Kulaksız mercan larvası sesi nasıl duyar? Hoparlörden uzaklaşınca yerleşme yarıya düşüyor

Bulgunun ilginç tarafı sonucun kendisi değil, açıklanamayan tarafı. Mercan larvasının kulağı yok. İç kulak yok, denge kesesi (statosist) yok, balıklardaki yan çizgi organı yok. Thode'un UC San Diego bülteninde söylediği gibi, bu canlılarda bilinen hiçbir ses algılama organı tanımlanmış değil. Yani ortada, duyma aygıtı olmadığı halde sese doğru giden bir hayvan var.

Deney nasıl kuruldu

Araştırma, DARPA destekli R3D konsorsiyumunun saha testlerinden biri. Amaç süslü bir laboratuvar deneyi değil; bozulmuş resiflere mercan geri kazandırmanın işe yarayıp yaramadığını doğada ölçmek.

Tablodaki veriler Thode ve arkadaşlarının makalesinden. Kil kubbeler 3B baskıyla üretilmiş, yüzeyinde helezon biçimli oyuklar var; fikir, larvaya akıntıdan ve otlayan balıklardan korunacak girinti sunmak. Briketlerin yarısı ise BRINK adı verilen bir kaplamayla boyanmış: içinde canlı bakteri bulunan, larvayı tutunmaya ikna etmesi beklenen biyoaktif bir "resif mürekkebi".

Sayılar ne gösterdi

Makaleye göre ortalama larva yoğunluğu, hoparlörden her 7 metre uzaklaşmada yarıya iniyor. Etki yaklaşık 20-21 metreye kadar ölçülebiliyor; bu mesafenin ötesinde yoğunluk, bölgenin kendiliğinden arka plan değeri olan santimetrekarede 0,0025 larvaya düşüyor. Yani ses, resifin doğal gürültüsüne karışana kadar işe yarıyor.

Ama çalışmanın en keskin sonucu sesle ilgili değil. Bakteri kaplaması olmayan altı briketin hiçbirinde tek bir yerleşmiş larva bulunamadı. Kaplanmış altı briketin hepsinde larva vardı. İstatistik modelde kaplamanın etkisi, mesafenin etkisinden kat kat büyük çıktı. Oyuklu kil kubbeler ise 18 Temmuz sayımında briketlerin kabaca iki katı yoğunluk taşıyordu.

Thode bunu bültende basitçe özetliyor: akustik yardım ediyor, canlı biyofilmle birlikte ise durum çok daha iyi.

Kulağı olmayan bir canlı sesi nasıl algılar

İşte yazıya değer katan kısım burada başlıyor. Suda yayılan bir ses iki ayrı şey taşır. Biri basınç: suyun sıkışıp gevşemesi, bizim kulak zarımızın ve hidrofonların ölçtüğü bileşen. Diğeri parçacık hareketi: su moleküllerinin kaynağa doğru ileri geri salınımı, yani ortamın fiziksel olarak titreşmesi. Basınç skaler bir büyüklüktür, yönü yoktur; parçacık hareketi ise bir vektördür, nereden geldiğini içinde taşır.

Omurgalıların çoğu basıncı okumak için özelleşmiş organlar geliştirdi. Deniz omurgasızlarının büyük bölümünde böyle bir organ yok; onlar parçacık hareketine duyarlı. Mercan larvasının elinde bu iş için bir şey var: planula denen larva evresinde hayvanın bütün dış yüzeyi kirpiklerle (silya) kaplıdır. Bu kirpikler esasen yüzmeye ve yüzeyi yoklamaya hizmet eder, ama mekanik olarak esneyen her tüy aynı zamanda bir titreşim algılayıcısı adayıdır.

Mercan larvalarının sese tepki verdiğini ilk gösteren çalışma 2010'da PLOS ONE'da yayımlanan Vermeij ve arkadaşlarının deneyiydi: şeffaf tercih odalarına konan Montastraea faveolata larvaları, resif sesi çalan hoparlöre doğru yöneldi. Yazarlar bunu Cnidaria (mercanlar, denizanaları, mercan kayalıklarının kurucu şubesi) içinde tanımlanmış ilk işitsel tepki olarak sundu ve mekanizma için parçacık hareketini, algılayıcı olarak da dış kirpikleri önerdi.

Pysanczyn ve arkadaşlarının 2023'te Frontiers in Marine Science'ta yayımladığı derleme bu fikri bir adım ileri taşıyor: deri kirpiklerinin mercanda mekanik duyu görevi gördüğü, dolayısıyla işitmenin de bu yoldan yürüdüğü düşünülüyor. Benzetme olarak balığın yan çizgisindeki neuromast hücreleri akla geliyor; onlar da suyun hareketini esneyen tüylerle okuyan yapılar.

Bu, mesafenin niye bu kadar çabuk tükendiğini de açıklıyor. Düşük frekanslı resif sesleri yüz metrelerce yol alabilir ama parçacık hareketi kaynaktan uzaklaştıkça basınçtan daha hızlı zayıflar; üstelik akıntı ve su hareketi larvanın algısına gürültü katar. Aynı derleme, pratikte larvanın işe yarar menzilinin 10-100 metre bandında olmasını bekliyor. Kāneʻohe deneyinde ölçülen 20 metre, bu beklentinin tam içinde.

Hangi frekansın önemli olduğu ise açık soru. Makale üç bandı sıralıyor: 500 hertz ile 1 kilohertz arası balık sesleri, 3-15 kilohertz arası karides çıtlatmaları, 20 kilohertz üstünde ise şaşırtıcı biçimde güçlü doğal resif enerjisi. Larvanın bunların hangisine kulak kabarttığı -ya da hangi birinin titreşimini derisinde duyduğu- bilinmiyor.

Bulgunun sınırı

Yazarlar ses bulgusunu kendileri "ön nitelikte" diye işaretliyor, ki bu bilimsel bir yazıda ciddiye alınması gereken bir uyarıdır. Nedenleri makalede sıralanmış:

• Tek bir saha kurulumu yapıldı. Hoparlörün bulunduğu yerin tesadüfen iyi bir yerleşme noktası olması ya da başka bir resif ipucunun oraya yoğunlaşması dışlanamıyor.
• Mesafe etkisi istatistiksel olarak anlamlı çıktı ama nedensellik kanıtlanmış değil; alandaki ölçülmemiş çevresel değişkenler devrede olabilir.
• Zemine tutunan larvalar türüne göre tanımlanmadı; sayım su altında yapıldığı için bu mümkün değildi. Bölgedeki baskın tür Montipora capitata olduğu için tahmin o yönde, kesinlik yok.
• Deney sakin koşullarda yürüdü. Güçlü akıntı ya da dalgalı denizde aynı etkinin kalıp kalmadığı test edilmedi.
• Bakteri kaplamasının muhtemel mekanizması kimyasal çekicilik; yani kaplama ile ses tamamen farklı iki yoldan iş görüyor ve çalışma bunları ayrıştıramıyor.

Ekip kendi eksik listesini de yayımlamış: sonraki kurulumlarda hoparlörün yeri değiştirilerek tekrar edilmeli, basınç yerine yön bilgisi veren vektör akustik algılayıcılar kullanılmalı, kayıtlar 1 kilohertz üstünü de kapsamalı ve frekansa göre ayrı ayrı yayın denemeleri yapılmalı.

Sırada ne var

Aynı bültende duyurulan ikinci çalışma, Océane Boulais'in başyazarı olduğu ve Scientific Reports'ta yayımlanan balık larvası araştırması. Orada otonom kameralar, ses çalınan bölgelerde sessiz kontrol bölgelerine göre 4 ile 14 kat arası daha fazla balık larvası saydı; hoparlörlerin yeri değiştirildiğinde sonuç korundu. Mercan tarafındaki tek kurulum zayıflığı, balık tarafında böylece kapatılmış oluyor.

Test edilen teknolojiler şimdi gerçek bir yapıya gidiyor. Hawaii'de Kalaeloa açıklarına, kıyı yolunu dalga enerjisinden korumak üzere 60 adet gözenekli beton resif taklidi yapıdan oluşan melez bir resif kuruluyor; projeyi Hawaii Ulaştırma Dairesi, DARPA ve Hawaii Üniversitesi birlikte yürütüyor. Bu yapılara mercan yerleşme modülleri ve yosunla yarışmayı engelleyen biyomalzemeler takılıyor.

Yukarıdaki video, programın mühendislik tarafını yürüten U.S. Army ERDC kanalının Reefense programı için yayımladığı tanıtım görüntüsü; Kāneʻohe deneyinin kendi kayıtları değil, ama bu kubbelerin sonunda hangi yapıya monte edileceğini gösteriyor.

Geriye şu soru kalıyor: tek bir kirpik, bir hoparlörün yönünü gerçekten ayırt edebilir mi, yoksa larva yalnızca titreşimin şiddetini ölçüp "burası kalabalık" diye mi karar veriyor? İkisi arasındaki fark, resif onarımında hoparlörün nereye ve hangi frekansta konacağını belirleyeceği için pratik bir soru. Cevabı, makalenin kendi istediği şeyde: aynı deneyin hoparlör yerleri değiştirilerek birkaç kez daha tekrarlanmasında.

Fotoğraf: Ryan McMinds, CC BY 2.0, Wikimedia Commons