أخبار العلوم للطلاب تحتفل بالذكرى الخمسين للهبوط على القمر ، والتي مرت في تموز (يوليو) ، بسلسلة من ثلاثة أجزاء عن قمر الأرض. في الجزء الأول أخبار العلوم زارت المراسلة ليزا غروسمان صخورًا تم إحضارها من القمر. استكشف الجزء الثاني ما تركه رواد الفضاء على القمر. وتحقق من أرشيفنا لهذه القصة عن نيل أرمسترونج ورائده في السير على سطح القمر عام 1969.
مرتين في الشهر من مارس إلى أغسطس ، أو نحو ذلك ، تتجمع حشود من الناس على شواطئ جنوب كاليفورنيا لمشاهدة مسائية منتظمة. بينما يشاهد المتفرجون ، تندفع الآلاف من شبيهة السردين الفضي إلى أبعد مسافة ممكنة على الشاطئ. لم يمض وقت طويل ، هذه صغيرة تتلوى ، جرونيون السجاد على الشاطئ.
تحفر الإناث ذيولها في الرمال ، ثم تطلق بيضها. يلتف الذكور حول هذه الإناث لإطلاق الحيوانات المنوية التي ستخصب هذه البويضات.
يتم توقيت طقوس التزاوج هذه بواسطة المد والجزر. وكذلك الفقس ، بعد حوالي 10 أيام. ويتزامن ظهور اليرقات من تلك البويضات كل أسبوعين مع ذروة المد. هذا المد سوف يغسل الجرونيون الصغير إلى البحر.
يصمم القمر رقصة التزاوج ومهرجان الفقس الجماعي.
يعرف الكثير من الناس أن شد جاذبية القمر على الأرض يقود المد والجزر. تمارس هذه المد والجزر أيضًا سلطتها الخاصة على دورات حياة العديد من الكائنات الساحلية. أقل شهرة ، يؤثر القمر أيضًا في الحياة بنوره.
الشرح:هل يؤثر القمر على الناس؟
بالنسبة للأشخاص الذين يعيشون في المدن المشتعلة بالأضواء الاصطناعية ، قد يكون من الصعب تخيل كيف يمكن لضوء القمر أن يغير المشهد الليلي بشكل كبير. بعيدًا عن أي ضوء اصطناعي ، يمكن أن يكون الفرق بين البدر والقمر الجديد (عندما يظهر القمر غير مرئي لنا) هو الفرق بين القدرة على التنقل في الهواء الطلق بدون مصباح يدوي وعدم القدرة على رؤية اليد أمامك وجه.
في جميع أنحاء عالم الحيوان ، يمكن لوجود ضوء القمر أو عدمه ، والتغيرات المتوقعة في سطوعه عبر الدورة القمرية ، تشكيل مجموعة من الأنشطة المهمة. من بينها التكاثر والبحث عن الطعام والتواصل. "من المحتمل أن يكون الضوء - ربما بعد توفره. . . الغذاء - أهم محرك بيئي للتغييرات في السلوك وعلم وظائف الأعضاء ، "يقول دافيد دومينوني. إنه عالم بيئة في جامعة جلاسكو في اسكتلندا.
عمل الباحثون على فهرسة تأثيرات ضوء القمر على الحيوانات لعقود. ويستمر هذا العمل لإيجاد روابط جديدة. تكشف العديد من الأمثلة المكتشفة مؤخرًا كيف يؤثر ضوء القمر على سلوك فريسة الأسد ، وملاحة خنافس الروث ، ونمو الأسماك - حتى أصوات العصافير.
احذر من القمر الجديد
أسود سيرينجيتي في دولة تنزانيا الواقعة في شرق إفريقيا مطاردون ليليون. هم الأكثر نجاحًا في نصب الكمائن للحيوانات (بما في ذلك البشر) خلال المراحل الأكثر قتامة من دورة القمر. ولكن كيفية استجابة تلك الفريسة لتهديدات الحيوانات المفترسة المتغيرة مع تغير ضوء الليل على مدار الشهر كان لغزًا غامضًا.
ميريديث بالمر عالمة بيئة في جامعة برينستون بنيوجيرسي. تجسست هي وزملاؤها على أربعة أنواع من الفرائس المفضلة لدى الأسود لعدة سنوات. قام العلماء بتركيب 225 كاميرا في منطقة تعادل مساحة لوس أنجلوس بولاية كاليفورنيا تقريبًا. وعندما مرت الحيوانات ، قاموا بتعطيل جهاز استشعار. استجابت الكاميرات بالتقاط صورهم. المتطوعين مع علم المواطن مشروع يسمى Snapshot Serengeti ثم حلل آلاف الصور.
الفريسة - الحيوانات البرية ، الحمير الوحشية ، الغزلان والجاموس - كلها آكلة للنباتات. لتلبية احتياجاتهم الغذائية ، يجب على هذه الأنواع أن تتغذى بشكل متكرر ، حتى في الليل. كشفت اللقطات الصريحة أن هذه الأنواع تستجيب للمخاطر المتغيرة عبر الدورة القمرية بطرق مختلفة.
كانت الحيوانات البرية الشائعة ، التي تشكل ثلث غذاء الأسد ، هي الأكثر توافقًا مع الدورة القمرية. يبدو أن هذه الحيوانات وضعت خططها طوال الليل بناءً على مرحلة القمر. يقول بالمر إنه خلال أحلك أجزاء الشهر ، "كانوا يوقفون سياراتهم في منطقة آمنة". ولكن مع ازدياد سطوع الليالي ، أشارت إلى أن الحيوانات البرية كانت أكثر استعدادًا للمغامرة في الأماكن التي يحتمل فيها الاصطدام مع الأسود.
يصل وزن الجاموس الأفريقي إلى 900 كيلوغرام (2000 رطل تقريبًا) ، وهو من أصعب فريسة الأسد. كما أنهم كانوا أقل احتمالا لتغيير مكان وزمان البحث عن الطعام خلال الدورة القمرية. يقول بالمر:"لقد ذهبوا نوعًا ما إلى حيث كان الطعام". ولكن مع ازدياد سواد الليل ، كان من المرجح أن تشكل الجاموس قطعانًا. قد يوفر الرعي بهذه الطريقة الأمان في الأرقام.
كما غيّرت الحمير الوحشية في السهول وغزال طومسون روتينها المسائي مع الدورة القمرية. ولكن على عكس الفريسة الأخرى ، استجابت هذه الحيوانات بشكل مباشر أكثر لتغيير مستويات الضوء في المساء. كانت الغزلان أكثر نشاطًا بعد ظهور القمر. يقول بالمر:"كانت الحمير الوحشية أحيانًا تنهض وتتجول وتقوم بأشياء قبل أن يرتفع القمر". قد يبدو هذا كأنه سلوك محفوف بالمخاطر. ومع ذلك ، فقد لاحظت أن عدم القدرة على التنبؤ قد يكون بمثابة دفاع حمار وحشي:ما عليك سوى إبقاء تلك الأسود في حالة تخمين.
أعلن فريق بالمر عن النتائج التي توصل إليها قبل عامين في رسائل البيئة .
يقول دومينوني إن هذه السلوكيات في Serengeti تُظهر حقًا التأثيرات واسعة النطاق لضوء القمر. يقول:"إنها قصة جميلة". إنه يقدم "مثالًا واضحًا جدًا على أن وجود القمر أو غيابه يمكن أن يكون له تأثيرات أساسية على مستوى النظام البيئي."
الملاحون الليليون
تنشط بعض خنافس الروث في الليل. يعتمدون على ضوء القمر كبوصلة. ومدى نجاحهم في التنقل يعتمد على مراحل القمر.
في الأراضي العشبية بجنوب إفريقيا ، تشبه روث الروث واحة لهذه الحشرات. أنها توفر العناصر الغذائية النادرة والمياه. لا عجب في أن هذه الفضلات تجذب حشدًا من خنافس الروث. أحد الأنواع التي تخرج ليلاً للإمساك بها والذهاب هو Escarabaeus satyrus. تقوم هذه الخنافس بنحت الروث في كرة غالبًا ما تكون أكبر من الخنافس نفسها. ثم يقومون بدحرجة الكرة بعيدًا عن جيرانهم الجياع. في هذه المرحلة ، سوف يدفنون الكرة - وأنفسهم - في الأرض.
بالنسبة لهذه الحشرات ، فإن المهرب الأكثر فاعلية هو خط مستقيم إلى مكان دفن مناسب ، والذي يمكن أن يكون على بعد عدة أمتار (ياردات) ، كما يقول جيمس فوستر. إنه عالم رؤية في جامعة لوند في السويد. لتجنب الذهاب في دوائر أو الهبوط مرة أخرى في جنون التغذية ، تتطلع الخنافس إلى ضوء القمر المستقطب. بعض ضوء القمر يشتت جزيئات الغاز في الغلاف الجوي ويصبح مستقطبًا. يعني المصطلح أن هذه الموجات الضوئية تميل الآن إلى الاهتزاز في نفس المستوى. تنتج هذه العملية نمطًا من الضوء المستقطب في السماء. لا يستطيع الناس رؤيته. لكن الخنافس قد تستخدم هذا الاستقطاب لتوجيه نفسها. قد يسمح لهم بمعرفة مكان القمر ، حتى بدون رؤيته مباشرة.
في الاختبارات الميدانية الأخيرة ، قام فوستر وزملاؤه بتقييم قوة تلك الإشارة فوق منطقة خنفساء الروث. تتشابه نسبة الضوء المستقطب في سماء الليل أثناء اكتمال القمر تقريبًا مع ضوء الشمس المستقطب أثناء النهار (والذي تستخدمه العديد من الحشرات أثناء النهار ، مثل نحل العسل ، للتنقل). عندما يبدأ القمر المرئي في الانكماش في الأيام القادمة ، تصبح سماء الليل مظلمة. كما تضعف الإشارة المستقطبة. بحلول الوقت الذي يشبه فيه القمر المرئي هلالًا ، ستواجه الخنافس صعوبة في البقاء في مسارها. قد يكون الضوء المستقطب خلال هذه المرحلة القمرية في حدود ما يمكن لحصادات الروث اكتشافه.
يقول العلماء:التلوث الضوئي
وصف فريق فوستر النتائج التي توصل إليها ، في كانون الثاني (يناير) الماضي ، في Journal of Experimental Biology .
يقول فوستر إنه عند هذه العتبة ، يمكن أن يصبح التلوث الضوئي مشكلة. يمكن أن يتداخل الضوء الاصطناعي مع أنماط ضوء القمر المستقطب. إنه يجري تجارب في جوهانسبرغ ، جنوب إفريقيا ، لمعرفة ما إذا كانت أضواء المدينة تؤثر على كيفية تنقل خنافس الروث.
مثل مصباح النمو
في المحيط المفتوح ، يساعد ضوء القمر صغار الأسماك على النمو.
تقضي العديد من أسماك الشعاب المرجانية طفولتها في البحر. قد يكون ذلك لأن المياه العميقة تجعل حضانة أكثر أمانًا من الشعاب المرجانية المليئة بالحيوانات المفترسة. لكن هذا مجرد تخمين. يلاحظ جيف شيما أن هذه اليرقات صغيرة جدًا ولا يمكن تتبعها ، لذلك لا يعرف العلماء الكثير عنها. شيما عالمة بيئة بحرية في جامعة فيكتوريا في ويلينجتون بنيوزيلندا. لقد اكتشف مؤخرًا طريقة لمراقبة تأثير القمر على هذه الأسماك الصغيرة.
الزعانف الثلاثية الشائعة هي سمكة صغيرة على الشعاب الصخرية الضحلة في نيوزيلندا. بعد حوالي 52 يومًا في البحر ، أصبحت يرقاتها أخيرًا كبيرة بما يكفي للعودة إلى الشعاب المرجانية. لحسن حظ شيما ، يحمل البالغون أرشيفًا لشبابهم داخل آذانهم الداخلية.
تحتوي الأسماك على ما يُعرف باسم حصوات الأذن أو حصوات الأذن (OH-toh-liths). وهي مصنوعة من كربونات الكالسيوم. ينمو الأفراد طبقة جديدة إذا كان هذا المعدن كل يوم. بنفس طريقة حلقات الأشجار ، تسجل أحجار الأذن أنماط النمو. عرض كل طبقة هو مفتاح لمدى نمو الأسماك في ذلك اليوم.
عملت شيما مع عالم الأحياء البحرية ستيفن سويرر من جامعة ملبورن في أستراليا لمطابقة حصوات الأذن من أكثر من 300 زعنفة ثلاثية مع التقويم وبيانات الطقس. أظهر هذا أن اليرقات تنمو بشكل أسرع خلال الليالي الساطعة المقمرة عنها في الليالي المظلمة. حتى عندما يكون القمر في الخارج ، لكنه مغطى بالغيوم ، فإن اليرقات لن تنمو بنفس القدر في الليالي الصافية المقمرة.
وهذا التأثير القمري ليس تافهاً. إنها تساوي تقريبًا تأثير درجة حرارة الماء ، والتي من المعروف أنها تؤثر بشكل كبير على نمو اليرقات. تتشابه ميزة اكتمال القمر بالنسبة إلى قمر جديد (أو مظلم) مع زيادة درجة حرارة الماء بمقدار 1 درجة مئوية (1.8 درجة فهرنهايت). شارك الباحثون هذه النتيجة في علم البيئة في كانون الثاني (يناير) .
هذه الأسماك الصغيرة تصطاد العوالق ، وهي كائنات دقيقة تنجرف أو تطفو في الماء. تشتبه شيما في أن الليالي الساطعة تمكن اليرقات من رؤية تلك العوالق وطعامها بشكل أفضل. مثل ضوء الليل المطمئن للطفل ، قد يسمح وهج القمر لليرقات "بالاسترخاء قليلاً" ، كما يقول. من المحتمل أن الحيوانات المفترسة ، مثل أسماك الفوانيس ، تخجل من ضوء القمر لتجنب الأسماك الكبيرة التي تصطادها بالضوء. مع عدم وجود شيء يطاردهم ، قد تتمكن اليرقات من التركيز على تناول الطعام.
ولكن عندما تكون الأسماك الصغيرة مستعدة لأن تعيش في الشعاب المرجانية ، فقد يشكل ضوء القمر الآن خطرًا. في إحدى الدراسات التي أجريت على أعشاب من ستة أعمدة ، وصل أكثر من نصف هذه الأسماك القادمة إلى الشعاب المرجانية في بولينيزيا الفرنسية خلال ظلام القمر الجديد. جاء 15 في المائة فقط خلال اكتمال القمر. وصف شيما وزملاؤه النتائج التي توصلوا إليها العام الماضي في علم البيئة .
نظرًا لأن العديد من الحيوانات المفترسة في الشعاب المرجانية تصطاد عن طريق البصر ، فقد يمنح الظلام هذه الأسماك الصغيرة أفضل فرصة للاستقرار في الشعاب المرجانية دون أن يتم اكتشافها. في الواقع ، أظهر شيما أن بعض هذه الأوراس يبدو أنها تبقى في البحر عدة أيام أطول من المعتاد لتجنب العودة إلى الوطن أثناء اكتمال القمر.
ارتفاع القمر السيئ
قد يغير ضوء القمر المفتاح في الهجرة اليومية لبعض أصغر كائنات المحيط.
يقول العلماء:العوالق الحيوانية
بعض العوالق - المعروفة باسم العوالق الحيوانية - هي حيوانات أو كائنات حية شبيهة بالحيوان. في المواسم التي تشرق فيها الشمس وتغرب في القطب الشمالي ، تغوص العوالق الحيوانية في الأعماق كل صباح لتجنب الحيوانات المفترسة التي تصطاد عن طريق البصر. افترض العديد من العلماء أنه في قلب الشتاء الذي لا تشمس فيه الشمس ، ستأخذ العوالق الحيوانية استراحة من مثل هذه الهجرات اليومية صعودًا وهبوطًا.
يقول كيم لاست:"اعتقد الناس عمومًا أنه لم يكن هناك شيء يحدث بالفعل في ذلك الوقت من العام". إنه عالم البيئة السلوكية البحرية في الرابطة الاسكتلندية لعلوم البحار في أوبان. لكن يبدو أن ضوء القمر يسيطر على تلك الهجرات ويوجهها. هذا ما اقترحه لاست وزملاؤه قبل ثلاث سنوات في علم الأحياء الحالي .
يقول العلماء:كريل
تحدث هجرات الشتاء هذه في جميع أنحاء القطب الشمالي. عثر عليها فريق أوبان من خلال تحليل البيانات من أجهزة استشعار الصوت المتمركزة قبالة كندا وجرينلاند والنرويج ، وبالقرب من القطب الشمالي. سجلت الأجهزة صدى عندما ارتدت الموجات الصوتية من أسراب من العوالق الحيوانية حيث تحركت هذه المخلوقات صعودًا وهبوطًا في البحر.
عادةً ما تتبع هجرات الكريل ومجدافيات الأرجل والعوالق الحيوانية الأخرى حوالي كل يوم (Sur-KAY-dee-un) - أو دورة 24 ساعة. تنزل الحيوانات عدة سنتيمترات (بوصات) إلى عشرات الأمتار (ياردات) في المحيط عند الفجر. ثم تعود إلى السطح ليلاً لترعى العوالق الشبيهة بالنباتات. لكن الرحلات الشتوية تتبع جدولًا أطول بقليل يبلغ حوالي 24.8 ساعة. يتزامن هذا التوقيت تمامًا مع طول اليوم القمري ، والوقت الذي يستغرقه القمر في الارتفاع ، ثم الغروب ، ثم البدء في الارتفاع مرة أخرى. ولمدة ستة أيام تقريبًا حول اكتمال القمر ، تختبئ العوالق الحيوانية بعمق شديد ، على عمق 50 مترًا (حوالي 165 قدمًا) أو نحو ذلك.
يقول العلماء:مجداف الأرجل
يبدو أن العوالق الحيوانية لديها ساعة بيولوجية داخلية تحدد هجراتها القائمة على الشمس لمدة 24 ساعة. يقول لاست إن ما إذا كان السباحون يمتلكون أيضًا ساعة بيولوجية قائمة على القمر تحدد رحلاتهم الشتوية أم لا. وأشار إلى أن الاختبارات المعملية تظهر أن الكريل ومجدافيات الأرجل لديها أنظمة بصرية حساسة للغاية. يمكنهم اكتشاف مستويات منخفضة جدًا من الضوء.
سوناتا ضوء القمر
يؤثر ضوء القمر حتى على الحيوانات التي تنشط في النهار. هذا ما تعلمته عالمة البيئة السلوكية جيني يورك أثناء دراستها للطيور الصغيرة في صحراء كالاهاري بجنوب إفريقيا.
يعيش هؤلاء النساجون ذوو الحاجب الأبيض في مجموعات عائلية. على مدار العام ، يغنون كجوقة للدفاع عن أراضيهم. ولكن خلال موسم التكاثر ، يقوم الذكور أيضًا بأداء المعزوفات المنفردة عند الفجر. أغاني الصباح الباكر هذه هي التي جلبت يورك إلى كالاهاري. (تعمل الآن في إنجلترا بجامعة كامبريدج).
استيقظت يورك في الساعة 3 أو 4 صباحًا لتصل إلى موقعها الميداني قبل بدء العرض. ولكن في صباح يوم مشرق مقمر ، كان الذكور يغنون بالفعل. تتذكر قائلة "فاتني نقاط البيانات الخاصة بي لهذا اليوم". "كان ذلك مزعجًا بعض الشيء."
لذلك لن تفوتها مرة أخرى ، نهضت يورك وخرجت في وقت سابق. وذلك عندما أدركت أن وقت البدء المبكر للطيور لم يكن حادثًا ليوم واحد. اكتشفت على مدى سبعة أشهر أنه عندما يكون القمر كاملاً مرئيًا في السماء ، يبدأ الذكور في الغناء في المتوسط بحوالي 10 دقائق قبل ظهور القمر الجديد. أعلن فريق يورك عن النتائج التي توصل إليها قبل خمس سنوات في رسائل علم الأحياء .
أسئلة الفصل الدراسي
خلص العلماء إلى أن هذا الضوء الإضافي يبدأ الغناء. بعد كل شيء ، في الأيام التي كان فيها البدر بالفعل تحت الأفق عند الفجر ، بدأ الذكور في الدندنة وفقًا لجدولهم المعتاد. يبدو أن بعض الطيور المغردة في أمريكا الشمالية لديها نفس التفاعل مع ضوء القمر.
وقت البدء المبكر يطيل متوسط فترة الغناء للذكور بنسبة 67٪. والبعض يكرس بضع دقائق فقط لغناء الفجر ؛ يستمر الآخرون لمدة 40 دقيقة إلى ساعة. من غير المعروف ما إذا كانت هناك فائدة من الغناء في وقت مبكر أم لفترة أطول. قد يساعد شيء ما عن أغاني الفجر الإناث في تقييم الرفقاء المحتملين. قد يساعد الأداء الأطول الإناث بشكل جيد على قول "الرجال من الأولاد" ، على حد تعبير يورك.
