Dit is hoe vissen met elkaar praten

Eric Parmentier waardeert een goed vissenkoor. De afgelopen tien jaar heeft hij de hele wereld over gereisd om van Japan tot Madagaskar opnameapparatuur onderwater te plaatsen. Deze apparatuur gebruikt hij om te luisteren naar de geluiden die vissen maken, geluiden die net zo divers zijn als de soort zelf. "Ik wil de globale communicatie van vissen in kaart brengen," vertelde de Belgische bioloog.

Zijn blik op de wereld wordt gevormd door duizenden soorten praatgrage vissen in de zee. Elke vissoort zingt zijn eigen lied en zendt deze op een unieke manier de wereld in. Een goed voorbeeld van samenvallende evolutie is dat vissen verschillende strategieën hebben opgebouwd om geluid te produceren. Sommige laten hun zwemblazen trillen of hun botten galmen, andere maken weer gebruik van supersnelle spieren die 200 keer per seconde heen en weer bewegen. Wetenschappers hebben nu ook ontdekt dat vissen slimme manieren hebben ontwikkeld om hun omgeving te gebruiken, waardoor hun gezang nog beter klinkt.

Parmentier's zoektocht bracht hem onlangs helemaal naar Frans-Polynesië, waar hij op zoek was naar een communicatieve vis die ongewoon gedrag vertoonde. De parelvis – familie van de Carapidae – is bekend vanwege het feit dat hij graag in de kont van een zeekomkommer leeft. Hij voelt zich echter ook net zo thuis in zeesterren, mosselen en oesters. De opdringerige vis streek afgelopen December wederom met de eer toen Parmentier en een internationaal team van onderzoekers een nieuw artikel publiceerden. Het blijkt dat een bepaalde soort parelvis, de Onuxodon fowleri, hun gastheer gebruiken als een natuurlijke versterker, om hun geluiden nog verder de diepte in te sturen.

Parmentier en zijn promovendus Loic Kever waren niet op zoek naar deze ontdekkingen; ze waren juist meer geïnteresseerd in de bizarre relatie tussen de parelvissen en hun onfortuinlijke wervelloze gastheren. Parelvissen zijn overigens niet de enige vissoort die in andere dieren leven, sommige soorten broeden zelfs in hen of doen zich te goed aan de geslachtsklieren van hun onderdanige huisvesters. Hoewel er talloze soorten zijn binnen de parelvisfamilie, is Parmentier nog nooit twee verschillende soorten in dezelfde gastheer tegengekomen. "Er is dus zeker een bepaald systeem om elkaar te herkennen, wat betekent dat geluiden ook worden gebruikt voor het verdedigen van territoriale grenzen," zegt hij.

Maar hoe zou een klein visje dat in een schelp woont zijn boodschap naar buiten krijgen? Om dit te begrijpen moest het team naar een kleine keten eilanden in de Stille Oceaan. Na ongeveer een week lang duiken op de idyllische tropische plek vonden Parmentier en Kever een lagune vlakbij het afgelegen koraaleiland Makemo. Op deze plek bevonden zich in 70 procent van de oesters minimaal één parelvis, maar meestal waren dit er twee.Ze installeerden opnameapparatuur in de lagune en ontdekten dat ze in staat waren om de geluiden van de vis van bijna 40 meter afstand op te vangen. Dat is een behoorlijk indrukwekkende schreeuw voor een diertje dat maar zeven centimeter lang is.

"Vissen die leven in een gastheer met een harde buitenkant zijn behoorlijk zeldzaam en we wilden weten of dit invloed zou hebben op de akoestische communicatie," vertelt Kever, de promovendus van Parmentier.

Het team nam een aantal soorten mee terug naar het tijdelijke laboratorium op het eiland, waar ze probeerden om de unieke kreten op te nemen en te karakteriseren. Helaas wilden de vissen niet meewerken – ze wilden alleen geluid maken wanneer ze in een oesterschelp zaten. Op dat moment dacht Parmentier aan een paper dat geschreven was door de Italiaanse ecoloog Marco Lugli in 2012, waarin werd aangetoond dat stenen en schelpen op de zeebodem lage frequentie geluiden versterken. Toen begon er een lampje te branden bij Parmentier: misschien wisten de parelvissen iets waarvan hij niet op de hoogte was.

Parmentier belde met Lugli, die in zijn lab van de universiteit van Parma zat, om zijn idee te bespreken. Lugli was het ermee eens dat er wel iets in kon zitten.

Hij liet de schelpen naar zijn lab bij de universiteit van Parma sturen, zodat hij ze kon testen op het resonantievermogen. In de schelpen bracht hij een kleine speaker aan die witte ruis (een verzameling geluiden op verschillende frequenties) ten gehore bracht om de klankvoortbrengende vis te imiteren. Deze schelpen plaatste hij vervolgens onderwater in een bak. Tot zijn verbazing waren de schelpen in staat om het geluid op drie verschillende frequenties te versterken – een supervette ontdekking omdat dit er wijst dat de kleine visjes een manier hebben gevonden om een harder geluid te maken.

Audio met dank aan Marco Lugli

Jacques Cousteau had het bij het verkeerde eind toen hij zijn epische documentaire uit 1954 The Silent World noemde, de zee is namelijk alles behalve stil. Ten eerste is er natuurlijk het geluid van bubbelende water, dan heb je nog de duizenden praatgrage vissen en dan hebben we het nog niet eens over de geluiden die door mensen worden gemaakt.

Vanuit een evolutionair perspectief is het logisch dat een kleine vis zijn omgeving gebruikt om zijn geluid boven al het andere te laten uitstijgen. Het levert misschien groot voordeel op met betrekking tot het vinden van een partner of om het territorium te verdedigen. Maar hoe doet zo'n klein visje dit precies?

"Het belangrijkste ding wat mensen zich al jaren afvragen over bijvoorbeeld de padvis, is hoe zo'n klein beest zo'n indrukwekkend geluid kan voortbrengen. Bij een toadfish is het alsof een kleine speaker het werk van een subwoofer doet, om in luidsprekertermen te blijven," zegt Michael Fine, een bioloog en toonaangevende onderzoeker op het gebied van bio-akoestiek aan de Virginia Commonwealth universiteit.

Geluidsgolven zijn simpelweg drukgolven. Dit betekent hoe harder het geluid, hoe meer energie deze bevat. Kleinere luidsprekers maken minder geluid, en hetzelfde geldt voor een kleinere vis. Maar naast het feit dat ze een hard geluid voorbrengen maken veel kleine vissen ook lage frequentie geluiden, wat ook erg raadselachtig is. Lage frequentie geluiden hebben een langere golflengte en vereisen daarom meer energie, vooral onderwater, waar de snelheid van geluid vijf keer groter is dan in de lucht. Denk maar eens aan de natuurkunde die je op de middelbare school hebt gehad, de snelheid van geluid = golflengte x frequentie.

Een theorie is dat het dier zich aanpast aan wat er voor handen is. De eerder genoemde padvis kan bijvoorbeeld zijn zwemblaas 200 keer per seconde laten trillen. Op deze manier produceert hij een mooie lage frequentie van 200 Hz. Maar Marco Lugli heeft waarschijnlijk een andere verklaring gevonden. Voordat hij begon met de parelvissen, bestudeerde hij kleine mediterrane zoetwater grondelvissen, Padogobius bonelli. Deze visjes wonen in kleine holletje in de rivierbeddingen van Noord-Italië. De vis heeft een behoorlijk uitgebreid flirtritueel, waarbij hij een gat graaft in het grind, meestal onder een steen of schelp. Bij andere grondelsoorten, zoals de kleinere zoutwater Pomatoschistus minutus, stapelt het mannetje allemaal zand boven op zijn schuilplaats. Bij beide soorten schud het mannetje met zijn lichaam om een hol te graven, en vervolgens gaat hij in het nest zitten om naar vrouwelijke voorbijgangers te roepen.

Als het vrouwtje wil paren dan gaat ze het nest in en legt ze haar eieren, ondertussen blijft het mannetje een constante serenade opvoeren. Voorheen verklaarden de biologen het maken van een hol en het apart opstappelen van het zand als een manier om te camoufleren of om te laten zien dat hij op zoek is naar een partner – Lugli denkt echter dat er meer aan de hand is.

Net zoals veel andere gravende vissen is de grondel niet de enige die voorkeur geeft aan een geluidsversterkend hol – ook slijmvissen, padvissen en darters doen dit. De opzet verschilt niet veel van een orgelpijp, en Lugli had voorgevoel dat het wel eens een akoestisch effect zou kunnen zijn. Hij verzamelde schelpen en stenen uit de rivierbedding om het hol van de grondel in een laboratorium tank na te maken, en plaatste dezelfde miniatuurluidsprekers die hij ook in de oesterschelpen van de parelvissen gebruikte.

Lugli kwam erachter dat de grondelvisholen inderdaad fungeren als versterkers voor lage frequenties. In sommige gevallen brachten deze holen het geluidsniveau naar maar liefst 18 dB op een frequentie van 20-200 Hz, het perfecte stembereik van de grondelvissen. Maar hoe zit het met het feit dat de zoutwatergrondel expres zand boven op zijn nest gooit? Het blijkt dat dit ook een mooi effect geeft op de geluidsproductie, het versterkt het geluid namelijk met nog eens 12 dB. Misschien is het zo dat hoe kleiner de vis, hoe inventiever hij moet zijn.

"Het produceren van geluid in een hol zou een vis kunnen helpen om de beperkingen van het klein zijn te overkomen. Dit verklaart wellicht ook waarom zoveel kleine vissen (zoals bijvoorbeeld padvissen, grondelvissen en slijmvissen) gebruik maken van holen en lage frequentie geluiden," zegt Lugli over zijn bevindingen.

Deze onderzoeken geven een opmerkelijk voorbeeld van vissen die gebruik maken van hun omgeving om hun communicatie effectiever te maken. Lugli's werk laat zien dat het nest van een grondel mogelijk akoestische aanwijzingen geeft aan zijn partner. Er is bewijs dat bijvoorbeeld de rifbaars geluiden die leden van dezelfde soort produceren kan herkennen, dit kan er op wijzen dat deze geluiden ook nuttig kunnen zijn voor het paren.

"Ik denk dat het gebruik van schuilplekken om het geluid te versterken hen simpelweg het voordeel geeft om een harder geluid te produceren dat van verder af kan worden gehoord. Wellicht levert dit een meer doeltreffende boodschap aan de vrouwtjes en rivaliserende mannetjes," vertelt Michael Fine. Het is aangetoond dat grotere grondelvissen een harder geluid maken, en je kan je voorstellen dat een vrouwtje natuurlijk liever een groter mannetje heeft. Een kleiner mannetje kan zich groter voordoen door een mooi amfitheater te maken en daar zijn lied te zingen.

Dit onderzoek opent de deur naar de mogelijkheid dat vissen hun omgeving gebruiken om hun stem verstaanbaar te maken. Ze bedenken een ontzettend veel opmerkelijke oplossingen om de drempels van het onderwater communiceren te overkomen. Van oesterschelpen tot grondelholen, de diversiteit is opvallend en dat is wat ook het meeste indruk maakt op Parmentier.

"Elke keer wanneer ik hydrofoons onderwater plaatst ben ik erg onder de indruk van de verscheidenheid aan geluiden die ik kan opnemen," zegt hij. "Het meest interessante is gewoon om uit te vinden hoe de verschillende mechanismen van vissen werken om geluiden te produceren. De diversiteit is echt prachtig."