Kalojen parveilu ja kouluuntuminen – syyt, edut ja mekanismit
Kalojen parveilu ja kouluuntuminen selitetty: miksi kalat kokoontuvat, miten parvi suojaa, löytää ruokaa ja nopeuttaa liikettä — syyt, edut ja mekanismit.
Kouluuntuminen ja parveilu ovat muotoja kollektiivista käyttäytymistä, joissa yksilöt pysyttelevät yhdessä sosiaalisista, ekologisista tai suojaantumiseen liittyvistä syistä. Kun joukko kaloja pysyttelee yhdessä, sitä kutsutaan parveksi (tai shoal), ja jos parvi liikkuu samansuuntaisesti ja synkronoidusti, kyse on kouluuntumisesta (kalaryhmä voi siis olla joko parvi tai koulu, riippuen käyttäytymisen synkroniasta). p365
Noin neljännes kaloista parveilee koko elämänsä ajan ja noin puolet parveilee osan elämästään. Parveilu ja kouluuntuminen esiintyvät erityisesti lajeilla, joilla on etua ryhmäelämästä, esimerkiksi sillit, sardiinit, ankeriaat ja monet riutta-alueiden lajit.
Parveilun ja kouluuntumisen edut
- Suoja pedoilta: parvissa yksittäisen yksilön todennäköisyys joutua saaliiksi pienenee (dilution effect). Lisäksi yhtenäinen liikekuvio voi hämätä saalistajaa (confusion effect).
- Ravinnon löytäminen: suuri ryhmä voi paikantaa ruokalähteet tehokkaammin ja hyödyntää kuplivia ravintotilanteita.
- Hydrodynaamiset edut: tiiviissä koulussa tietyt yksilöt voivat säästää energiaa vetovastuksen pienentyessä hyödyntämällä toistensa virtausjälkiä.
- Lisääntymisen ja sosiaalisen oppimisen mahdollisuudet: parvesta löytyy kumppaneita ja nuoret oppivat parvessa mm. ruokailutekniikoita ja vaarojen tunnistusta.
- Nopeampi päätöksenteko ja suuntautuminen: informoitujen yksilöiden läsnäolo voi johtaa koko ryhmän nopeaan suunnanmuutokseen (esim. suunta muuttuu kohti ruokaa tai poispäin saalistajasta).
Mekanismit: miten parvi syntyy ja pysyy koossa
Parveilu ja kouluuntuminen ovat usein itsejärjestäytyviä ilmiöitä. Niitä ylläpitävät yksinkertaiset yksilötason säännöt ja tuntosensorit:
- Vaikutusalueet: monet mallit kuvaavat kaloilla kolmea pääaluetta — läheisyydestä vetäytyminen (välttää törmäykset), suunnan ja nopeuden synkronointi (alignment) ja etäisemmällä vetovoima parvea kohti (attraction).
- Aistit: visuaaliset signaalit, sivuviiva (hydrodynaamiset virtaukset) ja kemialliset hajuaistit mahdollistavat nopean tiedonvaihdon yksilöiden välillä.
- Sosiaalinen oppiminen ja imitaatio: nuoret yksilöt seuraavat kokeneempia tai ennakkotietoisia yksilöitä, mikä nopeuttaa ryhmänsiirtymiä ja ruokahalun löytämistä.
- Johtajuus ja päätöksenteko: koulussa ei aina ole yksittäistä johtajaa; joskus harvat tietävät yksilöt ohjaavat koko ryhmää, ja päätös voidaan syntyä konsensus- tai kvartaaliperiaatteella.
Valikoituminen parveen — miksi kalat valitsevat tietyt kumppanit
Kalat suosivat usein suurempia parvia, oman lajinsa jäseniä ja yksilöitä, jotka ovat kooltaan ja ulkonäöltään samankaltaisia. Syitä ovat muun muassa:
- Outous-ilmiö (oddity effect): erottuva jäsen herättää saalistajan huomion ja voi lisätä sen yksilön saalistusriskiä, joten muodon, värityksen ja koon samankaltaisuus vähentää tätä riskiä.
- Terveys ja kunto: terveet yksilöt ovat houkuttelevampia parvessa, koska he parantavat ryhmän toiminnallisuutta (nopeus, reagointikyky) ja vähentävät taudin leviämisen riskiä pitkällä aikavälillä.
- Sukulaisuus: jos sukulaisuuden tunnistus on mahdollista kemiallisten signaalien avulla, lähellä sukua olevien kanssa parveileminen voi edistää geneettistä menestystä.
Kustannukset ja rajoitukset
- Kilpailu ravinnosta: tiheät parvet voivat johtaa resurssien nopeaan ehtymiseen ja kilpailuun.
- Tautien ja loisten leviäminen: lähellä oleminen lisää epidemioiden riskiä.
- Havainnointi: suuri parvi voi olla helpommin havaittavissa tietyissä olosuhteissa (esim. ilmasta tai kalastusverkkojen kautta), mikä voi lisätä ihmisen aiheuttamaa riskiä.
Esimerkkejä ja merkitys
Suuret kouluuntuvat laumat, kuten sardiiniparvet tai kilohailin massiiviset liikkeet, tarjoavat dramaattisia esimerkkejä kollektiivisesta käyttäytymisestä. Tutkimus näissä ryhmissä auttaa ymmärtämään myös laajempia ilmiöitä, kuten itseohjautuvia järjestelmiä, ja sovelluksia on mm. kalataloudessa, luonnonsuojelussa ja robotiikassa (swarm robotics).
Yhteenvetona: parveilu ja kouluuntuminen ovat monisyisiä käyttäytymismuotoja, joissa yhdistyvät ekologiset edut, yksilötason säännöt ja aistitiedon nopea välitys. Ne auttavat kaloja suojautumaan, löytämään ravintoa ja liikkumaan tehokkaasti, mutta tuovat mukanaan myös kustannuksia, kuten kilpailua ja tartuntatautiriskiä.
Nämä surgonttikalat parveilevat. Ne uivat jokseenkin itsenäisesti, mutta siten, että ne pysyvät yhteydessä toisiinsa ja muodostavat sosiaalisen ryhmän.
Nämä siniristisnapperit ovat koululaisia. Ne uivat kaikki samaan suuntaan koordinoidusti.
Koulutus
Jotkut kalat viettävät suurimman osan ajastaan kouluttautumalla. Tonnikala, silli ja sardelli viettävät kaiken aikansa parveillen tai parveillen, ja ne tulevat levottomiksi, jos ne erotetaan ryhmästä. Toiset kalat, kuten turska, kouluttautuvat vain osan ajasta.
Parvikalat voivat muuttua kurinalaiseksi ja koordinoiduksi parveksi ja sitten taas muuttua sekunneissa takaisin muodottomaksi parveksi. Tällaiset muutokset johtuvat toiminnan muutoksista, jotka liittyvät ruokailuun, lepäämiseen, matkustamiseen tai saalistajien välttelyyn.
Kun parvikalat pysähtyvät ruokailemaan, ne hajoavat riveistä ja muodostuvat parviksi. Parvet ovat alttiimpia petojen hyökkäyksille. Parven tai parven muoto riippuu kalalajista ja siitä, mitä kalat tekevät. Matkalla olevat parvet voivat muodostaa pitkiä ohuita viivoja, neliöitä, soikeita tai soikeita tai ameeboideja. Nopeasti liikkuvat parvet muodostavat yleensä kiilamaisen muodon, kun taas ruokailevat parvet ovat yleensä pyöreitä.
Syötäviksi tarkoitetut kalat ovat pieniä kaloja, joita suuremmat kalat, merilinnut ja merinisäkkäät (cetaceat) käyttävät saaliinaan. Pienet kalat muodostavat parvia, ja ne voivat uida suu auki suodattaakseen planktonia. Nämä parvet voivat kasvaa valtaviksi, liikkua rannikoita pitkin ja vaeltaa avomeren halki. Parvet ovat keskittyneitä polttoaineresursseja suurille merten petoeläimille.
Nämä valtavat kokoontumiset ruokkivat valtamerten ravintoverkkoa. Useimmat ravintokalat ovat pelagisia kaloja, mikä tarkoittaa, että ne muodostavat parvia avovedessä eivätkä pohjalla tai pohjan läheisyydessä (pohjakalat). Petokalojen saalistajat keskittyvät tarkoin parviin, ovat tarkoin tietoisia niiden määrästä ja sijainnista ja vaeltavat itse, usein omissa parvissaan, jotka voivat kulkea tuhansia kilometrejä pitkin saadakseen yhteyden parviin tai pysyäkseen yhteydessä niihin.
Silakka on yksi näyttävimmistä koulukaloista. Ne kerääntyvät valtaviin määriin. Suurimmat parvet muodostuvat usein vaellusten aikana yhdistymällä pienempiin parviin. Kaspianmerellä on nähty sadan kilometrin pituisia silakkaparvien "ketjuja". Radakov arvioi, että Pohjois-Atlantin silakkakannat voivat olla jopa 4,8 kuutiokilometrin kokoisia, ja kalatiheys on 0,5-1,0 kalaa kuutiometriä kohti. Se tarkoittaa noin kolmea miljardia kalaa yhdessä parvessa. Nämä parvet liikkuvat rannikoita pitkin ja ylittävät avomerta. Silakkakannoilla on hyvin tarkat järjestelyt, joiden ansiosta ne pystyvät pitämään suhteellisen tasaisen matkanopeuden. Silakoilla on erinomainen kuulo, ja niiden koulukunnat reagoivat hyvin nopeasti saalistajiin. Silakat pitävät tietyn etäisyyden liikkuvaan sukeltajaan tai risteilevään saalistajaan, kuten miekkavalasvalaaseen, muodostaen tilan, joka näyttää donitsilta tähystäjän lentokoneesta katsottuna.
Monet suuret petokalalajit, kuten monet laajasti vaeltavat kalat, kuten tonnikala ja eräät valtameren hait, ovat myös koulukuntia. Valaat, kuten delfiinit, pyöriäiset ja valaat, toimivat järjestäytyneissä sosiaalisissa ryhmissä, joita kutsutaan laumoiksi.
Kouluttautumiskäyttäytymistä kuvataan yleisesti kompromissina petoeläinten torjunnasta saatavien hyötyjen ja lisääntyneestä ravintokilpailusta aiheutuvien kustannusten välillä.
Kouluuntuminen on klassinen esimerkki "emergenssistä", jossa on ominaisuuksia, jotka kuuluvat kouluun mutta eivät yksittäisiin kaloihin. Kehittyvät ominaisuudet antavat koulukunnan jäsenille evolutiivisen edun, jota koulukuntaan kuulumattomat eivät saa.
Vedenalainen videosilmukka silakkaparvesta, joka vaeltaa suurella nopeudella kutualueilleen Itämerellä.
Ravintokalakannat seuraavat usein suurten petokalojen mukana. Täällä merijalkaparvi seuraa suurta barrakudaa.
Petoeläinten välttäminen
Kalat ovat vaarassa syödä, jos ne erotetaan koulusta. On ehdotettu useita kalakantojen petojen vastaisia toimintoja.
- Hämmennysvaikutus - Yksi mahdollinen tapa, jolla kalakannat voivat estää saalistajia, on Milinskin ja Hellerin (1978) ehdottama ja osoittama "saalistajien hämmennysvaikutus". Saalistajien on vaikea erottaa yksittäisiä saaliseläimiä ryhmistä: liikkuvat kohteet kuormittavat saalistajan aivoja liikaa. "Parvikalat ovat samankokoisia ja hopeisia, joten visuaalisesti orientoituneen saalistajan on vaikea poimia yksilöä vääntyvien, vilkkuvien kalojen joukosta ja ehtiä sitten tarttua saaliiseensa ennen kuin se katoaa parveen".
- Monisilmäisyys - Toinen mahdollinen petoeläinryhmien vaikutus on monisilmäisyyshypoteesi. Tämän teorian mukaan ryhmän koon kasvaessa ympäristön tarkkailu saalistajien varalta voidaan jakaa monille yksilöille. Sen lisäksi, että tämä vaikutus antaa ryhmälle hyvän varoituksen, se voi antaa enemmän aikaa yksilölliselle ruokailulle.
- Laimennusvaikutus - Kolmas hypoteesi kalaparvien saalistusta ehkäisevästä vaikutuksesta on "kohtaamisen laimennusvaikutus". Laimennusvaikutus on lukumäärän tuomaa turvallisuutta, ja se on vuorovaikutuksessa sekaannusvaikutuksen kanssa. Tietyn petoeläimen hyökkäys syö pienemmän osan suuresta parvesta kuin pienestä parvesta. Hamilton ehdotti, että eläimet kerääntyvät yhteen, koska ne välttelevät "itsekkäästi" petoeläintä, ja että se on siten eräänlainen suojautumisen muoto. Toisen teorian muotoilun antoivat Turner ja Pitcher, ja sitä pidettiin havaitsemis- ja hyökkäystodennäköisyyksien yhdistelmänä.
Kouluttautuvat rehukalat joutuvat jatkuvasti saalistajien hyökkäysten kohteeksi. Esimerkkinä voidaan mainita hyökkäykset, joita tapahtuu afrikkalaisen sardiinipyynnin aikana. Afrikan sardiinijuoksu on miljoonien hopeasardiinien näyttävä vaellus Afrikan etelärannikkoa pitkin. Biomassaltaan sardiinijuoksu voi kilpailla Itä-Afrikan suuren gnuuvaelluksen kanssa.
Sardiinien elinkaari on lyhyt, sillä ne elävät vain kaksi tai kolme vuotta. Aikuiset, noin kaksivuotiaat sardiinit kerääntyvät Agulhas Bankiin, jossa ne kutevat keväällä ja kesällä ja päästävät veteen kymmeniä tuhansia munia. Aikuiset sardiinit suuntaavat sitten satoja parvia kohti Intian valtameren subtrooppisia vesiä. Suurempi parvi voi olla 7 kilometriä pitkä, 1,5 kilometriä leveä ja 30 metriä syvä. Valtavat määrät haita, delfiinejä, tonnikaloja, purjekaloja, kap-turkistarhylkeitä ja jopa tappajavalaita kerääntyy ja seuraa parvia, mikä aiheuttaa ruokailuhumalan rannikolla.
Uhattuna sardiinit ryhmittyvät vaistomaisesti yhteen ja muodostavat massiivisia syöttipalloja. Syöttöpallot voivat olla halkaisijaltaan jopa 20 metriä (70 jalkaa). Ne ovat lyhytaikaisia ja kestävät harvoin yli 20 minuuttia.
Agulhas Banksille jääneet kalanmunat ajautuvat virran mukana luoteeseen länsirannikon vesille, jossa toukat kehittyvät nuoriksi kaloiksi. Kun ne ovat tarpeeksi vanhoja, ne kerääntyvät tiheiksi parviksi ja vaeltavat etelään palatakseen Agulhasin rannoille aloittaakseen kierron uudelleen.
Kouluttautuva saalistaja tonnikala kooltaan ylöspäin kouluttautuva sardelli.
Kysymyksiä ja vastauksia
K: Mitä on kouluttautuminen ja parveilu kaloilla?
V: Kouluttautuminen ja parveilu on eräänlainen kalojen kollektiivinen eläinkäyttäytyminen, jossa joukko kaloja pysyy yhdessä sosiaalisista syistä, ja jos ne uivat samaan suuntaan, sitä kutsutaan kouluttautumiseksi.
K: Mitä hyötyä kaloille on parveilusta?
V: Kalat saavat monia hyötyjä kahluusta, kuten puolustautumisen petoeläimiä vastaan, ruoan ja kumppaneiden löytämisen, nopeamman uinnin kuin yksinäiset kalat ja sukulaisten tunnistamisen.
K: Kuinka monet kalat parveilevat koko elämänsä ajan?
V: Noin neljäsosa kaloista on koko elämänsä ajan parveilemassa.
Kysymys: Kuinka moni kala on parveilemassa osan elämästään?
V: Noin puolet kaloista on parveilemassa osan elämästään.
K: Millaisia parvikaloja kalat suosivat?
V: Kalat suosivat yleensä suurempia parvia, oman lajinsa parviaisia, kooltaan ja ulkonäöltään samankokoisia parviaisia, terveitä kaloja ja sukulaisia (jos ne tunnistetaan).
K: Mikä on kalojen parveilussa esiintyvä outousilmiö?
V: Kummallisuusilmiö tarkoittaa sitä, että petoeläimet saattavat joutua saalistajien kohteeksi, jos jokin parven jäsen erottuu ulkonäöltään. Tämä voi selittää, miksi kalat haluavat parveilla itseään muistuttavien yksilöiden kanssa.
K: Miten parveilu hyödyttää kaloja petojen puolustautumisessa?
V: Jos kalat uivat parvissa, on epätodennäköisempää, että joku niistä syödään, mikä suojaa niitä petoeläimiltä.
Etsiä