Aquarium - Unterwasserwelt

Gesichtsmuster als Erkennungsmerkmal

Farben sind für die Kommunikation unter Fischen zentral. Sie signalisieren den Gemüts- und Gesundheitszustand und dienen zudem dem gegenseitigen Erkennen. Dabei spielt bei einigen Fischarten das Gesichtsmuster eine wichtige Rolle, wie zum Beispiel beim Diskusfisch (Satoh 2016). 

Fische erkennen ihre Artgenossen auch an visuellen Merkmalen. Unter anderem wurde bei Feenbuntbarschen (Neolamprologus pulcher) (Kohda 2015) und der Riffbarschart Pomacentrus amboinensis (Siebeck 2010) gezeigt, dass bei diesen Arten das Farbmuster im Gesicht dem individuellen Erkennen dient.

Beim Diskusfisch (Symphysopdon aequifaciatus) entwickeln beide Geschlechtern sowohl im Gesichtsbereich als auch an der Vorderseite des Kopfes, am Körper und an den Flossen individuelle Farbmuster aus vielen weissen Linien oder Punkten. Diese helle und auffällige Färbung tritt während der Fortpflanzungsphase aber erst nach der Paarung auf. Daher wird vermutet, dass das Farbmuster nicht durch die sexuelle Selektion beeinflusst wird, sondern den Individuen als soziales Signal dazu dient, einander zu unterscheiden und Geschlechtspartner zu erkennen.  

Diskusfische leben in Paaren und die Elterntiere ziehen ihren Nachwuchs gemeinsam auf. Gegenüber Fischen, die sich ihnen während der Jungenaufzucht nähern, reagieren sie aggressiv, was darauf hindeutet, dass sie ihren Partner von anderen Artgenossen auch visuell unterscheiden können.

Diskus

Diskusfische haben charakterische Farbmuster am ganzen Körper und insbesondere am Kopf.

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Für die Studie protokollierten die Autor:innen das Sozialverhalten der Diskusfische zwischen vertrauten Partnerfischen und gegenüber unvertrauten Fischen. In den anschliessenden Experimenten konnten sie anhand von Modellfotos und bewegten digitalen Bildern nachweisen, dass Diskusfische zum einen zwischen vertrauten und nicht vertrauten Artgenossen unterscheiden können und zum anderen, dass sie dazu das seitliche Gesichtsmuster nutzen. Die Gesichtsfärbung unterscheidet sich nur geringfügig von Individuum zu Individuum und dient demzufolge als soziales Signal, an dem sich das Paar erkennen kann. 

Abbildung mit Gesichtsmustern und Versuchsdesign

Digitale Bilder von Farbvariationen des Gesichtsbereichs, die den Diskusfischen präsentiert wurden, und Gestaltung des Versuchsbeckens. (a) Modellfotos in Frontalansicht und (b) in Seitenansicht. (c) Skizze des Versuchstanks mit Videokamera. Die Bilder wurden den Fischen auf einem Monitor in zufälliger Reihenfolge präsentiert. Für die Hypothese 2 und 3 bewegten sich die Modellfotos während 60 Sekunden über den Screen. Mit der Videokamera zeichneten sie das Verhalten der Fische gegenüber den Bildern auf (aus Satoh et al. 2016).

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In dieser Studie wurden drei Hypothesen getestet:

  1. «Begegnungshypothese»: Wenn sich Fische begegnen, nähern sie sich oft in einer "Kopf-an-Kopf"-Position, in der Muster im vorderen Bereich des Fisches am wirksamsten sein werden. 
  2. «Hauptkörper-Hypothese»: Das entscheidende soziale Signal sollte sich auf den Hauptteilen des Körpers befinden, nicht auf peripheren Teilen wie z. B. den Flossen, die bei einem Konflikt leicht beschädigt werden und damit das Signal verloren gehen kann. 
  3. «Gesichtsspezifische Hypothese»: Das Gesicht trägt die visuellen Signale zur individuellen Erkennung.

Um die erste Hypothese zu testen, haben die Autor:innen den Fischen digitale Bilder von Gesichtern vertrauten Partnerfischen und unvertrauten Fischen präsentiert und zwar von vorne und von der Seite. Trifft diese Hypothese zu, sollten die Fische zum einen den Fotos mit der frontalen Ansicht mehr Aufmerksamkeit schenken als den Fotos von der Seite und zum anderen sollten sie die Färbung dazu nutzen, vertraute von unvertrauten Fischen zu unterscheiden.

Die Resultate zeigten, dass die Fische zwischen vertrauten und unvertrauten Artgenossen unterschieden und diese die Unterscheidung anhand der Fotos mit der seitlichen Ansicht besser machen konnten.

Um die zweite und dritte Hypothese zu testen veränderten sie die Fotos digital und stellten folgende Kombinationen her: 
vertrautes Gesicht & vertrauter Körper – vertrautes Gesicht & unvertrauter Körper – unvertrautes Gesicht & vertrauter Körper – unvertrautes Gesicht & unvertrauter Körper
Trifft die «Hauptkörper-Hypothese» zu, sollten die Fische sowohl das Farbmuster am Rumpf als auch das Gesichtsmuster zur Erkennung verwenden. 
Ist hingegen die gesichtsspezifische Hypothese richtig, sollten die Fische nur die Färbung im Gesichtsbereich zur Erkennung verwenden. 

Die Resultate zeigten, dass die Fische die Modelle tatsächlich nur anhand der Gesichtsfärbung unterschieden.

Versuchsdesign zur 2. und 3. Hypothese

Für die Hypothese 2 und 3 wurden der Gesichts- und Körperbereich auf den digitalen Fotos bearbeitet und neu kombiniert (siehe Text). (aus Satoh et al. 2016)

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Kommentar Fischwissen

Die Körperfarben sind wichtig für die Kommunikation vor allem zwischen Artgenossen, aber auch zwischen den Arten. Das Farbmuster verrät nicht nur die Artzugehörigkeit, das Geschlecht oder das Entwicklungsstadium, sondern kann auch den gesundheitlichen und emotionalen Zustand eines Fisches anzeigen.

Durch die Zucht von Formen, bei denen Farben und Muster verändert sind, wird also stark in das Kommunikationssystem der Fische eingegriffen. Es wird daher empfohlen, wenn immer möglich bei der Wahl von Aquarienfischen den Wildtyp zu wählen.
 

Literatur

Satoh, S., Tanaka, H., & Kohda, M. (2016). Facial Recognition in a Discus Fish (Cichlidae): Experimental Approach Using Digital Models. Plos One, 11, e0154543. (abstract)
Kohda, M., Jordan, L. A., Hotta, T., Kosaka, N., Karino, K., Tanaka, H., et al. (2015). Facial Recognition in a Group-Living Cichlid Fish. Plos One, 10, e0142552. (abstract)
Siebeck, U. E., Parker, A. N., Sprenger, D., Mäthger, L. M., & Wallis, G. (2010). A species of reef fish that uses ultraviolet patterns for covert face recognition. Current Biology, 20, 407-410.