Kalan silmin

Toukokuun viidentenätoista päivänä puhuin Turun Akvaarioystävät ry:n väelle kalojen aistimaailmasta – siitä, miltä oikein tuntuisi olla kala. Tapahtuma oli hauska ja yleisö kiinnostunutta. Kahlattuamme läpi kalojen aisteista kahdeksan (jätettyämme muutaman pois selkeyden vuoksi), tulimme siihen tulokseen, että akvaariokalojen sielunelämä on sekä monimutkaisempaa että käsittämättömämpää kuin monikaan osaisi arvata.

Kiehtovien yksityiskohtien paljouden vuoksi joudun jakamaan artikkelin kahtia. Tässä ensimmäisessä osassa käsitellään ne kalojen aistit, jotka ovat tuttuja meille ihmisillekin: näkö, kuulo, haju, maku ja tunto. Seuraavassa artikkelissa siirrytään kylkiviiva-, sähkö- ja magneettiaistin pariin.

Näkö

Kalojen silmät ovat pohjimmiltaan samanlaiset kuin ihmistenkin: kamerasilmät, joissa on valoa taittava linssi ja valoherkkien solujen peittämä verkkokalvo. Verkkokalvolla on kahdenlaisia valoherkkiä soluja: hämäränäköön sopeutuneita, värisokeita sauvasoluja ja kirkkaammassa valossa toimivia tappisoluja, joihin värinäkö perustuu. Päivisin valoisissa vesissä liikkuvilla kaloilla on hyvä näkö, öisin tai sameissa vesissä uivat taas voivat olla lähes sokeita.

Toisaalta kalojen silmät poikkeavat ihmissilmästä mielenkiintoisilla tavoilla. Linssi on, kuten arvata saattaa, kalansilmälinssi, eli muodoltaan lähes täydellisen pyöreä. Sitä en osaa sanoa, näkevätkö kalat ympäristönsä samalla tavalla kaareutuneena kuin me kalansilmälinssin läpi (kuvassa), vai korjaavatko niiden aivot vääristymän. Todennäköisesti korjaavat, siinä missä monet muutkin silmän rakenteesta johtuvat häiriöt. Meillä ihmisillä, samoin kuin kaloilla, aivot korjaavat kummankin silmän keskivaiheilla olevan näköhermon lähtöpaikassa ammottavan täysikuun kokoisen aukon ja poistavat verkkokalvon edessä kiemurtelevat hermot ja verisuonet.

Kalojen, päinvastoin kuin ihmisen, silmät ovat levossa tarkentuneet lähelle. Ne eivät siis lepäillessään katsele kaukaisuuteen. Syykin lienee yksinkertainen: vesi on usein sen verran sameaa, että kauas katselusta ei ole suurta hyötyä. Siitä huolimatta kalat pystyvät tarkentamaan katseensa myös pidemmille etäisyyksille, eikä niillä ole vaikeuksia tarkkailla akvaariostaan ihmisten puuhia toisella puolella huonetta.

Tarinat tv:tä katselevista pallokaloista tai vain tietyille ihmisille näyttäytyvistä monneista ovat akvaarioharrastajien keskuudessa tavallisia. Omatkin pantterikiipijäkalani (Ctenopoma acutirostre) kokoontuvat tarkastelemaan tietokoneen näyttöä, jos se sattuu niiden näkyvillä olemaan. Tapasinpa äskettäin parven lehtikaloja (Pterophyllum scalare), jonka koiraat oli rähinöinnin vuoksi eristetty toiseen akvaarioon. Naaraat ja koiraat viettivät aikansa mahdollisimman lähellä toista akvaariota ja selvästi tuijottivat toisiaan väliin jäävän puolitoistametrisen ilmatilan läpi.

Vesi ja ilma taittavat valoa eri tavalla, joten veden pinnan yläpuolella kalan näkö on samalla tavalla sumea kuin sukeltajalla ilman uimalaseja: ikään kuin aivan vääränlaisten silmälasien läpi. Aivan omanlaisensa viritelmä on Amazonin suiston murtovesissä elävän nelisilmäkalan (Anableps anableps) näköaisti. Nimestään huolimatta sillä ei sentään ole neljää silmää, vaan kumpikin silmä on vaakasuunnassa jakautunut kahtia, ja pupilli on paksun tiimalasin muotoinen.

Kala viettää aikansa veden pinnassa siten, että kummankin silmän yläosa tapittaa vedenpinnan yläpuolista maailmaa, alaosa taas on veden alla. Silmän sisällä tapahtuu kummia: linssi ei olekaan täydellisen pyöreä vaan soikea siten, että veden alta tuleva valo kulkee linssin läpi eri pituisen matkan ja taittuu siis eri tavoin kuin ilmasta saapuva. Näin kumpikin silmän puolisko näkee täydellisesti omassa elementissään.

Sateenkaaren värit

Värinäkö perustuu tappisoluihin, joita on silmässä useita eri tyyppejä: kukin sisältää yhtä valoherkkää opsiiniksi nimettyä proteiinia, joka reagoi tiettyihin valon aallonpituuksiin – siis aistii tiettyä väriä. Ihmisellä opsiinityyppejä on kolme, eli värinäkömme perustuu kolmeen pääväriin: sininen, punainen ja vihreä.

Värien näkeminen vaatii suhteellisen kirkkaan valaistuksen, joten ihmisetkin muuttuvat iltahämärissä värisokeiksi. Voikin siis arvata, että syvänmeren kaloilla, sameissa vesissä elävillä ja yöaktiivisilla kaloilla värinäkö ei ole kummoinen. Pintavesien kaloille, kuten useimmille akvaariokaloille, värit ovat kuitenkin tärkeitä. Niillä nelivärinäkö tuntuu olevan yleinen: usein kolme opsiinityyppiä aistivat meillekin näkyvän valon aallonpituuksia ja vielä yksi ihmiselle näkymätöntä ultraviolettia. Näin on asianlaita ainakin seeprakaloilla, lohilla ja kultakalalla. Kirjoahvenilla, rihmakaloilla ja muilla ahvenkaloilla on puolestaan seitsemän eri opsiinin valikoima, joista kuitenkin yleensä vain kolme kulloinkin hyödyllisintä on käytössä kullakin lajilla.

Värinäkö lienee syntynyt joskus selkärankaisten historian alkuhämärissä helpottamaan saalistusta. Sittemmin kalat ovat kuitenkin ottaneet siitä kaiken ilon irti, ja nykyään sen voisi sanoa pääasiassa palvelevan sosiaalista elämää. Kalat viestivät väreillään lajiaan, sukupuoltaan ja mielialaansa: ne pelottelevat ja houkuttelevat levittelemällä värikkäitä eviä, kertovat alistumisesta ja pelosta kalpenemalla. Etenkin kirjoahvenia tai taistelukaloja harrastava pääsee näkemään värienkäytön koko skaalan. Tässä kosiskelevat paratiisikalat (Macropodus opercularis)

Afrikan suurten järvien kirjoahvenille värit ovat puolison valinnassa erityisen tärkeitä. Kussakin järvessä on satoja kirjoahvenlajeja, jotka ovat järvien lyhyen historian ansiosta hyvin läheistä sukua toisilleen. Ne risteytyvät keskenään helposti, ja usein ainoa lajeja erillään pitävä tekijä on koiraan väritys, jota naaras käyttää puolison valitsemisperusteena. Victoriajärven rannat ovat paikoin samentuneet maatalousalueilta valuvien ravinteiden vuoksi, ja sameilla alueilla kirjoahvenlajit ovat alkaneet sulautua uudelleen toisiinsa ja menettää kirkkaita värejään. Niin helposti alkanut lajiutuminen kääntyy sulautumiseksi.

Parvikalat pysyttelevät värityksensä avulla yhdessä. Usein niillä onkin joko kyljessä, pyrstön tyvellä tai pyrstöevässä jokin selvästi erottuva kuvio, jonka avulla parvi pysyy koossa ja koostuu oikean lajisista kaloista. Neontetralla on hohtava kylkiraitansa, punapäätetralla kirkkaan mustavalkoinen pyrstö ja loistobarbilla musta täplä pyrstön tyvellä. Joskus kaksi lajia muodostaa sekaparvia, jolloin ne ovat samanvärisiä, vaikka muuten olisivat aivan erinäköisiä ja vain kaukaista sukua toisilleen: akvaarioharrastajien parhaiten tuntema esimerkki lienee nuolimonnisen (Corydoras hastatus) ja kolmipilkkutetran (Serrapinnus kriegi) kumppanuus. Kuvan häkellyttävän samannäköisistä tetrasta ja monnista voi nähdä Amtra-akvaariotarvikevalmistajan sivuilla täällä.

Kolmisilmiä ja kameleontteja

Jos tarkkoja ollaan, kalat ovat oikeastaan kolmisilmäisiä. Niillä, kuten matelijoilla ja sammakkoeläimillä, on vielä toiminnassa päälaensilmä. Pieni ja rakenteeltaan yksinkertainen se toki on, mutta kykenee erottamaan valon pimeästä. Sen arvellaan olevan erityisen tärkeä nahkiaisille ja haille.

Mitä kolmannella silmällä oikein tekee? Sen tehtävä lienee säädellä kalojen vuorokausi- ja vuosirytmejä. Meillä ihmisillä päälaensilmä on uponnut syvälle aivojen sisään ja siitä on jäljellä vain pikkuruinen käpylisäke. Se säätelee yhä virkeyttä ja vuorokausirytmiä, mutta meillä ihmisillä se saa tiedon valosta silmistä näköhermon kautta. Paljon markkinoitu suomalaiskeksintö, korvavalo, jonka pitäisi parantaa kaamosmasennusta, perustuu arvaukseen, että käpylisäke kykenisi edelleen aistimaan valoa. Tietenkin valon olisi jotenkin myös päästävä aivojen puolikkaan läpi korvasta käpylisäkkeeseen.

Kameleontit ovat kuuluisia kyvystään käännellä silmiään toisistaan riippumatta, jolloin ne voivat tuijottaa yhdellä silmällä keskittyneesti vaanimaansa hyönteistä, mutta vilkuilla toisella samaan aikaan ympärilleen. Useimmat kalat eivät ylipäätään pysty juuri liikuttelemaan silmiään, yksittäin tai yhdessä, mutta monniset (Corydoras) ovat poikkeus sääntöön (kuva: Christian Ude/Wikimedia Commons). Nämä pienet panssaroidut monnit pystyvät kääntelemään silmiään kuin kameleontit. Voivatpa ne jopa kääntää silmäänsä alaspäin eleeseen, joka näyttää miltei silmäniskulta. Sen tarkoitus lienee puhdistaa silmän pinta pyyhkäisemällä sitä silmäkuopan alareunaa vasten.

Kuulo

Jacques Cousteaun kuuluisa meridokumentti oli nimeltään Hiljainen maailma. Vaikka dokumentti on epäilemättä maineensa ansainnut, nimeltään se on harhaanjohtava: veden alla voi olla melkoinen meteli.

Aallot ja virtaukset, kalojen liikkeet, veteen putoavat esineet ja toisiaan vasten hankautuvat kivet pitävät ääntä. Tavallaan ääni on vedessä vielä parempi keino hankkia tietoa ympäristöstä kuin maalla: vedessä ääniaallot nimittäin liikkuvat noin 4,5 kertaa nopeammin ja paljon kauemmas kuin ilmassa.

Kaloilla ei ole ulkoisia korvanlehtiä, tärykalvoa eikä edes keskikorvaa, sillä kalan ja ympäröivän veden koostumus on riittävän lähellä toisiaan, jotta ääniaallot kulkevat suoraan kudosten läpi. Ongelma on se, että ne ovat taipuvaisia kulkemaan samaa vauhtia myös itse kuuloelinten läpi. Useimmat kalat kuulevat lähinnä verraten matalia ääniä, eivät juuri huilunsoittoa korkeampia (tiedoksi, jos jostakin syystä haluaisit soittaa kaloille musiikkia).

Särkikalat, tetrat, monnit ja eteläamerikkalaiset veitsikalat ovat toistensa läheisiä sukulaisia, ja ne ovat keksineet kuulonsa parantamiseksi toisen keinon: Weberin laitteen. ”Laite” koostuu mikrofonina toimivasta uimarakosta, joka kaasun täyttämänä poimii ääniaallot korvaa paremmin, ja siitä sisäkorvan kuuloelimiin johtavasta pienten luiden rivistä. Niiden kuulo on herkempi kuin muiden kalojen, ja ulottuu myös korkeampiin ääniin.

Puheliaat kalat

Kun kalat kerran kuulevat, miksipä ne eivät myös puhuisi? Puhuvathan ne. Etenkin englanninkieliset kalojen nimet kertovat monipuolisesta ääntelystä: grunts, grunters, trumpeters, croakers, drums, drummers, sea robins, squeaker catfish, talking catfish…

Akvaariokaloista etenkin ripsi- ja okamonnit sekä murisija- ja korurihmakalat ovat tunnettuja ääntelystään. Ne käyttävät ääniä monenlaiseen viestintään: kalat uhkailevat toisiaan tai kertovat reviiriensä rajoista, houkuttelevat puolisoa tai protestoivat. Monnien äänekäs narina, kun ne nostetaan ylös vedestä, lienee tarkoitettu saalistajan säikäyttämiseen. Joskus kala ilmaisee tunteitaan äänin hyvinkin inhimillisesti: taannoin akvaariooni vasta saapunut tummaripsimonni (Synodontis robbiana) osui ruoka-aikaan äkkiä kasvokkain ison viherniilinhauen (Polypterus senegalus) kanssa ja pysähtyi selvästi säikähtäneenä kuin seinään sanoen kovalla äänellä ”kvaak!”

Eivätkä kalat aivan hiljaisiakaan ole. Äänen täytyy olla kova, jotta se ylipäätään pääsee lasin ja ilman läpi akvaariota katselevan ihmisenkin korviin: suurin osa akvaariokalojen ääntelystä todennäköisesti jää meiltä kuulematta. Esimerkiksi Malawi – ja Tanganjikajärvien kirjoahventen tiedetään viestivän äänin, jotka ovat kullakin lajilla erilaisia. Todennäköisesti ääntely on yleistä muidenkin kalojen keskuudessa: raportteja siitä on monien kirjoahventen lisäksi muun muassa sammilta, niilinhauilta, simpuilta, särkikaloilta, monnisilta ja monilta muilta.

Voipa kalojen ääntely olla joskus häiriöksi asti: San Francisconlahden pohjassa elävät konnakalat (Porichthys notatus) hyräilevät kutuaikaan niin äänekkäästi, etteivät asuntolaivoissa lahdella yöpyvät ihmiset saa nukuttua. Alla on akvaariossa nauhoitettua konnakalan murinaa.

Ihmiset ääntelevät puhaltamalla ilmaa keuhkoista kurkunpään äänielinten läpi. Kaloilla ei kuitenkaan ole keuhkoja (paitsi keuhkokaloilla ja niilinhauilla) eikä kurkunpäätäkään. Sen sijaan ovat keksineet toinen toistaan mielikuvituksellisempia tapoja tuottaa ääntä. San Franciscon konnakalat hyrisevät värisyttämällä uimarakkoaan kuin rummunkalvoa. Ripsimonnien, okamonnien ja murisijarihmakalojen rintaevien tyvellä on erityinen elin, joka narisee kun evää liikuttaa. Kuollutta monnia käsittelevä saattaa säikähtää pahasti, kun rintaevästä tarttuessa kala päästää äänekkään ja hyvin elävän kuuloisen murahduksen.

Kirjoahventen hiljaisempi ääntely syntyy nieluhampaiden narskutuksesta, kun taas sillit viestivät parvensa muille kaloille kirjaimellisesti piereskelemällä – ne päästävät peräaukostaan kaasua erimittaisina jaksoina!

Haju, maku ja tunto

Haju-, ja makuaisti yhdessä tuntoaistin kanssa ovat etenkin pohjakaloille tärkeä setti aisteja ravinnon etsinnässä. Haju- ja makuaisti täydentävät toisiaan, ja koska kalojen herkkätuntoisimmat osat ovat yleensä suun ympäristössä, nekin ovat tiiviisti yhteydessä kahteen muuhun.

Kalojen hajuaistimena toimivat sieraimet. Toisin kuin meillä, niiden sieraimet eivät johda nieluun, vaan ovat umpitunnelit, joiden pohjalla hajuaistinsolut sijaitsevat. Siksi ilmaa hengittävät kalat eivät haukkaakaan uutta ilmaa sieraimiinsa kuten valaat tai hylkeet, vaan nostavat pinnalle aina joko suun tai niilinhaukien tapauksessa kiduskansien alla sijaitsevat hengitysaukot.

Useimmilla kaloilla on kaksi U-kirjaimen muotoista tunnelia, eli neljä sierainta. Niihin virtaa uutta vettä kalan uidessa eteenpäin. Kirjoahvenilla ja merivesiakvaristeille tutuilla koralliahvenilla on kuitenkin vain yksi sierainpari, johon ne pumppaavat lihasten avulla uutta vettä – ne siis pystyvät nuuskimaan.

Useimpien kalojen hajuaisti on varsin hyvä, ja erityisen kehittynyt se on sellaisilla lajeilla, joilla näköaisti ei auta ruoan etsinnässä, esimerkiksi öisin liikkuvilla monneilla. Akvaariossa hajuaisti kuitenkin toimii huonosti, koska pienessä vesitilassa suodatin levittää hajun nopeasti koko altaaseen, ja sen lähdettä on enää mahdoton löytää.

Vuosia sitten törmäsin netissä kiertäneeseen vitsiin, jonka mukaan ihmisellä on kymmenen tuhatta makunystyä, mutta monnilla 250 000. Vitsissä ihmeteltiin, mikä siellä joen pohjassa voi maistua niin hyvältä. Useimmista nettivitseistä poiketen se pitää paikkansa. Syynä on se, että monilla kaloilla makunystyjä on muuallakin kuin suussa.

Huulet, viikset ja rihmakalojen rihmat ovat makuaistiltaan erityisen herkkiä, mutta ainakin monilla monneilla makunystyjä on läpi koko ruumiin. Alla oleva kuva perustuu piikkimonnilla (Ameiurus sp.) tehtyyn tutkimukseen: kukin täplä kuvaa sataa makunystyä. Viiksissä nystyjä on niin paljon, että ne on kuvattava yksivärisen tummina. Voi olla, että makunystyjen määrä tai jakauma on erilainen kuvassa olevalla koruripsimonnilla (Synodontis decora), mutta yleistä osviittaa se varmaankin antaa.

Makunystyjen levittäytyminen pitkin ruumistahan tarkoittaa sitä, että monni myös maistaa kaikkea, mihin koskee. Niinpä se voi etsiä ruokaa pohjaliejusta tehokkaammin. Se tarkoittaa myös sitä, että jos olet joskus käsitellyt akvaariosi monneja paljain käsin (mikä on usein piikkien vuoksi helpoin tapa siirtää niitä), ne tietävät miltä maistut. Makuaisti on ilmeisesti tärkeä osa esimerkiksi rihmakalojen kutupuuhissa, joiden aikana ne koskettelevat toisiaan rihmoillaan.

Sattuuko koukussa olo?

Tunto ei ole oikeastaan yksi aisti, vaan kokoelma erilaisia iholla ja muualla kudoksissa sijaitsevia aistielimiä, jotka tuntevat kipua, painetta, kosketusta, lämpötilaa ja sen muutoksia ja asentoja. Valikoiman tarkasta jakautumisesta, eli aistien lukumäärästä, voidaan toki kiistellä. Myös kaloilta löytyy monipuolinen kokoelma tällaisia aistimia.

 

Viime vuosina on aina kesän ja kalastuskauden alkaessa keskusteltu siitä, tuntevatko kalat kipua. Ei ole epäilystäkään siitä, etteikö niillä olisi kivun tuntemiseen vaadittavia aistimia. Itse asiassa lohikaloilla, joilla aihetta on enimmäkseen tutkittu, on huulissaan yhtä paljon tunto- ja kipureseptoreita kuin ihmisen ihossa, mutta ne ovat paljon herkempiä kuin meidän nisäkkäiden herkimmätkään reseptorit. Voi vain kuvitella, miltä koukkuun jääminen tuntuu.

Toki on aivan toinen kysymys, kuinka kalan aivot hahmottavat kipureseptorien antaman informaation, eli mitä se itse asiassa tuntee. Sitä ei vielä nykyteknologialla voida mitata, mutta käyttäytymiskokeissa kirjolohet ovat reagoineet kipuun hyvin inhimillisesti: jos niiden huuliin ruiskutetaan kivuliaan reaktion tuottavia kemikaaleja, ne ovat vähemmän tarkkaavaisia ja ruokahaluttomia. Usein ne keinahtelevat evillään edestakaisin tai hankaavat huuliaan pohjaan.

Itse vakuutuin kalojen tuntemasta kivusta viimeistään, kun rusotimanttiahvenillani (Hemichromis sp.) oli perheriita. Nämä jokseenkin aggressiiviset kirjoahvenet ovat taipuvaisia myös perheväkivaltaan, ja pariskunnan koiras oli repinyt naaraan huulesta irti kapean suikaleen ihoa. Pala ei ollut iso, eikä se estänyt naarasta syömästä, mutta naaras makasi useita päiviä passiivisena akvaarion pohjalla, söi vain vähän ja kontrastina normaalille loistavanpunaiselle värilleen oli lähes valkoinen.

Akvaariossa pääsee näkemään myös kalalajien välisiä eroja suhtautumisessa kosketukseen. Pohjakalat ja luonnossa kasvitiheikköjen joukossa elävät lajit, kuten monnit, karpit tai oskarit sietävät kosketusta ja voivat jopa oppia nauttimaan rapsutuksesta. Avovesikalat sen sijaan tuntuvat aistiyliherkiltä ja joskus pakenevat hysteerisesti pienimmästäkin kasvin lehden hipaisusta. Avovesikalat sopeutuvatkin huonosti akvaarion rajallisen kokoiseen ympäristöön: takavuosina yleisesti kaupan ollut haimonni (Pangasius hypophthalmus) ei olisi sopinut akvaariokalaksi, vaikka se ei olisikaan kasvanut yli metrin mittaiseksi.

Aiempia artikkeleita aihetta liipaten:

Kaikissa sateenkaaren väreissä – värinäöstä eri eläimillä.

Avaruusolioita akvaariossa – ankeriasmonnien, timanttiahventen, lehtikalojen ja perhoskalan hämmentävistä väreistä ja käyttäytymisestä.

Onni on elävä fossiili olohuoneessa – niilinhaukien biologiasta

Kalat: paljon enemmän kuin uivaa ruokaa – kalojen evoluutiohistoriasta ja sukupuusta.

Lähteitä ja lisätietoa:

Liem ym. (2001) Functional Anatomy of the Vertebrates: an Evolutionary Perspective. Selkärankaisanatomian oppikirjat kertovat perusteet myös aistien toiminnasta.

Parry ym. 2005: Mix and match color vision: tuning spectral sensitivity by differential opsin gene expression by Lake Malawi cichlids. Current Biology.

Seehausen ym. 1997: Cichlid fish diversity threatened by eutrophication that curbd sexual selection. Science.

Bay Nature: The midshipman’s song. Artikkeli San Franciscon laulavista konnakaloista.

Amorim ym. 2004: Differences in sounds made by courting males of three closely related Lake Malawi cichlid species. Journal of Fish Biology.

Sneddon ym. 2003: Novel object test: examining nociception and fear in the rainbow trout. The Journal of Pain.

Sneddon 2003: The evidence for pain in fish: the use of morphine as analgesic. Applied Animal Behaviour Science.

Sneddon 2003: Trigeminal somatosensory innervation of the head of a teleost fish with particular reference to nociception. Brain Research. Tässä käsitellään kalan ihon tunto- ja kipuaistia ja sen herkkyyttä. Lähes kaikki kalojen kipuaistista tehty tutkimus on näköjään amerikkalaistutkija Lynne Sneddonin käsialaa.

Varjo (2007) Akvaariokalat. Markku Varjon akvaario-oppaat käsittelevät myös kalojen biologiaa ja aistimaailmaa asiantuntevasti, joskin suppeasti.