Iskolázás és rajképződés: a halak kollektív viselkedése

Egyes halak idejük nagy részét iskolázással töltik. A tonhalak, a heringek és a szardellák minden idejüket a parton vagy az iskolában töltik, és nyugtalanná válnak, ha elszakadnak a csoporttól. Mások, mint például az atlanti tőkehal, csak az idő egy részében iskoláznak.

A halrajok képesek fegyelmezett és összehangolt rajjá alakulni, majd másodperceken belül ismét amorf rajjá válni. Az ilyen váltásokat a táplálkozás, a pihenés, az utazás vagy a ragadozók elől való menekülés aktivitásának változása váltja ki.

Amikor az iskolázott halak megállnak táplálkozni, felbomlanak és rajokba tömörülnek. A halrajok sérülékenyebbek a ragadozók támadásával szemben. Az, hogy egy raj vagy raj milyen alakot vesz fel, a halak fajtájától és tevékenységétől függ. A vándorló rajok hosszú, vékony vonalakat, négyzeteket, ovális vagy amőboid alakzatokat alkothatnak. A gyorsan mozgó rajok általában ék alakúak, míg a táplálkozó halrajok általában kör alakúak.

A táplálékhalak olyan kis halak, amelyeket nagyobb halak, tengeri madarak és tengeri emlősök (cetfélék) zsákmányolnak. A kis halak rajokat alkotnak, és nyitott szájjal úszhatnak, hogy planktonnal táplálkozzanak. Ezek a rajok hatalmas méretűvé válhatnak, a partok mentén mozognak és a nyílt óceánokon vándorolnak. A halrajok a nagy tengeri ragadozók számára koncentrált üzemanyagforrást jelentenek.

Ezek a hatalmas gyülekezések táplálják az óceáni táplálékhálózatot. A legtöbb táplálékhal pelágikus hal, ami azt jelenti, hogy a nyílt vízben, nem pedig a fenéken vagy annak közelében (tengerfenéken élő halak) alkotják rajukat. A ragadozók élénken figyelik a halrajokat, pontosan tudják, hogy hányan vannak és hol tartózkodnak, és maguk is vándorolnak, gyakran saját rajokban, amelyek akár több ezer mérföldet is megtehetnek, hogy csatlakozzanak hozzájuk, vagy kapcsolatban maradjanak velük.

A heringek a látványosabb halrajok közé tartoznak. Hatalmas számban gyűlnek össze. A legnagyobb halrajok gyakran vándorláskor alakulnak ki kisebb halrajokkal egyesülve. A Kaszpi-tengeren száz kilométer hosszú, sügérrajokból álló "láncokat" láttak már vándorolni. Radakov becslése szerint az Atlanti-óceán északi részén a heringrajok akár 4,8 köbkilométert is elfoglalhatnak, 0,5 és 1,0 hal/köbméter közötti sűrűséggel. Ez körülbelül hárommilliárd halat jelent egy rajban. Ezek az állományok a partvonalak mentén mozognak, és átszelik a nyílt óceánokat. A heringrajok nagyon precíz elrendezéssel rendelkeznek, ami lehetővé teszi, hogy a raj viszonylag állandó sebességgel haladjon. A heringeknek kiváló a hallásuk, és a halrajok nagyon gyorsan reagálnak a ragadozóra. A heringek bizonyos távolságot tartanak egy mozgó búvártól vagy egy cirkáló ragadozótól, például egy gyilkos bálnától, és egy olyan teret alkotnak, amely egy megfigyelő repülőgépről fánknak tűnik.

A nagy ragadozóhalak számos faja is iskolába jár, köztük számos nagy távolságra vándorló hal, például a tonhal és néhány óceánjáró cápa. A cetfélék, például a delfinek, delfinek és bálnák szervezett társadalmi csoportokban, úgynevezett csordákban tevékenykednek.

Az iskolázási viselkedést általában úgy írják le, mint a ragadozók elleni előnyök és a táplálékért folytatott fokozott verseny költségei közötti kompromisszumot.

Az iskolázás a "kialakulás" klasszikus példája, amikor vannak olyan tulajdonságok, amelyekkel az iskola rendelkezik, de az egyes halak nem. A kialakuló tulajdonságok olyan evolúciós előnyt biztosítanak az iskola tagjainak, amelyet a nem tagok nem kapnak meg.

A halakat az evés veszélye fenyegeti, ha elszakítják őket az iskolától. A halrajok számos ragadozóellenes funkcióját javasolták.

• Zavaró hatás - Az egyik lehetséges módszer, amellyel a halrajok meghiúsíthatják a ragadozókat, a Milinksi és Heller (1978) által javasolt és bemutatott "ragadozó zavaró hatás". A ragadozók számára nehézzé válik az egyes zsákmányok elkülönítése a csoportoktól: a mozgó célpontok túlterhelik a ragadozó agyát. "A halrajok egyforma méretűek és ezüstösek, így egy vizuálisan tájékozódó ragadozónak nehéz egy egyedet kiemelni a kanyargó, villogó halak tömegéből, és aztán elég ideje van megragadni a zsákmányt, mielőtt az eltűnik a rajban".
• A sok szem hatása - Az állatcsoportosulások másik lehetséges ragadozóellenes hatása a "sok szem" hipotézis. Ez az elmélet azt állítja, hogy a csoport méretének növekedésével a környezet ragadozók után való pásztázásának feladata sok egyedre osztható. Ez a hatás nemcsak jó figyelmeztetést biztosít a csoport számára, hanem több időt hagyhat az egyéni táplálkozásra is.
• Felhígulási hatás - A halrajok ragadozásellenes hatásának harmadik hipotézise a "találkozás felhígulási" hatása. A hígítási hatás a "biztonságot a számban" elv továbbfejlesztése, és kölcsönhatásban van a zavarodottsági hatással. Egy adott ragadozó támadás egy nagy halrajból kisebb arányban eszik meg, mint egy kis halrajból. Hamilton azt javasolta, hogy az állatok a ragadozó "önző" elkerülése miatt csoportosulnak, és így ez a fedezékkeresés egy formája. Az elmélet egy másik megfogalmazását Turner és Pitcher adta, és a felderítési és támadási valószínűségek kombinációjának tekintették.

Az iskolázott takarmányhalak állandó ragadozói támadásoknak vannak kitéve. Erre példa az afrikai szardíniafutás idején bekövetkező támadások. Az afrikai szardíniafutás ezüstös szardíniák millióinak látványos vándorlása Afrika déli partvidéke mentén. A szardíniafutás a biomasszát tekintve vetekszik a kelet-afrikai gnú vándorlással.

A szardínia rövid életciklusú, mindössze két-három évig él. A kifejlett, körülbelül kétéves szardíniák az Agulhas-parton gyülekeznek, ahol tavasszal és nyáron ívnak, és több tízezer ikrát bocsátanak a vízbe. A kifejlett szardíniák ezután több száz rajban haladnak az Indiai-óceán szubtrópusi vizei felé. Egy nagyobb raj 7 kilométer hosszú, 1,5 kilométer széles és 30 méter mély lehet. Cápák, delfinek, tonhalak, vitorláshalak, fókák, sőt gyilkos bálnák is nagy számban gyűlnek össze és követik a partok mentén, táplálkozási őrületet teremtve a partvonal mentén.

Fenyegetettség esetén a szardíniák ösztönösen csoportosulnak, és hatalmas csali-gömböket hoznak létre. A csaligolyók átmérője elérheti a 20 métert is. Rövid életűek, ritkán tartanak tovább 20 percnél.

Az Agulhas Banksnél hátrahagyott ikrák az áramlással északnyugat felé sodródnak a nyugati partoknál lévő vizekbe, ahol a lárvákból fiatal halak fejlődnek ki. Amikor elég idősek lesznek, sűrű halrajokba tömörülnek, és dél felé vándorolnak, majd visszatérnek az Agulhas-partra, hogy újraindítsák a körforgást.