چگونه حیوانات مهاجر در زمان تغییر قطبهای مغناطیسی زمین به بقای خود ادامه میدهند؟
خلاصه مقاله:
- در هر گروه از حیوانات، درصدی اندک از آنها دارای قطبنمای معیوبی هستند که در شرایط عادی قادر به یافتن مسیر خود نیستند، با این حال هنگام وارونگی قطبها، صرفاً همین جانوران هستند که میتوانند راه درست را شناسایی کنند.
- حیوانات مهاجر برای تعیین مسیر خود به چندین نشانه به طور همزمان اتکا میکنند؛ به همین دلیل، اگر یک نشانه حذف شود، دیگر نشانهها میتوانند آن را جبران کنند.
- وارونگی قطبها ممکن است هزاران سال به طول بینجامد، بنابراین نسلهای مختلف حیوانات فرصت کافی برای سازگاری ژنتیکی با این تغییرات را خواهند داشت.
میدان مغناطیسی زمین، همچون سپری نامرئی، نه تنها ما را در برابر طوفانهای خورشیدی محافظت میکند بلکه به عنوان راهنمایی طبیعی برای بسیاری از گونههای جانوری عمل مینماید. این موجودات از این میدان برای یافتن مسیر مهاجرت، بازگشت به زادگاه و حتی شکار بهره میبرند. با این حال، زمین در طول تاریخ خود بارها دستخوش وارونگی قطبهای مغناطیسی شده است. بدین معنا که جایی که امروزه قطب شمال مغناطیسی است، به هنگامهای در گذشته، قطب جنوب بوده و بالعکس. آخرین وارونگی کامل در حدود ۷۸۰,۰۰۰ سال پیش به وقوع پیوسته است.
این پدیده به یک سوال اساسی اشاره دارد: در صورتی که قطبها تغییر مکان دهند، چگونه میتوانند حیواناتی که بقا آنها به این قطبنمای طبیعی وابسته است، زنده بمانند؟
پروفسور اریک وارنت، زیستشناس دانشگاه لوند در سوئد، یکی از محققانی است که به دنبال پاسخ این سوال بوده است. او در مصاحبهای با وبسایت علمی آیافالساینس، این موضوع را به عنوان یک «سوال کلاسیک و قدیمی» در حوزه تخصصی خود ارزیابی کرده و بر این باور است که اگرچه نمیتوان به طور قطعی به آن پاسخ گفت، با استفاده از دانش کنونی میتوان فرضیات منطقی را مطرح نمود.
وارنت به بررسی یکی از شگفتانگیزترین مهاجرتهای حیوانات پرداخته است: شبپره بوگونگ استرالیا. این شبپرهها بهطور سالیانه مسافت تقریبی ۹۶۵ کیلومتر را به سمت کوههای استرالیا طی میکنند تا در غارهای مرتفع و خنک از گرمای تابستان در امان بمانند.
وارونگی قطبها نه یک رویداد ناگهانی و فاجعهآمیز است
نکته جالب توجه این است که هر شبپره فقط یکبار این مسیر را طی میکند و برخلاف بسیاری از جانوران مهاجر، از تجربیات شبپرههای قدیمیتر کمکی نمیگیرد و همچنین مسیرهای تکراری و آشنایی را دنبال نمیکند. هر شبپره، این سفر را به تنهایی و برای نخستین و آخرین بار بدون الگوی مشخصی انجام میدهد.
وارنت نشان داده است که شبپرههای استرالیایی برای جهتیابی، از هر دو منابع میدان مغناطیسی و درخشانترین ناحیه کهکشان راه شیری استفاده میکنند. اما در صورتی که میدان مغناطیسی دستخوش تغییر شود، این حشرات کوچکی به چه چالشی مواجه خواهند شد؟
با وجود اینکه امکان بررسی مستقیم این پدیده وجود ندارد، وارنت سه دلیل اصلی را برای خوشبینی نسبت به بقای گونههای مهاجر مطرح میکند:
۱. قدرت انتخاب طبیعی و جهشهای ژنتیکی: وارنت توضیح میدهد که در هر جمعیت بزرگ از حیوانات، احتمالاً درصد اندکی از آنها به طور ژنتیکی دارای قطبنمای مغناطیسی مبتلا به نقص هستند. در شرایط عادی، این حیوانات مسیر خود را گم کرده و از بین میروند. اما با وارونگی قطبها، به یکباره همین حیوانات با قطبنمای معیوب، تنها موجوداتی خواهند بود که میتوانند مسیر درست را پیدا کنند. آنها به سرعت تولیدمثل کرده و جایگاه خالی را پر میکنند. این روند به ویژه در گونههایی که دارای نسلهای کوتاهمدت هستند، نظیر حشرات، بسیار سریعتر اتفاق میافتد.
۲. استفاده از نشانههای چندگانه برای جهتیابی: وارنت بر این نکته تأکید میکند که جانوران مهاجر به ندرت به یک نشانه (مانند میدان مغناطیسی) وابسته هستند. این حیوانات از سیستم جهتیابی چندحسی برخوردارند که شامل نشانههای مختلفی نظیر موقعیت خورشید، ستارگان (نشانههای بصری) و حتی بوها میباشد.
اگر یک نشانه، مانند میدان مغناطیسی، دچار اختلال یا تغییر شود، حیوان میتواند به سرعت به دیگر نشانهها رجوع کرده و بدون از دست دادن عمده توانایی جهتیابی خود، مسیر خود را بیابد. بررسیهای وارنت بر شبپرههای بوگونگ نشان داد که در شبهای ابری که کهکشان نمایان نیست، این شبپرهها به میدان مغناطیسی متکی هستند، اما در شبهای صاف از هر دو نشانه بهره میبرند.
۳. تغییر تدریجی؛ فرصتی برای تطابق: برخلاف تصور عمومی که وارونگی قطبها را به عنوان یک رویداد ناگهانی و فاجعهبار میپندارند، وارنت توضیح میدهد که این فرآیند معمولاً به طور تدریجی و طی هزاران سال (گاهی تا ۸۰,۰۰۰ سال) سپری میشود.
این تغییرات تدریجی، به نسلهای متوالد حیوانات این امکان را میدهد تا خود را با شرایط تازه سازگار کنند و به طور ژنتیکی قطبنمای مغناطیسی خود را تنظیم نمایند. حتی اگر تغییرات در مقیاس قرنها اتفاق بیفتد، زمان کافی برای انتخاب طبیعی و بهبود روشهای جایگزین جهتیابی وجود خواهد داشت.
وارنت برای توسعه تحقیقات خود، یک برنامه پژوهشی خیلی جالب را در نظر گرفته است. او تصمیم دارد درون یک افلاکنما (سالن گنبدی که شب را شبیهسازی میکند)، با استفاده از آهنرباهای بسیار قوی، یک میدان مغناطیسی محلی کاملاً مخالف با میدان مغناطیسی زمین تولید کند.
سپس شبپرههای بوگونگ را در شرایطی قرار میدهد که دو نشانه اصلی آنها برای جهتیابی، یعنی میدان مغناطیسی و کهکشان راه شیری، با یکدیگر در تعارض باشند. به این روش، میتواند مشاهده کند که شبپرهها در این شرایط گیجکننده بیشتر به کدام یک از این دو نشانه اعتماد میکنند و این نتیجه، میتواند فهم ما را از نحوه اولویتبندی حیوانات در نسبت به نشانههای مختلف عمیقتر سازد.
شبپرههای استرالیایی با بهرهمندی از میدان مغناطیسی و درخشانترین منطقه کهکشان راه شیری، به جهتیابی میپردازند
همچنین، تحقیقات اساسی نظیر مطالعههای مطرح شده که به طور مستقیم در صدد نجات جان انسانها نیستند عموماً با محدودیتهای مالی مواجه هستند. وارنت اعلام میکند که اطلاعی از هیچ محققی که آزمایش مشابهی بر روی دیگر جانوران انجام داده باشد، ندارد. علت آن هم دشواریهای فنی و هم هزینههای زیاد چنین پژوهشهایی است. به احتمال زیاد محققان مجبور خواهند بود برای تأمین مالی، از روشهای خلاقانهتری نظیر جلب سرمایهگذاران خصوصی استفاده کنند.
در پایان، پرسش درباره چگونگی بقا ی حیوانات مهاجر در مواجهه با وارونگی قطبهای مغناطیسی همچنان یک معمای علمی بیپاسخ باقی مانده است. اما دانشمندانی چون اریک وارنت، با ترکیب مشاهدات میدانی، آزمایشهای نوآورانه و استدلالهای تکاملی، چارچوب منطقی برای تبیین این پدیده فراهم آوردهاند. پاسخ نهایی بیتردید شامل ترکیبی از سه عامل ذکر شده است و ممکن است تا زمان وقوع یک وارونگی واقعی و امکان بررسی مستقیم آن، در سایه ابهام باقی بماند. اما آنچه مسلم است، توان شگفتانگیز طبیعت در انطباق با تغییرات عمده است.
