งานของฉัน

ชิ้นงานคณิตศาสตร์

ปลาตีน


ปลาตีน



ป่าโกงกางชายฝั่งและหาดเลนทางตะวันออกเฉียงเหนือของออสเตรเลียเป็นสถานที่ที่เข้าถึงค่อนข้างลำบาก พื้นที่แห่งนี้เต็มไปด้วยจระเข้น้ำเค็ม(เคยกินคนมาแล้ว)และแมลงดูดเลือด และมีแต่ทางเดินที่เป็นโคลนเลนแคบๆ ให้ก้าวย่างไปเท่านั้น พื้นที่เช่นนี้เป็นงานที่ท้าทายมากสำหรับนักชีววิทยาสองคนคือฮีเธอร์ เจ. ลี (Heather J. Lee) และเจฟฟรีย์ บี. เกรแฮม (Jeffrey B. Graham) แต่สิ่งมีชีวิตที่พวกเขากำลังหาอยู่นั้นอาศัยอยู่ที่นี่ พวกมันมักจะคืบคลานไปตามหาดเลน กระโดดไปตามรากโกงกาง และมุดลงรูทันทีเมื่อมีสัญญาณอันตรายเกิดขึ้น(แม้เพียงเล็กน้อยก็ตาม) หรือเมื่อมีน้ำขึ้น

สิ่งมีชีวิตตาโปนปราดเปรี้ยวที่พวกนักชีววิทยาทั้งสองศึกษาก็คือ ปลาตีน (mudskipper) นั่นเอง มันเป็นปลาสะเทินน้ำสะเทินบกที่ยึดเอาหาดเลนโลกเก่าและป่าชายเลนเป็นที่อาศัย มันเป็นสมาชิกของวงศ์ปลาบู่ที่มีอยู่ 25 ชนิด เราสามารถแยกพวกมันตามลักษณะและพฤติกรรมออกเป็น 4 สกุลคือ ScartelaosBoleophthalmus,Periophthalmus และ Periophthalmodonปลาตีนถือเป็นปลาชนิดเดียวที่สร้างกิจกรรมหลักบนบกหลายอย่างขึ้นมารวมถึงการกิน การเกี้ยวพาราสี และการป้องกันพื้นที่หากิน เพื่อจัดการกับความสามารถเหล่านี้ พวกมันจึงต้องมีโครงสร้างพิเศษจำนวนหนึ่งตัวอย่างเช่น ตาที่นูนของมันได้รับการออกแบบมาเป็นอย่างดีเพื่อการมองเห็นบนบก แต่การมองเห็นในน้ำจะลดลง ใต้ดวงตาแต่ละข้างจะมีเบ้าที่มีน้ำขังอยู่ ซึ่งเกิดจากการพับตัวของผิวหนัง ขณะที่ดวงตาของปลาตีนแห้งเพราะสัมผัสกับแสงแดด พวกมันสามารถบีบเบ้าให้น้ำมาเลี้ยงดวงตาได้ ปลาตีนสามารถเดิน ปีนป่าย และกระโดดเมื่อไม่อยู่ในน้ำได้ด้วยครีบอกที่เสมือนขาของมัน และต้องขอบคุณการดัดแปลงผิวและช่องเหงือก (gill chamber) ของมัน พวกมันจึงสามารถหายได้ทั้งในน้ำและบนบก แน่นอนว่าการเฝ้าสังเกตสัตว์ชนิดนี้ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สร้างภาพของสัตว์มีกระดูกสันหลังชนิดแรกที่ขึ้นมาจากทะเลเมื่อประมาณ 360 ล้านปีก่อนได้ ลอเรน ไอส์ลีย์ (Loren Eisley) นักธรรมชาติวิทยาที่มีชื่อเสียงโด่งดังได้อธิบายปลาตีนในบทความของเขาชื่อ The Snout ว่า "แม้จะต่างเผ่าพันธุ์และต่างเวลา แต่กระนั้น มันก็ทำให้เราระลึกถึงบรรพบุรษ(ของสัตว์มีกระดูกสันหลัง)ของเรา" นักชีววิทยาหลายคนได้ศึกษาลักษณะพิเศษของปลาตีนเพื่อให้เข้าใจถึงลำดับความเปลี่ยนแปลงที่ทำให้สัตว์มีกระดูกสันหลังพวกแรกเปลี่ยนมาใช้ชีวิตบนบก จากมุมมองทางวิวัฒนาการ ปลาตีนมีความสัมพันธ์น้อยมากกับบรรพบุรุษของปลาที่ทำให้เกิดสัตว์มีกระดูกสันหลังที่อาศัยอยู่บนบก แต่ไอส์ลีย์หมายเหตุไว้ว่า "ยังมีอีกหลายสิ่ง(ที่อยู่ในน้ำ)กำลังขึ้นมาจากน้ำ" เหมือนกับบรรพบุรุษของมนุษย์เรา สัตว์ในปัจจุบันจำนวนหนึ่งได้เริ่มขึ้นมาบนบกและพัฒนาความสามารถในการหายใจบนบกและการใช้ชีวิตทั้งในน้ำและบนบก 


ปลาตีนยักษ์ (Giant Mudskipper;Periophthalmodon schlosseri) วิวัฒนาการทำให้ปลาตีนอยู่ได้ทั้งในน้ำและบนบก เพื่อประโยชน์ทางด้านที่อยู่และอาหาร


แม้ว่านักธรรมชาติวิทยาเริ่มให้ความสนใจกับกิจกรรมบนบกของปลาตีนเมื่อประมาณ 300 ล้านปีก่อน แต่เรารู้เรื่องพฤติกรรมใต้พื้นเลนน้อยมาก ความสามารถในการอยู่นอกน้ำได้ทำให้มันสามารถอยู่ในหาดเลนที่มีน้ำอยู่เล็กน้อยได้ แต่รู (burrow) ที่มีน้ำเต็มของปลาตีนหลายชนิดยังคงเป็นที่หลบภัยเมื่อถูกสัตว์นักล่าต่างๆ จู่โจมและหลบหนีจากการถูกคุกคาม เมื่อน้ำลด ปลาตีนหลายชนิดมีความเสี่ยงในการถูกนกชายฝั่งจับกินเช่นเดียวกับสัตว์บกอื่นๆ รวมถึงงูและสัตว์เลี้ยงลูกด้วยน้ำนม เมื่อน้ำขึ้น ปลาตีนหลายชนิดจะปิดปากรูเพื่อป้องกันการโจมตีจากปลาที่หากินตามหน้าดิน นอกจากเป็นบ้านที่ปลอดภัยแล้ว รูยังใช้เป็นแหล่งอนุบาลไข่ที่กำลังฟักอีกด้วย ปลาตีนในสกุล Boleophthalmus และPeriophthalmus จะวางไข่ในรูและอาจจะรวมถึงอีก 2 สกุลที่ทำเช่นนี้ ดูเหมือนว่ารูจะเป็นสถานที่ที่ปลอดภัยของทั้งไข่และปลาตัวเต็มวัย แต่กระนั้น การซ่อนตัวอยู่ในรูก็มีอันตรายเช่นกัน เพราะน้ำในรูจะมีปริมาณออกซิเจนต่ำ บางครั้งปลาตีนต้องทนหรือเอาชนะสภาวะออกซิเจนน้อยนี้ให้ได้ ไม่ใช่แค่เพื่อตัวมันเท่านั้น แต่เพื่อไข่ของมันอีกด้วย 


รูของปลาตีนชนิด Periophthalmus modestus


นักวิทยาศาสตร์ทั้งสองท่องเที่ยวทั่วโลกเพื่อไขปริศนาของรูปลาตีนรวมถึงคำถามที่ว่าปลาเหล่านี้ทำเช่นไรขณะที่รอน้ำขึ้นภายในรูและการเจริญของลูกปลาในสภาพแวดล้อมเช่นนี้มีความเปราะบางมากแค่ไหน 

พวกเขาทำงานร่วมกับอัตสึชิ อิชิมัตสึ (Atsushi Ishimatsu), โตรุ ทาคิตะ (Toru Takita) และนาโอโกะ อิโตกิ (Naoko Itoki) แห่งมหาวิทยาลัยนางาซากิ และทัตสึสุเกะ ทาเกดะ (Tatsusuke Takeda) แห่งมหาวิทยาลัยเคียวชู พวกเขาได้ศึกษาหาดเลนบริเวณอ่าวอะริอาเกะ (Ariake Bay) ที่ถูกเปลี่ยนเป็นฉากเกี้ยวพาราสีของปลาตีนชนิด Periophthalmus modestusทุกฤดูใบไม้ผลิ ปลาตัวผู้จะสร้างเนินเขตของแต่ละตัวและขุดรูลึกถึง 2 ฟุต ลักษณะรูจะเหมือนกับอักษร j (หรือบางครั้งจะเหมือนกับอักษร y เพราะมีทางเข้า 2 ทาง) ซึ่งปลายที่โค้งงอด้านล่างจะเป็นห้องออกไข่


ปลาตีนชนิด Periophthalmus modestus


เมื่อขุดรูเสร็จเรียบร้อยแล้ว ปลาตัวผู้จะเริ่มหาคู่ผสมพันธุ์ ช่วงน้ำลงในฤดูวางไข่ของปลาตีนชนิด P. modestus นี้จะเริ่มตั้งแต่ปลายเดือนพฤษภาคมจนถึงต้นเดือนสิงหาคม ตัวผู้จะแสดงการเต้นเกี้ยวพาราสีให้กับตัวเมียดู เหล่าตัวผู้จะเปลี่ยนจากสีน้ำตาลทึมๆ มาเป็นสีน้ำตาลเหลือง(หรือเบจ)อ่อนซึ่งตัดกับโคลนสีเข้มราวกับเพิ่มสีสันการแสดงของมัน ตัวผู้แต่ละตัวจะพยายามเชิญชวนให้ตัวเมียที่อมไข่ไว้เต็มปากไปยังอาณาเขตและลงไปในรูของมัน มันจะพองแก้ม ปาก และช่องเหงือกอวดโดยเติมลมเข้าไปเพื่อดึงดูดความสนใจของเพศเมีย นอกจากนี้ มันยังชูครีบหลัง กางครีบหางออก และยักย้ายส่ายลำตัวของมันอีกด้วย เมื่อตัวเมียที่สนใจเริ่มเข้ามาใกล้ ตัวผู้จะยังคงแสดงต่อไปแล้วค่อยๆ ต้อนเธอไปที่รู และหยุดสักครู่หนึ่งเพื่อให้แน่ใจว่าเธอจะไม่เบื่อและไปต้องมนต์สะกดของตัวผู้ตัวอื่น จากนั้นตัวผู้มันจะมุดลงรูและโผล่หน้าออกมาทักทายสาวอีกครั้งอย่างรวดเร็วเพื่อล่อหลอกให้ตัวเมียลงรูและมีความสุขกับสิ่งอำนวยความสะดวกต่างๆ ภายในรู ถ้าปลาสาวลังเลใจ ปลาหนุ่มจะมุดเข้ามุดออกรูจนกว่าตัวเมียจะเข้ารู เมื่อล่อหลอกให้เธอลงรูได้แล้ว ปลาหนุ่มจะกลับไปยังทางเข้าเพื่อ "ปิดประตู" ด้วยก้อนโคลน 

ก่อนหน้านี้นักวิจัยได้แสดงให้เห็นว่า หลังจากได้รับการปฏิสนธิแล้ว ไข่เหล่านี้จะถูกฝังติดกับผนังโคลนภายในห้องวางไข่ ซึ่งเป็นที่มันต้องใช้เวลาประมาณ 7 วันในการพัฒนา แต่นักชีววิทยาเหล่านี้มีข้อมูลน้อยมากเกี่ยวกับสิ่งที่เกิดขึ้นเมื่อปลาตัวผู้และตัวเมียเข้าไปในรูแล้วไปยังห้องวางไข่ เพื่อสังเกตการพัฒนาของไข่และพฤติกรรมการดูแลไข่ ทีมงานของอิชิมัตสึได้ใช้กล้องเรียวยาวที่เรียกว่า endoscopic camera ใส่เข้าไปโคลนเหนือส่วนปลายของห้องวางไข่ พวกเขากำลังทำการสังเกตโลกใต้พื้นดินของปลาตีนเป็นครั้งแรกโดยใช้กล้องนี้


ปลาตีนชนิด Periophthalmus minutus


เมื่อไข่เจริญเติมที่แล้ว ลูกปลาโปร่งใสขนาดเล็กจะออกมาจากไข่และว่ายออกไปยังทะเล ในชั่วโมงแรกของลูกปลาโปร่งใสนี้ มันจะกินไข่แดงเป็นอาหารอยู่ หลังจากผ่านไป 4-5 วัน ลูกปลาจะกลับบ้านเกิด(ป่าชายเลนและหาดเลน) และใช้ชีวิตเหมือนกับพ่อแม่ของมัน การศึกษาการดูแลไข่ของ P. modestus ของทีมของอิชิมัตสึและการศึกษาอื่นๆ ทำให้เราเข้าใจว่าลูกปลาอยู่รอดได้อย่างไรในสภาวะที่มีอออกซิเจนน้อยหลังฟักออกมาจากไข่ และพวกมันเดินทางไปยังทะเลได้อย่างไร


ชายฝั่งตอนกลางและเหนือของออสเตรเลีย ปลาตีนชนิด Periophthalmus minutus สร้างหอคอย (turret) ที่ทางเข้ารูของพวกมัน


เพื่อเปรียบเทียบพฤติกรรมระหว่างปลาตีนชนิด P. modestus และปลาตีนชนิดอื่นๆ นักชีววิทยาทั้งสองได้เดินทางขึ้นเหนือไปยังรัฐควีนส์แลนด์ในประเทศออสเตรเลียในปี 1999 มีปลาตีนมากถึง 5 ชนิดอาศัยรวมกันอยู่ในหาดเลนของอ่าวแบล็กซอยล์ (Black Soil Creek) ที่แยกตัวออกมาจากป่าชายเลน และพวกเขาพบฝูงกุ้งสแนปปิ้ง (snapping shrimp) และกองทัพปูทหาร (soldier crab) ที่เดินสลอนบนพื้นเลนแห่งนั้น ปลาตีนสกุล Periophthalmus บริเวณนั้นกำลังม่วนอยู่ภายนอกรูเพื่อตกแต่งทางออกของพวกมัน พวกเขาพบว่าปลาตีนชนิด P. argentilineatus จะเอาดินออกมาวางรอบรูเป็นป้อม (moat) และสร้างหอคอย (turret) ที่บริเวณทางออก ซึ่งตรงกันข้ามกับทางออกรูง่ายๆ ของปลาตีนชนิดP. modestus ทั้งป้อมและหอคอยจะประดับประดาด้วยสิ่งก่อสร้างที่เป็นสัญลักษณ์ของปลาตีนชนิดนี้คือลูกบอลโคลนเล็กขนาดเท่ากัน ในปลาตีนชนิด P. minutus แม้มันจะอาศัยอยู่ใกล้กับปลาตีนชนิด P. argentilineatus แต่การตกแต่งภายนอกจะแตกต่างกัน รูของมันมีทางออกมากถึง 4 ทาง แต่ละทางออกจะมีหอคอยสูงหลายนิ้ว หอคอยเหล่านี้แข็งแรงเพียงพอที่จะรับมือเมื่อตอนน้ำขึ้นได้ 

นักชีววิทยาทั้งสองยังไม่ทราบถึงความสำคัญทางด้านชีววิทยาของหอคอยและป้อมโคลนที่ปลาตีนเหล่านี้สร้างขึ้น การจำลองภาพหาดเลนในสายตาปลาตีนทำให้พวกเขาคาดการณ์ว่าป้อมอาจจะเป็นเครื่องกีดขวางไม่ให้ปลาตีนชนิดอื่นๆ เข้ามาในรูและหอคอยนั้นอาจจะทำหน้าที่เป็นหอสังเกตการณ์เพื่อระบุตำแหน่งเหยื่อหรือสัตว์นักล่า ในช่วงเช้าตรู่ พวกเขาเห็นปลาตีนชนิด P. minutus ค่อยๆ เข้าไปในปากหอหอย เมื่อพวกเขาวัดอุณหภูมิพบว่ามันอุ่นกว่าอุณหภูมิภายในรูถึง 7 °C ซึ่งอาจเป็นเพราะโครงสร้างของหอคอยใช้เป็นสถานที่ฝึกซ้อมก่อนจะไปทำกิจกรรมจริงตลอดทั้งวัน 


ปลาบู่หนวด (Scartelaos histophorus)


รายละเอียดการขุดรูของปลาตีนเริ่มใกล้ถึงเป้าหมาย แต่พวกเขาต้องการเปรียบเทียบสิ่งที่เขาค้นพบในปลาตีนสกุลPeriophthalmus กับความรู้เดิมของปลาตีนชนิด Scartelaos histophorus หรือปลาบู่หนวด (bearded/walking goby) เมืองชายฝั่งออสเตรเลียชื่อการ์ดเวลล์ (Cardwell) มีชื่อเสียงไม่เฉพาะกุ้งและปูโคลน (mud crab) รสเลิศเท่านั้น แต่ยังรวมถึงมีประชากรปลาบู่หนวดจำนวนมากที่อาศัยอยู่บริเวณหาดเลนที่ติดกับเมืองอีกด้วย บริเวณท่าเรือของเมืองเป็นจุดที่ดีเยี่ยมในการสังเกตปลาตีนหลายพันตัวที่มาอยู่รอบๆ เมื่อน้ำลด ครีบหลัง (dorsal fin) ที่ยาวจะกางขึ้น-ลงเหมือนกับเสาอากาศในรถยนต์ ปลาตีนตัวผู้จะต่อสู้ป้องกันอาณาเขตของมัน ซึ่งมีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 1-3 ฟุต ตามที่นักชีววิทยาทางทะเลแห่งมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนียรายงาน ในบริเวณที่มีปลาหนาแน่น อาณาเขตต่างๆ จะมีรูปร่างเป็นรูปห้าเหลี่ยมหรือหกเหลี่ยม บางครั้งมันจะสร้างแนวกำแพงโคลนต่ำเพื่อเป็นบอกอาณาเขต ในเรื่องการป้องกันอาณาเขตจากตัวผู้ตัวอื่นๆ เจ้าของอาณาเขตจะใช้ทั้งการแสดงขู่และเข้าไปเผชิญหน้าโดยตรงผสมกัน ในที่สุดแล้วผู้บุกรุกก็จะล่าถอยหรือถูกขับไล่ไป 

เมื่อไม่ได้ป้องกันอาณาเขตของมันแล้ว ปลาบู่ S. histophorus จะพยายามดึงดูดตัวเมียโดยการแสดงกายกรรมโอ้อวด ซึ่งนักชีววิทยาทางทะเลชาวออสเตรเลียชื่อนอร์แมน มิลเวิร์ด (Norman Milward) เรียกว่า "ยืนด้วยครีบหางแล้วเอนลงข้าง (tail-stand-and-sideways-flop)" มันจะยืนด้วยครีบหางสักครู่หนึ่งก่อนที่จะเอนด้านข้างลำตัวลงบนพื้นโคลน ปลาหนุ่มจอมตื๊ออาจจะยืนด้วยครีบหางหลายครั้ง (83 ครั้งติดต่อกัน) เพื่อจะจีบปลาสาวให้ได้ ถ้าการเกี้ยวพาราสีประสบความสำเร็จ ทั้งคู่จะแบ่งปันอาณาเขตและรูของพวกมัน พวกมันจะจู๋จี๋กันโดยเขยิบตัวไปใกล้ๆ และส่ายตัวไปมาด้วยกันเป็นบางครั้ง และบางครั้งก็สื่อสารกันโดยยกครีบหลังเมื่อพวกมันเคลื่อนที่เข้าไปใกล้อาณาเขตเพื่อกินแพลงต์ตอนและสาหร่าย (ปลาตีนชนิดอื่นกินสัตว์พวกกุ้ง (crustacean) แมลง และหนอน) ปลาตัวผู้จะตามรอยตัวเมียไป และถ้าตัวเมียอยู่ไกลเกินไป มันจะนำปลาสาวกลับเข้ารู 


ปลาบู่หนวดกับท่า "ยืนด้วยครีบหางแล้วเอนลงข้าง (tail-stand-and-sideways-flop)"


เมื่อน้ำขึ้นท่วมหาดเลน ปลาบู่หนวดจะมุดลงรูของมัน ซึ่งเป็นที่ที่มันจะอยู่จนกว่าน้ำจะลดลงอีกครั้ง น้ำภายรูของปลาตีนชนิดScartelaos มีปริมาณออกซิเจนต่ำเช่นเดียวกับรูของปลาตีนสกุล Periophthalmusและมันชดเชยสภาวะนี้โดยการสูดอากาศตอนน้ำขึ้นครั้งสุดท้ายแล้วมุดลงรู ปลาบู่หนวดทั้งตัวผู้และตัวเมียจะสูดอากาศและปล่อยลงในรูของมันหลายครั้งเพื่อสร้างเป็นกลุ่มฟองอากาศขนาดใหญ่ใต้ดิน นักวิทยาศาสตร์ทั้งสองสามารถเห็นปลาชนิดนี้สูดเอาอากาศได้จากบนผิวน้ำ แต่เรายังไม่ทราบแน่ชัดว่ามันเกิดอะไรขึ้นในรูกันแน่ เพื่อที่จะหาคำตอบ พวกเขาจึงพัฒนาระบบรูปลาตีนเทียม (artificial mudskipper-burrow system) ขึ้นมาขณะทำงานอยู่ที่สถาบันวิทยาศาสตร์ทางทะเลออสเตรเลียและที่สถาบันสมุทรศาสตร์สกิปป์ส์ที่เมืองลาจอลล่าในรัฐแคลิฟอร์เนีย 

ในรายงานวิจัยปี 1961 ได้อธิบายประวัติธรรมชาติวิทยาของปลาตีนไว้ นักสัตววิทยาชื่อโรเบิร์ต ซี. สเต็บบินส์ (Robert C. Stebbins) เขียนไว้ว่า "เมื่อมองดูพวกปลาบู่เหล่านี้ทำให้เราซาบซึ้งถึงคุณค่าของการใช้ชีวิตบนบก" เมื่อขึ้นมายังชายฝั่ง ปลาตีนได้ประโยชน์มากกว่าญาติของมันที่อยู่ในทะเลในเรื่องการหลีกเลี่ยงการแข่งขันกับปลาอื่นและเรื่องการหาอาหาร แต่ปลาตีนก็คือปลาชนิดหนึ่ง และพวกมันยังคงผูกพันอยู่กับน้ำ (เนื่องจากความชำนาญในการขุดรู) เช่นเดิม ปลาตีนได้ให้ความหมายใหม่ในการขึ้นมาใช้ชีวิตบนบกอย่างเด่นชัด...

Comments