The effects of sound pollution as a stress factor for the Baikal coregonid fish

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

We have studied morphological features of the hearing epithelium affected and unaffected by increased long-term sound (at 160 dB re 1 μPa) on the example of the Baikal omul (Coregonidae, Coregonus migratorius). The sensory epithelium was analyzed using the 3D confocal laser scanning techniques. We observed local epithelium damages in the rostral, central and caudal regions of the saccule, e.g. sticking stereocilia, vacuolization and round shape gaps. This article discusses the reasons for the local effects of sound on different regions of the sensory epithelium. We assume that using of morphological screening of sensory acoustic system in the artificial rearing of the Baikal coregonid fishes under the conditions of intense noise could contribute to indicating the most stress-resistant forms, which are promising for high-tech industrial aquaculture, and developing more gentle approaches to its creation.

About the authors

Yu. P. Sapozhnikova

Limnological Institute, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: jsap@mail.ru
Russian Federation, Ulan-Batorskaya Str., 3, Irkutsk, 664033

P. V. Gasarov

Irkutsk State University

Email: jsap@mail.ru
Russian Federation, Irkutsk 664003

M. M. Makarov

Limnological Institute, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: jsap@mail.ru
Russian Federation, Ulan-Batorskaya Str., 3, Irkutsk, 664033

V. A. Kulikov

Skolkovo Institute of Science and Technology; Institute of Automation and Electrometry, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: jsap@mail.ru
Russian Federation, Moscow 143026; Novosibirsk 630090

V. M. Yakhnenko

Limnological Institute, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: jsap@mail.ru
Russian Federation, Ulan-Batorskaya Str., 3, Irkutsk, 664033

O. Yu. Glyzina

Limnological Institute, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: jsap@mail.ru
Russian Federation, Ulan-Batorskaya Str., 3, Irkutsk, 664033

M. L. Tyagun

Limnological Institute, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: jsap@mail.ru
Russian Federation, Ulan-Batorskaya Str., 3, Irkutsk, 664033

N. L. Belkova

Limnological Institute, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: jsap@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-9720-068X
Russian Federation, Ulan-Batorskaya Str., 3, Irkutsk, 664033

Jo. Wanzenböck

University of Innsbruck

Email: jsap@mail.ru

Research Institute for Limnology Mondsee

Austria, A-5310 Mondsee

M. K. Sullip

ICAR-National Bureau of Fish Genetic Resources

Email: jsap@mail.ru
India, Telibagh, Lucknow 226 002

L. V. Sukhanova

Limnological Institute, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: jsap@mail.ru
Russian Federation, Ulan-Batorskaya Str., 3, Irkutsk, 664033

References

  1. Amoser S., Wysocki L.E., Ladich F. 2004. Noise emission during the first powerboat race in an Alpine lake and potential impact on fish communities. Journal of the Acoustical Society of America 116: 3789–3797. doi: 10.1121/1.1808219
  2. Bradbury J.W., Vehrencamp S.L. 2011. Principles of animal communication. 2nd Edn. Sunderland: Sinauer Associates Inc. Publishers.
  3. Caiger P.E., Montgomery Jo.C., Radford C.A. 2012. Chronic low-intensity noise exposure affects the hearing thresholds of juvenile snapper. Marine Ecology Progress Series 466: 225–232. doi: 10.3354/meps09933
  4. Engas A., Lokkeborg S., Ona E. et al. 1996. Effects of seismic shooting on local abundance and catch rates of cod (Gadus Morhua) and haddock (Melanogrammus aeglefinus). Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences 53: 2238–2249. doi: 10.1139/f96-177
  5. Glotin H., Poupard M., Marxer R. et al. 2017. Big data passive acoustic for Baikal Lake soundscape and ecosystem observatory [B2O]. Toulon: DYNI CNRS LSIS team. (in Russian)
  6. Hastings M.C., Popper A.N., Finneran J.J. et al. 1996. Effect of low frequency underwater sound on hair cells of the inner ear and lateral line of the teleost fish Astronotus ocellatus. Journal of the Acoustical Society of America 99: 1759–1766. doi: 10.1121/1.414699
  7. Hawkins A.D., Sand O. 1977. Directional hearing in the median vertical plane by the cod. Journal of Comparative Physiology A 122: 1–8. doi: 10.1007/BF00611244
  8. Hawkins A., Roberts L., Cheesman S. 2014. Responses of free-living coastal pelagic fish to impulsive sounds. Journal of the Acoustical Society of America 135: 3101–3116. doi: 10.1121/1.4870697
  9. Hughes A.R., Mann D.A., Kimbro D.L. 2014. Predatory fish sounds can alter crab foraging behavior and influence bivalve abundance. Proceedings of the Royal Society B 281. doi: 10.1098/rspb.2014.0715
  10. Klimenkov I.V., Sudakov N.P., Pastukhov M.V. et al. 2018. Rearrangement of actin microfilaments in the development of olfactory receptor cells in fish. Scientific Reports 8. DOI: 0.1038/s41598-018-22049-7
  11. Kulikov V.A., Sapozhnikova Yu.P., Kirilchik S.V. et al. 2014. Algorithms for quantitative analysis of the behavior of the Baikal omul under experimental conditions. In: V All-Russian Conference Fish Behavior, pp. 131–136. (in Russian)
  12. Ladich F. 2013. Effects of noise on sound detection and acoustic communication in fishes. In: Brumm H. (Ed.), Animal communication and noise. Berlin: Springer, pp. 65–90.
  13. Ladich F., Schulz-Mirbach T. 2016. Diversity in fish auditory systems: one of the riddles of sensory biology. Frontiers in Ecology and Evolution 4. doi: 10.3389/fevo.2016.00028
  14. Lu Z., Xu Z. 2002. Effects of saccular otolith removal on hearing sensitivity of the sleeper goby (Dormitator latifrons). Journal of Comparative Physiology A 188: 595–602. doi: 10.1007/s00359-002-0334-6
  15. Mikodina E.V., Sedova M.A., Pyanova S.V. et al. 2011. Aquaculture. Issue 6. Guidance on the use of an anesthetic “clove oil” in aquaculture. Moscow: VNIRO Publishing House. (in Russian)
  16. Montgomery J.C., Jeffs A.G., Simpson S.D. et al. 2006. Sound as an orientation cue for the pelagic larvae of reef fishes and decapod crustaceans. Advances in Marine Biology 51: 143–196. doi: 10.1016/S0065-2881(06)51003-X
  17. Platt C., Popper A.N. 1981. Fine structure of the ear. Hearing and sound communication in fishes. New York: Springer-Verlag, pp. 3–38.
  18. Popper A.N. 2011. Auditory system morphology. In: Farrell A.P. (Ed.), Encyclopedia of fish physiology: from genome to environment. Amsterdam: Academic Press, pp. 252–261.
  19. Popper A.N., Coombs S. 1982. The morphology and evolution of the ear in actinopterygian fishes. American Zoologist 22: 138–143.
  20. Popper A.N., Fay R.R. 1999. The auditory periphery in fishes. In: Fay R.R., Popper A.N. (Eds.), Comparative hearing: fish and amphibians. New York: Springer Verlag, pp. 43–100.
  21. Popper A.N., Hastings M.C. 2009. The effects of anthropogenic sources of sound on fishes. Journal of Fish Biology 75: 455–489.doi: 10.1111/j.1095-8649.2009.02319.
  22. Popper A.N., Ramcharitar J., Campana S.E. 2005. Why Otoliths? Insights from inner ear physiology and fisheries biology. Marine and Freshwater Research 56: 497–504. doi: 10.1071/MF04267
  23. Sapozhnikova Yu.P. 2018. Fish hearing. Science First Hand 80: 80–91. (in Russian)
  24. Sapozhnikova Yu.P., Belous A.A., Makarov M.M. et al. 2017. Ultrastructural correlates of acoustic sensitivity in Baikal coregonid fishes. Fundamental and Applied Limnology 189: 267–278. doi: 10.1127/fal/2017/0810
  25. Sapozhnikova Yu.P., Klimenkov I.V., Khanaev I.V. et al. 2016. Ultrastructure of saccular epithelium sensory cells of four sculpin species (Cottoidei) of Lake Baikal in relation to their way of life. Journal of Ichthyology 56: 289–297. doi: 10.1134/S0032945216010136
  26. Schuijf A., Hawkins A.D. 1976. Sound reception in fish. Amsterdam, Oxford, New York: Elsevier Scientific Publishing Company.
  27. Smirnov V.V., Smirnova-Zalumi N.S., Sukhanova L.V. 2009. Microevolution of Baikal omul: Coregonus autumnalis migratorius (Georgi). Novosibirsk: Publishing House of the SB RAS. (in Russian)
  28. Smith M.E., Schuck J.B., Gilley R.R. et al. 2011. Structural and functional effects of acoustic exposure in goldfish: evidence for tonotopy in the teleost saccule. BMC Neuroscience 12: 1–16. doi: 10.1186/1471-2202-12-19
  29. Sukhanova L., Politov D., Wanzenbock Jo. et al. 2017. Biology and management of Coregonid fishes. Fundamental and Applied Limnology 189: 177–179. doi: 10.1127/fal/2017/1028
  30. Tallman R.F., Reist J.D. 1997. Information requirements for fishery management and overview of scientific approach. Canadian Technical Report of Fisheries and Aquatic Sciences 2193: 53–62.
  31. Voellmy I.K., Purser J., Simpson S.D. et al. 2014. Increased noise levels have different impacts on the antipredator behavior of two sympatric fish species. PLoS ONE 9: e102946. doi: 10.1371/journal.pone.0102946
  32. Wysocki L.E., Davidson III J.W., Smith M.E. et al. 2007. Effects of aquaculture production noise on hearing, growth, and disease resistance of rainbow trout Oncorhynchus mykiss. Aquaculture 272: 687–697. doi: 10.1016/j.aquaculture.2007.07.225
  33. Zhongmin L., Xu Z. 2002. Effects of saccular otolith removal on hearing sensitivity of the sleeper goby (Dormitator latifrons). Journal of Comparative Physiology 188: 595–602. doi: 10.1007/s00359-002-0334-6

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Sapozhnikova Y.P., Gasarov P.V., Makarov M.M., Kulikov V.A., Yakhnenko V.M., Glyzina O.Y., Tyagun M.L., Belkova N.L., Wanzenböck J., Sullip M.K., Sukhanova L.V.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».