تساعد المستشعرات التي يتم شفطها على ظهور الحيتان علماء الأحياء في الإجابة عن سؤالين كبيرين. لماذا الحيتان كبيرة جدا؟ ولماذا ليسوا أكبر؟
يمكن أن يعزز كبر حجم الحيتان من قدرة الحيتان على الوصول إلى المزيد من الطعام وبجهد أقل. يمكن أن يساعدهم ذلك في الوصول إلى فريسة أعماق البحار التي ستكون بعيدة عن متناول العديد من المخلوقات الأخرى. في دراسة جديدة ، قدر العلماء مقدار الطاقة التي يستخدمها 13 نوعًا من الحيتان وخنازير البحر - ويكسبها - عند البحث عن الطعام. وخلصوا إلى أن حجم الكائنات الحية يعتمد على كيف وماذا تأكل وكمية الطعام التي يمكن أن تجدها.
الشرح:ما هو الحوت؟
يعمل جيريمي جولدبوجن في جامعة ستانفورد في كاليفورنيا. بصفته عالم فسيولوجي مقارن (Phiz-ee-OL-oh-gist) ، يدرس كيفية عمل أجسام الحيوانات. هو متخصص في الحيتان. بالنسبة للدراسة الجديدة ، عمل مع فريق كبير من الباحثين لمعرفة كيف يرتبط حجم الحوت بما تأكله الحيتان وكيف تحصل عليه.
الحيتان ذات الأسنان ، مثل حيتان الأوركا ، تحديد الموقع بالصدى (Ek-oh-LOW-kayt) للبحث عن فريسة فردية. أفاد الباحثون أن حجم الحيتان يبدو مقيدًا بكمية الطعام التي يمكنهم تناولها خلال غطسة واحدة. لكن هذا ليس هو الحال بالنسبة للحيتان الزرقاء ومغذيات الفلتر الأخرى. يفتحون أفواههم على مصراعيها ويجلبون كمية كبيرة من الماء - مع كل ما بداخلها. ثم دفعوا الماء للخارج بين ألواح البالين الكبيرة. بعد ذلك ، يبتلعون الطعام المحاصر خلف تلك الأطباق.
تميل هذه الحيوانات إلى أن تكون أكبر بكثير من أبناء عمومتها المسننة. مغذيات الفلاتر على قيد الحياة اليوم ليست مقيدة بتوافر الطعام. لذلك قد تكون مقيدة بعوامل أخرى ، مثل حجم الجسم الذي يمكنهم دعمه جسديًا. قد تكون هذه الحيوانات في طريقها للتطور لتصبح أكبر ، كما يقترح الفريق في 13 ديسمبر Science .
تقول سامانثا برايس:"هذه دراسة رائعة". هي عالمة أحياء في جامعة كليمسون في ساوث كارولينا تدرس كيفية تطور أجسام الحيوانات. لم تكن جزءًا من البحث الجديد. يقول برايس إن علماء الأحياء كانوا يفكرون في تطور الكبر لفترة طويلة. لاحظت أن هؤلاء الباحثين ، "من خلال جهد لا يُصدق ، حصلوا بالفعل على بعض البيانات حول هذه السلوكيات التي يصعب دراستها".
يقول Goldbogen إنه في الخمسة ملايين سنة الماضية ، أصبحت الحيتان أكبر من أي وقت مضى. نما الحوت الأزرق إلى أكبر مخلوق في تاريخ الحياة. ويقول إن ذلك قد يكون بسبب التغيرات في الدورات الجليدية والرياح - وحتى التيارات المحيطية. وقد أدت هذه التغييرات إلى تركيز تراكم المغذيات في جيوب البحر. تجذب العناصر الغذائية بقعًا كثيفة من القشريات الصغيرة والأسماك والحيوانات الأخرى. وهذا يخلق بوفيهات للحيتان.
ساعد كونها كبيرة الحيتان على استغلال مثل هذه الثروة الغذائية بطرق قليلة. يمكن للمخلوقات الأكبر أن تسافر لمسافات أطول باستخدام طاقة أقل لكل وحدة كتلة. لذلك يمكن للحيتان الكبيرة عبور مساحات شاسعة من المحيطات القاحلة للوصول إلى البئر الغنية بالغذاء. كما تدعم الأجسام الأكبر حجم الرئتين. والمزيد من الهواء يعني مزيدًا من الوقت للتغذية أثناء الغطس.
ببساطة ، كان يُعتقد أن الحيتان الأكبر حجمًا أكثر كفاءة في العثور على الطعام ، كما يقول Goldbogen. ويضيف أن هذا كان في الغالب مجرد تخمين متعلم. لم يكن لدى الباحثين بيانات جيدة حول مقدار الطاقة التي اكتسبتها الحيتان من الطعام أو استخدامها أثناء الغوص والصيد. يوضح قائلاً:"لم نكن نعرف الكثير عما كانت تفعله هذه الحيوانات في الواقع تحت الماء".
أجهزة تتبع الحيتان
عمل Goldbogen وفريق دولي من الباحثين على تغيير ذلك. لقد استخدموا أجهزة استشعار مليئة بالتكنولوجيا. استخدم الباحثون اللاصق الماص لإلصاق المستشعرات بظهر الحيتان. إجمالاً ، قام الفريق بتوصيل أجهزة استشعار بـ 300 حوت. هذه تنتمي إلى 13 نوعا. تراوحت ما بين خنازير البحر التي يبلغ وزنها 50 كيلوغراماً (110 رطل) إلى 150 ألف كيلوغرام (330 ألف رطل) من الحيتان الزرقاء. على مدى عقد من الزمان ، تتبع الفريق أكثر من 10000 حدث تغذية. يقول Goldbogen "لم تكن مهمة صغيرة".
تنقل العلامات البيانات التي أصبحت مذكرات يومية لنشاط الحيتان. أجهزة استشعار الضغط ومقاييس التسارع تتبعت حركات الحيتان وعمقها. سجلت الهيدروفونات الأصوات. وشملت هذه النقرات والطنين المستخدمة للبحث والتواصل الاجتماعي. والتقطت الكاميرات فيديو لمحيط الحيوانات. مجتمعة ، ساعدت هذه البيانات الباحثين على معرفة متى فتح عمالقة التغذية بالترشيح أفواههم للاندفاع نحو أسراب الكريل. يمكن أن تظهر متى حوت الحيوانات المنوية صدى الأخطبوط. وسمحوا للباحثين بقياس مقدار الطاقة التي تستخدمها الأنواع المختلفة في كل غوص.
كما التقط الفريق قراءات السونار لكثافة الفرائس. حتى أنهم قاموا بتشريح محتويات معدة الحيتان العالقة. هذه المعلومات ، بالإضافة إلى البيانات من العلامات ، رسمت صورة مفصلة لما أكلته الحيتان المختلفة. ثم قام الباحثون بحساب ميزانية الطاقة لكل نوع. يشير هذا إلى مقدار الطاقة التي يجب أن ينفقها الحيوان للحصول على الطعام ومقدار ما يكسبه من تناول هذا الطعام. تساعد مثل هذه الميزانيات في إظهار كيفية ارتباط كفاءة البحث عن الطعام بحجم الجسم.
عادة ما تصطاد الحيتان ذات الأسنان الحبار أو الأخطبوط. وجد الباحثون أن كونها كبيرة الحجم تساعد هذه الحيتان على الغوص بعمق للوصول إلى المزيد من الطعام. ولكن بعد نقطة معينة ، تنخفض كفاءتهم في البحث عن الطعام مع زيادة الحجم. صحيح أن الحبار العملاق يوفر الكثير من الوقود. لكن هذه الفريسة قليلة ومتباعدة. علاوة على ذلك ، فإن العثور عليها يتطلب الكثير من الطاقة. يقول جولدبوجن إنه ليس هناك ما يكفي في المحيط حتى تكبر الحيتان.
الشرح:وضع العلامات عبر السجل
في المقابل ، تصبح مغذيات الفلتر السائبة أكثر كفاءة مع الحجم. يستهدف هؤلاء الأكل أسرابًا كثيفة من الكريل الصغير والقشريات الأخرى. في جرعة واحدة ، يمكن أن تحصل الحيتان على عدد كبير من السعرات الحرارية. (يقول Goldbogen إن الحسابات تشير إلى أكثر من 10 ملايين منهم!) ويستغرق الأمر جهدًا أقل من مطاردة الحبار. لذلك قد لا يتم تقييد الحيتان الزرقاء ومغذيات الفلتر الأخرى بسبب نقص الفريسة. بدلاً من ذلك ، قد يكون حجم جسمهم العلوي بسبب عوامل أخرى. ربما يتعلق الأمر بمدى قدرة قلب الحوت على ضخ الدم ، أو حجم الفك الذي يمكن أن ينمو. لم تنظر الدراسة في مثل هذه العوامل أو تحاول معرفة الحدود المادية لنموها. ولكن قد لا يكون من الممكن جسديًا ابتلاع الكريل أكثر مما تفعله الحيتان الكبيرة بالفعل.
أو من الممكن أن يكون حجم عمالقة المحيط هؤلاء غير محدود على الإطلاق. ربما لا تزال المخلوقات تتطور لتصبح أكبر. يمكن أن يكون هذا صحيحًا طالما بقيت أعداد الكريل وفيرة. يتكهن Goldbogen ، "ربما ، بعد ملايين السنين من الآن ، سنرى أكبر عمالقة في المحيط."
