鱼类的发声对于种间和种内交流起着重要的作用,包括辨别同类鱼发出的呼叫声生殖季节时发出的求偶声,寻找水下食物时发出的试探声,以及遇到敌害时候发出的防御声或惊吓声等。因此,鱼类的发声往往和它的生命活动密不可分,并有特定的生物学意义。褐菖鲉(Sebasticus marmoratus Cuvier 1929)隶属鲉形目(Scorpaeniformes),鲉科(Scorpaenidae),菖鲉属(Sebastiscus),为暖温性底层鱼类,主要分布于日本,韩国和中国东海岩礁地带,定居性强,喜欢居住在洞穴以及礁石间隙,性情凶猛,对入侵的敌害或同类有防御行为。褐菖鲉的肉质细嫩可口,具有很高的经济价值。但是,面对过度的捕捞,以及航道的开发等,褐菖鮋的资源量已经少了很多,其个体也趋于小型化。另外,因为褐菖鮋是卵胎生的生殖习性,真正意义上的褐菖鮋人工繁殖目前仍是空白。因此,对褐菖鮋资源的保护已经迫在眉睫。研究褐菖鮋的发声方式、发声特性、发声与行为的关系,可为应用被动声学技术调查褐菖鮋的种群分布和生殖场的界定提供重要的声音鉴别数据。研究褐菖鮋发声肌肉中的小清蛋白和肌肉纤维结构,可以了解褐菖鮋发声肌快速收缩的机制。可为鲉形目鱼类发声肌快速收缩机制机理提供一些基础资料。为了研究褐菖鮋的发声特性和发声肌的特性,首先我们对褐菖鲉采用MS-222麻醉,用4%多聚甲醛固定并保存,采用解剖学方法进行发声系统的形态观察。第二步,我们利用褐菖鮋的领地性特性,设计领地入侵的实验方法,利用水听器进行声音记录,了解褐菖鮋的发声特性。第三步,我们使用肌肉蛋白提取技术、SDS-PAGE技术、Western blot技术研究小清蛋白在褐菖鮋白色肌肉、发声肌中的分子量和含量。第四步,我们通过使用透射电镜技术观察褐菖鮋白色肌肉、发声肌肉中的线粒体,三联体结构、肌质网,了解褐菖鮋发声肌肌肉纤维的特性。解剖学实验结果表明:褐菖鲉发声肌属于外在发声肌,从形态看并没有显著的性别差异,并且其发声肌的形态也具有极大的相似性。褐菖鲉的鱼鳔位于脊柱正下方,并通过肌键与脊柱(1,2,3,4)紧密相连。褐菖鲉发声肌呈细长状,白色且有光泽,左右对称地覆盖在鱼鳔背侧部,很容易与躯干肌肉区分开来。发声肌的前端与鱼颅的翼耳骨(Pterotic bone,Pto)相连,后端与鱼鳔末端相连。值得注意的是,发声肌并非完全与鱼鳔背侧完全相连,而是从翼耳骨出发,经过第1、2背肋骨下方,从第3、4背腹肋骨之间穿过后,转入第5、6、7腹肋骨下方,并开始与鱼鳔背侧部直接紧密相连。这在鱼体壁内侧(第3、4背腹肋骨之间)表现为形成一个孔状,发声肌经孔直接插入体壁肌肉夹层,向前延伸至颅部翼耳骨处。记录声音实验结果表明:实验鱼发出了“咕噜噜”的叫声,其声音波形由几个单独脉冲和一组连续脉冲构成,波形特征基本相似,每个脉冲中包括3~5个类正弦波的能量周期,能量最大值(振幅最大)出现在第1或2周期内,之后逐渐衰减,平均脉冲宽度为32.6±2.6 ms,平均脉冲间隔51.8±81.4 ms(0-195 ms)。对单个脉冲进行频谱分析发现该声音中具有二种不同的频率特征,其中主频为83±4 Hz,类似谐波的频率峰为168±12 Hz,而连续脉冲的频率特征基本相同,主频为175±2 Hz。生物化学实验结果表明:褐菖鲉发声肌和白色肌肉中小清蛋白分子量大小为11~14KDa,发声肌中小清蛋白含量少于白色肌肉中小清蛋白含量(P<0.01),雄鱼发声肌中小清蛋白含量低于雌鱼发声肌中小清蛋白含量(P<0.05)。透射电镜实验结果表明:在白色肌肉中,三联体(一个T小管+两个肌质网终池)仅仅在Z膜处。在发声肌肉中,三联体不仅在Z膜处,也在A带与I带交联处。发声肌中的肌质网比白色肌肉中的肌质网更宽。与白色肌肉相比,发声肌的肌膜更加发达。在发声肌中,线粒体多,并且聚集在一起。在白色肌肉中,线粒体相对较少且分散。褐菖鮋发声特性研究小结:褐菖鮋是利用发声肌快速收缩带动鱼鳔振动发声的;褐菖鲉在遭遇入侵者时,可产生防御成功或失败两种不同结果,本实验记录的单独脉冲和系列脉冲的发声也可能代表了领地入侵中两种不同的状态。褐菖鮋发声肌快速收缩机制研究小结:尽管小清蛋白对发声肌的快速收缩没有起到重要作用,但发达的肌膜、发达的三联体和发达的肌质网确保了褐菖鮋发声肌快速的收缩和放松。大量且聚集的线粒体保证了褐菖鮋发声肌的持续工作。小清蛋白对褐菖鮋发声肌快速收缩的影响需要做进一步研究。