راز دهان باز وال‌ها

ترجمه‌ی حسان سنایی

شکار یک‌باره‌ی هزاران ماهی ریز و بی‌خبر هنگام شیرجه‌ی پرسرعت وال گوژپشتی که دهان‌اش را چون درگاه انبار تاریک و مخوفی گشوده، از زمره آشناترین جلوه‌های زیبای بقا در طبیعت است. حال، علی‌رغم پرسش‌های بی‌شمار باقی از نحوه‌ی اجرای بی‌نقص این مانور؛ پژوهش‌گران موفق به درک سازگاری منحصربفرد استخوان‌بندی آرواره‌ی این آبزی غول‌آسا با فشار گسیلنده‌ی ناشی از جریان پرسرعت آب ورودی به دهان‌اش شده‌اند.

تمرکز این پژوهش، بر روی «وال‌های باله‌دار» بود؛ خانواده‌ای وسیع از گونه‌های غول‌آسای آبزی که مشتمل بر «وال‌های گوژپشت» (Humpback Whales) و «وال‌های آبی‌» (Blue Whales) – بزرگترین جانواران زمین – نیز می‌شود. غذای این موجودات، همان ماهیان ریز و کریل‌های میگومانندی‌ست که از طریق شیرجه‌های‌شان در ژرفنای تاریک اقیانوس و همراه با حجم گسترده‌ای آب، بلعیده می‌شوند؛ عملی که «تغذیه‌ی جهشی» خوانده می‌شود.

طرحی از سلسله‌مراحل تغذیه‌ی جهشی یک وال. حباب شیاردار شکمی، با جذب آب غنی از غذا، چنان متورم می‌شود که گاه از حجم دیگر نقاط وال، فضایی افزون‌تر اشغال می‌کند / طرح از Nick Pyenson

این وال‌ها، مجهز به بافت‌های ویژه‌ و کشسانی‌‌ موسوم به «حباب شیاردار شکمی‌»‌اند که به آرواره‌هایشان بسته شده است. هنگامی‌که آرواره‌ها تا حداکثر زاویه‌‌ی ممکن گشوده می‌شوند و وال سریعاً شنا می‌کند؛ فشار وارده بر حباب شکمی بدان انبساط می‌بخشد، تا بدانجاکه فضایی را حتی افزون‌تر از حجم خود وال اشغال می‌کند. این عملیات چندین‌ساعته، به وال‌های باله‌دار امکان جذب بسنده‌ی غذا را برای مصرف روزانه‌شان می‌دهد؛ هرچند این نوع از تغذیه، خود آسیب‌هایی نیز می‌تواند به دنبال داشته باشد.

فشار شدید واردآمده از جانب جریان آب ورودی به غشای نگه‌دارنده‌ی حباب شکمی، نهایتاً آرواره‌ را به‌شدت کش می‌دهد. دانشمندان هنوز نمی‌دانند استخوان آرواره‌ی وال، چگونه تاب تحمل چنین حد از فشار شکننده‌ای را دارد. «دنیل فیلد» (Daniel J. Field)، دانشجوی جانورشناسی دانشگاه بریتیش‌کلمبیای کانادا می‌گوید: «مایلیم بدانیم آیا که آرواره، طرح مکانیکی ویژه‌ای دارد که چنین آن را در برابر شکستن حین جذب فشار ایمن می‌کند؟ ایستادگی‌ این موجودات در برابر چنین فشارهای غول‌آسایی حقیقتاً چشمگیر است».

فیلد، طی تدوین پایان‌نامه‌ی کارشناسی‌اش؛ در کنار استادش، دکتر «رابرت شادویک» (Robert Shadwick) و دیگر پژوهش‌گران همکار، به محاسبه‌ی حد تحمل استخوان‌ آرواره‌ی وال‌های گوژپشت پرداخت. گروه طی این بررسی، از فرآیند اسکن پرتو ایکسی موسوم به «برآورد کمّی از طریق پرتونگاری» (QCT)، به‌منظور تعیین هندسه‌ی سه‌بعدی استخوان‌های فک و نحوه‌ی توزیع چگالی‌ نسوج درون‌استخوانی بهره بردند.

وال گوژپشت در سواحل هاوایی / عکس از Paul Souders

در نهایت این دانشمندان، دریافتند که طرح آرواره‌ی وال گوژپشت، به‌گونه‌ای منحصربفرد و متفاوت از فک انسان و دیگر نهنگ‌ها – یعنی تنها موجوداتی که داده‌های حاصل از اسکن QCT فک‌شان در دست است - می‌باشد. دانشمندان خصوصاً در این بین، به محاسبه‌ی مؤلفه‌ای موسوم به «انعطاف موجی» نیز پرداختند؛ آمیزه‌ای از چگالی بالای استخوان و سطح مقطعی وسیع که به استخوان در قبال اِعمال خمیدگی ناشی از فشار بیرونی، مقاومت می‌بخشد.

نتایج حاصل از این بررسی ضمناً گویای وجود الگوی چینشی منحصربفردی میان استخوان‌های آرواره – با حداکثر پیچیدگی در محل اتصال به جمجمه و حداقل پیچیدگی در نواحی مرکزی – به‌منظور برقراری همان خصیصه‌ی انعطاف موجی‌ست، که در مجموع آرواره را در برابر کشش حاصل از تغذیه‌ی جهشی جانور، مقاوم می‌کند. فیلد در ادامه می‌گوید:

«فقط با نگاهی به داده‌ها [می‌توان فهمید] آرواره‌های وال حقیقتاً که شگفت و زیبا جهت مقاومت در برابر فشارهایی که هرروزه با آن مواجه است، انطباق یافته‌اند. کشف این [حقیقت]، حیرت‌آور و کاملاً جذاب بود».
این پژوهش‌گران، کشف اخیرشان را در شماره‌ی یازدهم ژولای نشریه‌ی علمی «Anatomical Records» انتشار داده‌اند.

منبع: LiveScience