durch einen Fressfeind zu minimieren (Maiditsch & Ladich 2022a). Die Untersuchungen zum Einfluss von Lärm auf die akustische Kommunikation haben gezeigt, dass Knurrende Guramis während aggressiven Verhaltens die Lautstärke ihrer Knurrlaute nicht erhöhen und damit schlechter von Artgenossen gehört werden. Es tritt somit kein Lombard-Effekt, nämlich eine Erhöhung der Lautstärke, auf, wie wir ihn von Singvögeln her kennen (Maiditsch & Ladich 2022b). Messungen des Hörvermögens bei Knurrenden Guramis ergeben, dass sich das Hören verschlechtert und die arteigenen Knurrlaute weniger gut wahrgenommen werden (Maiditsch & Ladich 2002c). Der Einfluss der Temperatur auf die Lautäußerungen wurde bei Engelantennenwelsen untersucht, während sie mit der Hand gehalten wurden. Diese Welse besitzen einerseits rasch kontrahierende Muskeln, mit denen sie die Schwimmblase in Vibrationen versetzen und tiefe Brummlaute erzeugen, und andererseits können sie den Brustflossenstachel im Schultergürtel reiben und damit knarrende Laute produzieren. Tonaufnahmen bei 22 und 30C Wassertemperatur zeigen, dass die Länge der Lautäußerungen bei höherer Temperatur abnimmt, während die Anzahl der Laute gleich bleibt. Die Tonhöhe steigt mit der Temperatur bei den tiefen Brummlauten an, während dies bei den Knarrlauten nicht der Fall ist (Ladich & Maiditsch 2020). Die Daten demonstrieren, dass Temperatur einen Einfluss auf die Laute der Fische (wie auch auf deren Hörvermögen) hat. Die Projektergebnisse zeigen, dass ökologische Faktoren, insbesondere Lärm, die akustische Kommunikation bei den untersuchten Fischarten beeinflusst. Dies ist relevant, weil Gewässer zunehmend von anthropogenem Lärm beeinträchtigt werden. Frei verfügbare Publikationen im Rahmen des FWF-Projektes: Maiditsch, I.P. & Ladich, F. (2022a) Acoustic and visual adaptations to predation risk: A predator affects communication in vocal female fish. Current Zoology 68, 149-157. Maiditsch, I.P. & Ladich, F. (2020b). Effects of noise on acoustic and visual signalling in the croaking gourami: Differences in adaptation strategies in fish. Bioacoustics. https://doi.org/10.1080/09524622.09522022.02086174 Maiditsch, I.P. & Ladich, F (2022c). Noise-induced masking of hearing in a labyrinth fish: effects on sound detection in croaking gouramis. PeerJ 10, e14230. Ladich, F. & Maiditsch, I.P. (2020). Temperature affects sound production in fish with two sets of sonic organs: the Pictus cat. Comparative Biochemistry and Physiology, A 240, 110589.