수생동물의 의사소통

Communication in aquatic animals
오징어의 공격적인 얼룩말 무늬 표시

의사소통은 동물이 신호를 생성하고 다른 동물의 [1][2]행동에 영향을 미치기 위해 그것을 사용할 때 발생합니다.신호는 특히 발신자 및/또는 외부 환경에 대한 정보를 전달하고 수신자의 감각 시스템을 자극하여 [1][2][3]행동을 변경하도록 진화한 모든 행동, 구조 또는 생리적 특성일 수 있습니다.신호는 의사소통 [3]목적으로 선택되지 않은 정보 특성이라는 점에서 신호와 다릅니다.예를 들어, 만약 경고를 받은 새가 포식자에게 경고 신호를 보내고 포식자가 사냥을 포기하도록 한다면, 그 새는 그 소리를 포식자에게 인식을 전달하는 신호로 사용하고 있습니다.반면에 쥐가 나뭇잎 속에서 먹이를 찾아 포식자를 유인하는 소리를 낸다면, 그 소리 자체가 신호이며 그 상호작용은 의사소통 시도로 간주되지 않습니다.

공기와 물은 서로 다른 물리적 특성을 가지고 있어 통신 [4]중 신호 전송 프로세스의 속도와 명확성이 다릅니다.이는 육상동물의 의사소통 메커니즘과 구조에 대한 공통된 이해가 수생동물에 적용될 수 없다는 것을 의미합니다.예를 들어, 말은 페로몬을 감지하기 위해 공기의 냄새를 맡을 수 있지만, 물에 둘러싸인 물고기는 화학 물질을 감지하기 위해 다른 방법이 필요합니다.

수생 동물은 시각, 청각, 촉각, 화학 및 전기 신호를 포함한 다양한 신호 양식을 통해 통신할 수 있습니다.이러한 형식을 사용하는 통신에는 특수 신호 생성 및 감지 기관이 필요합니다.따라서, 이러한 감각 시스템의 구조, 분포 및 메커니즘은 수생 동물의 다양한 종류와 종에 따라 다르며 또한 육상 동물의 그것들과 크게 다릅니다.

수생동물의 의사소통의 기본적인 기능은 육상동물의 의사소통 기능과 유사합니다.일반적으로 의사소통은 사회적 인식과 통합을 촉진하고, 짝짓기 파트너를 찾고, 유인하고, 평가하고, 영토 또는 짝짓기 분쟁에 참여하는 데 사용될 수 있습니다.다른 종의 수생 동물들은 때때로 의사소통을 할 수 있습니다.종간의 의사소통은 먹이와 포식자 또는 상호공생 관계에 있는 동물들 사이에서 가장 흔합니다.

통신 모드

어쿠스틱

참고 항목:물고기의 음향 전달
흰긴수염고래노래
대서양에서 녹음된 흰긴수염고래 소리
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음향 통신은 소리를 신호로 사용하는 것을 말합니다.음향 통신은 수생 및 반수생 무척추동물과 척추동물 [5]모두에 널리 퍼져 있으며, 많은 종들이 통신을 위해 초음파와 초음파를 모두 사용할 수 있습니다.소리가 공기보다 물 속에서 더 빨리 그리고 더 먼 거리를 이동하기 때문에, 수중 동물들은 장거리 통신을 위해 소리 신호를 사용할 수 있는 반면, 육상 동물들은 사용할 수역 동물들은 소리 신호를 사용할 수 없습니다.[4]예를 들어, 흰긴수염고래는 [6]바다를 가로질러 수천 마일 이상의 소리를 사용하여 다른 흰긴수염고래와 의사소통을 할 수 있습니다.

육상 동물들이 종종 소리를 내고 감지하는 균일한 방법을 가지고 있는 반면, 수중 동물들은 발성과 비음성 [7]모두를 만들어내고 감지하는 다양한 메커니즘을 가지고 있습니다.소리 생산의 측면에서, 물고기는 그들의 수영 방광이나 가슴지느러미를 사용하여 배의 휘파람, 그르렁거림, 그리고 울음소리와 같은 소리를 낼 수 있습니다.개구리와 두꺼비와 같은 양서류는 공기 흐름에서 진동하는 조직을 사용하여 목소리를 낼 수 있습니다.예를 들어, 개구리는 소리를 내기 위해 성대낭과 공기 재활용 시스템을 사용하는 반면, 피피드 개구리는 공기의 내파를 생성하고 딸깍거리는 소음을 [7]만들기 위해 후두 근육을 사용합니다.물개와 수달과 같은 수중 포유동물들은 후두를 사용하여 소리를 낼 수 있습니다.피들러와 고스트 크랩은 [8]해안에 있는 동안 기판을 때리고, 두드리거나 두드림으로써 비음성 소음을 낼 수 있는 반면, 청정 새우와 같은 수중 무척추동물은 종종 [9]발톱을 부딪쳐 소음을 냅니다.

수중 동물들은 음향 신호를 감지하기 위해 기계 수용기를 사용합니다.외부 귀를 가진 수생 포유류를 제외하고, 다른 수생 척추동물들은 기계 [7]수용체를 포함하는 귓구멍을 가지고 있습니다.바닷가재, 게, 새우와 같은 수생 무척추동물은 소리를 감지하는 [10][11]기관으로 외부 감각 털과 내부 정세포를 가지고 있습니다.

음향 신호는 다음 용도에 사용됩니다.

  • 소셜 집계:큰눈 물고기는 사회적 집합을 용이하게 할 구체적인 울음소리를 가지고 있으며, 학교 [12]구조를 유지하기 위해 '딸깍' 소리를 내기도 합니다.
  • 사회적 인식:모든 지느러미류에서, 엄마와 강아지는 오랜 먹이 사냥 후에 서로를 알아볼 수 있는 독특한 발성을 교환합니다.이 독특한 성악 레퍼토리는 어미가 물 속으로 그녀의 강아지를 달래거나 유인할 [13]때도 사용됩니다.
  • 짝짓기 유인: 수컷 코끼리 물고기는 종종 그들의 영역과 둥지를 떠나지 않기 때문에 멀리서 암컷을 유인하기 위해 음향 신호를 사용합니다.육중한 암컷이 수컷 영역에 접근하면, 그는 각각의 순서로 끙끙거리고, 신음하고, 으르렁거리며, 그의 존재를 알리고, 산란을 위해 성숙하도록 유인합니다.호출은 [4]그녀가 영토를 떠날 때까지 계속됩니다.
  • 적대적 상호 작용: 베일린 고래와 이빨 고래는 논쟁 중에 위협적인 것으로 자신들을 전달하기 위해 물속과 공중에서 광범위하고 저주파 소리를 내기 위해 꼬리를 칩니다.

시각.

Beluga 고래가 작용하는 상황에서 나타나는 S-자세

수생 동물은 움직임, 자세, 색깔, 패턴 및 크기와 같은 시각적 신호를 사용합니다.이러한 시각적 특성의 변화도 신호로 간주될 수 있습니다.해안 또는 해양 종들은 강이나 탁한 환경에 사는 종들보다 시각적 신호를 더 많이 사용하는데, 이는 탁한 지역이나 깊이가 증가하고 서식지 [14][13]복잡성이 높은 지역에서 빛의 전달이 좋지 않기 때문입니다.

일부 어류와 두족류는 신체의 [15][16]빛 반사 구조를 사용하여 의사소통 목적으로 편광된 빛 패턴을 능동적으로 생성하고 조절할 수 있다고 제안되었습니다.예를 들어, loliginid 오징어는 등쪽 측면을 따라 보통 '빨간' 줄무늬로 알려진 붉은 색의 줄무늬가 있는데, 이것은 편광된 빛을 비스듬히 반사합니다.롤리니지드 오징어의 편광 정도와 패턴은 생리학적 [15]과정을 사용하여 제어할 수 있습니다.

시각적 신호는 광수용체에 의해 동물에서 감지됩니다.일부 반수생 포유류는 시력(더 큰 눈, 태피텀)에 적응하여 낮은 빛 [13]조건에서도 시각적 신호를 사용하여 잠재적으로 의사소통을 할 수 있습니다.어떤 물고기, 사마귀 새우 그리고 오징어에서, 그들의 눈은 편광을 [15][16]감지하는 능력을 주는 것으로 생각되는 특정한 광수용체 구조/방향을 가지고 있습니다.

공기와 달리, 특정 광 스펙트럼 대역폭과 강도는 물 서식지에 따라 달라집니다.동물의 망막 광수용체의 스펙트럼 민감도는 그들이 사는 물의 색깔에 따라 달라지는 것으로 보이며, 시각적 예민함을 극대화하기 위해 다른 위치로 이동할 때 때때로 이동할 수 있습니다.

시각적 신호는 다음 용도에 사용됩니다.

  • 사회적 인식: 태평양 돌고래들은 각각의 돌고래의 지위와 사회적 역할을 나타내는 특정한 신체 패턴을 가지고 있습니다 - 예를 들어, 흰 턱 끝을 가지고 있는 것은 돌고래가 지배적인 [17]수컷이라는 신호를 보낼 것입니다.
  • 짝짓기 유인 및 평가: 수컷 게들은 수용적인 암컷들에게 자신들이 질 좋은 [18]짝이라는 신호를 보내기 위해 큰 발톱을 흔듭니다.해달에서 흔히 볼 수 있는 '머리 홱' 동작은 생식 상태를 나타내는 것으로 생각되지만, 이것은 아직 [13]확인되지 않았습니다.
  • 작용적 상호 작용: 수컷 오징어는 경쟁자 수컷을 볼 때 얼룩말 디스플레이를 보여줍니다. 이 디스플레이는 싸우려는 의도의 신호이고 패턴의 대비 정도는 [15]개인의 힘을 나타냅니다.

화학의

많은 수생 종들은 페로몬으로 [19]알려진 화학 분자를 사용하여 의사소통을 할 수 있습니다.

페로몬의 생산과 분비는 종종 특수한 분비선이나 [20]기관에 의해 조절됩니다.수생 동물은 수용성 페로몬과 물 불용성 페로몬을 모두 생산할 수 있지만, 대부분 물 [21]환경에서 쉽게 분산될 수 있는 가용성 신호를 생산합니다.수용성 화학물질은 종종 주변 액체로 분산되는 반면, 물 불용성 화학물질은 동물의 신체 표면에서 발현됩니다.

소라게는 냄새를 잡기 위해 외줄 모양의 미학을 가진 더듬이를 사용합니다.

갑각류는 한 쌍의 네프론-포자를[22] 통해 화학적 신호를 포함하는 소변을 앞쪽으로 배출할 수 있고, 또한 그들의 [20]분절선에 의해 생성되는 페로몬을 그들의 신체 표면에 침전시킬 수 있습니다.물고기는 배설물 구멍과 [20]아가미를 이용하여 소변을 통해 페로몬을 방출합니다.개구리와 두꺼비와 같은 양서류는 번식샘을 [23]이용하여 수용성 페로몬을 생산했습니다.돌고래와 같은 포유류는 배설물에서 수용성 페로몬을 방출하는 반면, 피니피는 페로몬을 [13]생산하는 것으로 생각되는 비브리새와 뒷다리 주변에 냄새샘을 가지고 있습니다.

화학 신호는 기계식 수신기를 사용하여 감지됩니다.갑각류는 더듬이에 화학 수용체가 있습니다.그들은 안테나를 튕겨 주변의 화학물질을 [20]끌어당기는 물살을 만들어 주변의 화학물질 신호를 샘플링할 수 있습니다.물고기는 비강에 기계 수용체가 줄지어 있습니다.비강 가장자리 주변의 다중 섬모 세포가 화학적 검출을 [24]증가시키기 위해 물 흐름을 생성하는 것이 제안되었습니다.

대부분의 반수생 양서류, 파충류, 포유류는 코와 혀를 가지고 있습니다.육지에서, 해달과 피니피들은 화학적 신호의 어느 정도 감지를 나타내는 두드러진 냄새샘에서 종종 '코' 행동을 합니다.이전에는 이 동물들 대부분이 물 속에서 코를 막고 반수생 포유류는 후각 신경, 구근, [20]트랙트가 감소한 것으로 알려져 있기 때문에 수중에서 화학적인 의사소통을 하지 않는 것으로 인식되었습니다.하지만, 반수생 별코두더지와 물땃쥐는 물속에서 기포를 물체나 냄새 자국으로 내뿜고, 거품을 다시 흡입하여 화학적 신호를 [25]코로 전달함으로써 화학물질을 감지할 수 있다는 것이 밝혀졌습니다.

화학 신호는 다음 용도로 사용됩니다.

  • 짝짓기 유치 및 평가:페로몬 스플렌디페린은 수컷 웅장한 나무 개구리에 의해 생산되며 암컷 [23]개구리를 유인하는 것으로 밝혀졌습니다.암컷 대게와 암컷 투구게는 생식 상태를 알리고 수인성 화학 신호를 이용해 수컷을 유혹합니다.
  • 작용 상호작용:가재가 분규 중에 생산하는 뇨중 페로몬의 양과 농도는 자원 보유 잠재력에 대한 정보를 제공하고 [22]싸움의 더 빠른 해결을 촉진할 수 있다고 생각됩니다.

전기 통신

전기뱀장어

물이 공기보다 훨씬 더 나은 전기 도체이기 때문에 전기 통신은 수중 동물에서만 관찰됩니다.전기 신호를 감지할 수 있는 다양한 동물들이 있지만, 물고기는 EOD를 보내고 받을 수 있는 유일한 수생 동물이기 때문에 전기 신호를 사용하여 효과적으로 의사소통을 할 수 있는 유일한 동물입니다.약한 전기 물고기는 특수한 전기 기관을 사용하여 일정한 전기 방전을 발생시킬 수 있으며, 이를 전기 기관 방전(EOD)[26]이라고도 합니다.예를 들어, 전기 뱀장어는 전기를 생산할 수 있는 전해질을 포함한 세 쌍의 복부 기관을 가지고 있습니다: 주요 기관, 사냥꾼의 기관, 그리고 주머니의 기관.EOD는 종에 따라 다를 수 있고 심지어는 각 [27]개체마다 고유할 수도 있습니다.전기 물고기는 또한 EOD의 주파수,[27] 양, 지속 시간, 무음 기간, 진폭 및 코드를 수정할 수 있습니다.자연적인 EOD와 EOD에 대한 의식적인 변화는 모두 많은 사회적 상황과 상관관계가 있는 것으로 관찰된 사회적 신호입니다.

전기 물고기는 고주파 자극에 민감한 덩어리 전기 수신기를 사용하여 전기 신호를 감지할 수 있습니다.전기 수용체는 다양한 형태로 존재하며 신체의 다양한 부분에서 발견될 수 있습니다.예를 들어, 상어는 주둥이와 머리의 다른 부분에 있는 구멍에 로렌지니의 암풀레라고 불리는 전기 수용체를 가지고 있습니다.전기 뱀장어는 몸 위에 다양한 덩어리 모양의 수용체를 가지고 있습니다.

전기 신호는 다음 용도로 사용됩니다.

  • 작용 상호작용:작용 상호 작용 동안, 두 가지 다른 것을 신호할 수 있는 EOD의 두 가지 수정이 있습니다.장시간 방전을 중단하는 것은 공격을 방지하기 위한 유화 표시로 간주됩니다.방전율의 변화는 더 복잡한 신호이지만, 일반적으로 큰 변화는 높은 수준의 공격 동기를 나타내는 위협 신호로 기능하고 후퇴 또는 공격 [28]억제에 효과적입니다.

촉각

촉각이라고도 하는 촉각 통신은 신체적 접촉을 필요로 하기 때문에 매우 짧은 거리 동안 제한됩니다.매우 짧은 거리의 상황에서 시각적 디스플레이는 종종 촉각 신호가 됩니다.촉각 신호는 코, 연단, 지느러미, 가슴지느러미, 등지느러미, 배, 심지어 몸 전체를 사용하여 사회적 맥락에서 광범위하게 만지고 문지르는 것을 포함합니다.더 공격적인 촉각 신호에는 물어뜯기, 갈퀴질, 맞대기 또는 [13]부딪치기가 포함됩니다.

동물들은 신체의 표면이나 내부의 변화에 반응하는 신체 감각 시스템에 의해 접촉을 감지합니다.신체 감각 시스템에 있는 기계 수용체는 대부분의 수중 동물의 피부 표면뿐만 아니라 피니피의 진동이나 고래의 털에서도 발견될 수 있습니다.

촉각 신호는 다음 용도에 사용됩니다.

  • 짝짓기 의식:암컷 Hylodes japi 개구리들은 수컷의 등뼈와 그녀의 척골 부위를 만지고 [29]발을 만짐으로써 수컷의 짝짓기 시도에 대한 그녀의 수락을 나타냅니다.

멀티모달 통신

멀티모달 신호는 다양한 감각 양식을 통합하는 신호입니다.예를 들어 수컷 Hylopes japi 개구리의 짝짓기 디스플레이는 시각적 신호(발 떨림, 목구멍 디스플레이, 발가락 플래그)와 음향 신호(피프 및 스퀼)를 [29]동시에 통합합니다.멀티모달 신호 전달의 사용은 수생 동물뿐만 아니라 다른 육상 동물에서도 관찰됩니다.멀티모달 신호 전달은 잡음이 많거나 가변적인[30] 환경에서 신호의 효과를 높이고 [31]동시에 여러 품질의 신호를 보낼 수 있는 기능을 제공하는 것으로 생각됩니다.게임 이론의 기초로부터, 비용 함수에 대한 제약, 양식과 여러 품질의 인스턴스에 걸친 가능한 오류, 신호 전달자 및 청중은 모두 멀티모달 [32]신호 전달을 선호하는 생물학적 이점을 제공합니다.

종간 통신

종간 의사소통은 다른 종의 구성원들 사이의 의사소통입니다.

불배의 두꺼비는 밝은 색의 배를 가지고 있습니다.

먹잇감과 포식자의 상호작용

먹이는 종종 추적을 방해하는 신호를 보여 포식자가 쫓거나 먹지 않도록 설득합니다.추적 방지 신호는 독성을 나타낼 수 있습니다.예를 들어, 불배 두꺼비가 공격을 받을 때, 그것은 방어적인 자세를 취하고 포식자에게 밝은 색의 배를 보여줄 것입니다.밝은 색은 포식자에게 두꺼비가 독성이 있다는 것을 알려주기 때문에 포식자가 공격하는 것을 막습니다.

먹잇감은 또한 포식자에게 그들이 잡거나 제압하기 어렵고, 그것이 포식자가 공격을 멈추거나 다른 먹잇감 개체로 공격을 전환하도록 유발한다는 신뢰할 수 있는 신호를 보낼 수 있습니다.예를 들어, 구피들은 구피들이 알고 있고 잡기가 더 어려울 것이라는 포식자와 의사소통하는 가능한 포식자에게 접근하고 검사하는 시각적 신호를 보여줄 수 있습니다.시클리드(구피의 포식자)가 검사 [33]행동을 보이는 구피를 공격할 가능성이 낮은 것으로 나타났습니다.

포식자들은 종종 먹이와 의사소통을 하지 않지만, 만약 그들이 만든 신호의 대부분을 한다면 부정직한 것입니다.

상호공생 상호작용

상호주의적 관계는 서로 다른 종의 두 유기체가 '함께 일하고' 서로로부터 이익을 얻을 때 발생합니다.어떤 경우에는, 두 유기체 사이의 의사소통이 이러한 상호 이익의 기초를 제공합니다.

이것의 예는 바닥에 사는 작은 물고기인 고비와 알페이드, 즉 딱따기 새우 사이의 상호주의적인 공생 관계입니다.개비는 보통 새우가 파서 유지하는 굴 입구에 앉습니다.새우가 굴에서 일하는 동안, 고비는 망을 보고 있을 것입니다.만약 그 개가 잠재적인 위험을 본다면, 그것은 새우의 더듬이에 꼬리를 흔들거나 때릴 것입니다.이 촉각적인 신호는 새우에게 잠재적인 위험의 존재를 전달하고, 새우는 그 뒤를 따라 고비와 함께 굴 속으로 철수할 것입니다.이러한 의사소통은 개비(새우가 굴을 은신처로 사용할 수 있게 해줄 것)와 새우(보호소 준비와 [34]유지에 안전하게 더 많은 에너지를 투입할 수 있음) 모두에게 이롭습니다.

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