Wind speed and dissolved oxygen predict mullet jumping in a subtropical estuary

In de ondiepe, zonovergoten wateren van subtropische estuaria worden vissen geconfronteerd met een constante, onzichtbare uitdaging: de hoeveelheid opgeloste zuurstof in het water kan drastisch verschuiven. In tegenstelling tot mensen, die vrij in de lucht ademen, zijn de meeste vissen volledig afhankelijk van kieuwen om zuurstof uit het water te halen, een proces dat moeilijk wordt wanneer het water warm, stilstaand of overvol met algen is. Sommige vissen hebben gespecialiseerde manieren ontwikkeld om hiermee om te gaan, maar een van de meest beroemde en raadselachtige gedragingen behoort toe aan de zeemul. Deze veelvoorkomende, zilvergeschubde vissen staan bekend om hun spectaculaire sprongen, waarbij ze zichzelf volledig uit het water lanceren. Decennialang hebben wetenschappers gedebatteerd over waarom ze dit doen. Sommige theorieën suggereren dat de sprongen een manier zijn om roofdieren te ontvluchten, parasieten af te schudden of simpelweg om te spelen. Echter, een langlopende idee genaamd de "interne duikklok"-hypothese stelt een dringender motief voor: dat de vissen springen om lucht te happen omdat het water onder hen niet genoeg zuurstof bevat om hen in leven te houden. Deze theorie suggereert dat de zeemul een speciale zak in zijn keel heeft die lucht kan vasthouden, waardoor hij direct uit de atmosfeer kan ademen wanneer het water hem in de steek laat.

Om te testen of deze ademhalingstheorie standhoudt in het wild, zetten onderzoekers zich in om zeemul te observeren in Big Sarasota Bay, een ondiepe estuarium aan de Golfkust van Florida. De vraag was niet alleen of lage zuurstofniveaus sprongen triggeren, maar of de wind een verborgen rol speelt. In ondiepe baaien doet de wind meer dan alleen rimpelingen op het oppervlak veroorzaken; het mengt het water, waardoor zuurstofrijke lucht naar de diepte wordt gebracht en voorkomt dat het water stil komt te staan. De onderzoekers wilden weten of kalme dagen, die ervoor zorgen dat het water stil blijft liggen en potentieel zuurstof verliest, zouden leiden tot meer sprongen, zelfs als de zuurstofniveaus op dat exacte moment acceptabel leken. Ze vroegen zich ook af of er een specifiek punt was waarop de wind sterk genoeg wordt om het springen volledig te stoppen, wat fungeert als een natuurlijke schakelaar die het water voldoende zuurstofrijk houdt zodat de vissen ondergedompeld kunnen blijven.

Gedurende een periode van vier maanden in 2025 observeerde een team van waarnemers de baai in intervallen van één uur en registreerde elke keer dat een zeemul uit het water sprong. Naast de sprongen maten zij de opgeloste zuurstof in het water, de windsnelheid, de temperatuur en andere omgevingsfactoren. Ze verzamelden gegevens over 126 afzonderlijke observatieperioden, waarmee ze een gedetailleerd beeld creëerden van het dagelijkse ritme van de baai. Het doel was om te zien of het aantal sprongen voorspeld kon worden door de wind en de zuurstofniveaus, en of deze twee factoren samenwerkten of afzonderlijk werkten om het gedrag van de vis te beïnvloeden.

De resultaten schetsen een duidelijk beeld van het gedrag van de vis. De onderzoekers ontdekten dat zeemul het meest frequent sprongen wanneer het water kalm was en de zuurstofniveaus lager waren. Dit bevestigde het basisidee dat de vissen reageren op een gebrek aan zuurstof in het water. De studie onthulde echter iets genuanceerder: de wind deed er net zo toe als de zuurstof zelf. Zelfs wanneer de zuurstofniveaus hetzelfde waren, sprongen de vissen aanzienlijk vaker op kalme dagen dan op windrijke dagen. Dit suggereert dat de wind niet slechts een achtergrondfactor is, maar een belangrijke drijfveer van het gedrag. Wanneer de wind waait, mengt het het water en vult het de zuurstof aan, waardoor de noodzaak voor de vis om voor lucht te springen afneemt. Wanneer de wind gaat liggen, wordt het water stil, kunnen de zuurstofniveaus in gelokaliseerde plekken dalen, en beginnen de zeemul te springen.

De gegevens toonden een specifiek drempelpunt waar dit gedrag veranderde. De onderzoekers identificeerden een windsnelheid van ongeveer 6,3 als een kantelpunt. Onder deze snelheid, naarmate de wind kalmer werd, nam het aantal sprongen scherp toe. Boven deze snelheid bleef het springen laag en stabiel, ongeacht hoe veel sterker de wind nog werd. Dit geeft aan dat zeer lichte briesjes niet genoeg zijn om het water volledig te mengen, maar zodra de wind een matige kracht bereikt, is deze voldoende om de zuurstofarme omstandigheden te voorkomen die de sprongen triggeren. De studie vond ook dat de windsnelheid en de opgeloste zuurstof slechts zwak met elkaar gerelateerd waren, wat betekent dat een kalme dag niet altijd een laag zuurstofniveau garandeerde, en een windrijke dag niet altijd een hoog zuurstofniveau garandeerde. Toch voorspelden beide factoren onafhankelijk van elkaar het springen, wat aantoont dat de vissen reageren op een combinatie van stilstaande lucht en de resulterende watercondities.

Hoewel de bevindingen sterk ondersteunen dat zeemul springen om lucht te ademen wanneer het water arm is aan zuurstof, merkten de onderzoekers er voorzichtig bij op dat dit niet de enige reden is waarom vissen springen. Roofdieren, zoals haaien en vogels, komen veel voor in de baai, en springen is een bekende ontsnappings tactiek. De studie observeerde roofdieren tijdens sommige van de observatieperioden, maar omdat de gegevens vanaf de oever werden verzameld, was het moeilijk om onderscheid te maken tussen een sprong veroorzaakt door een roofdier en een sprong door een gebrek aan zuurstof. De onderzoekers suggereren dat toekomstige studies met behulp van onderwatercamera's of drones kunnen helpen om deze oorzaken te scheiden. Bovendien vond de studie geen bewijs voor extreme zuurstofverstikking, bekend als hypoxie, waarbij de zuurstofniveaus gevaarlijk laag worden. In plaats daarvan leek het springen een reactie te zijn op gematigde reducties in zuurstof, wat suggereert dat de vissen gevoelig zijn voor zelfs kleine veranderingen in hun omgeving.

Dit onderzoek breidt ons begrip van hoe vissen met hun omgeving interageren uit, door verder te gaan dan een eenvoudige link tussen zuurstof en gedrag en ook de fysieke krachten mee te nemen die het water vormen. Het suggereert dat de door wind gedreven menging van het water een cruciale factor is in het bepalen van wanneer zeemul hun unieke vermogen nodig hebben om lucht te ademen. Nu kustwateren blijven opwarmen en gevoeliger worden voor zuurstoffluctuaties door klimaatverandering en vervuiling, kunnen gedragingen zoals deze gebruikelijker worden. De studie beweert niet dat het springen van de zeemul een perfecte indicator is voor de waterkwaliteit, noch bewijst het dat elke sprong een snak naar lucht is. Het biedt echter sterk bewijs dat in de stille, onbeweeglijke momenten van een subtropische baai, deze vissen waarschijnlijk een hap lucht uit de hemel nemen om te overleven in het water onder hen.