هل سبق لك أن ذهبت إلى أسفل حوض السباحة وشعرت تدريجياً بالضغط المتزايد على أذنيك؟ معظم الناس لديهم فهم أساسي لضغط المياه.
عادة لا ينصح البشر بالسباحة أقل من 150 قدم، ولكن الغوص الأعمق للإنسان هو في الواقع 1000 قدم، وهو أمر لا يصدق إلى حد ما! في هذا العمق، يكون الضغط شديداً، لكن هذا ليس شيئاً مقارنة بالضغط في أعمق الأعماق. من الصعب تصديق أن أي شيء يمكن أن يعيش دون أن يتم سحقه، ومع ذلك هناك العديد من الأسماك والأنواع البحرية التي يمكن أن تعيش على مسافة 25000 قدم تحت سطح الأرض!
كيف يكون ذلك ممكناً؟ ما الذي يمنع هذه الكائنات في أعماق البحار من السحق تحت كمية الوزن الهائلة؟
علم الضغط والعمق.
عندما نقف على سطح الأرض، فإن ضغط الهواء من حولنا يساوي 1 atm (الغلاف الجوي). عندما نذهب تحت الأمواج، يزداد الضغط على أجسامنا بمقدار 1 متر لكل 10 أمتار نزولها. بمعنى آخر، في أعمق نقطة في المحيط، أقل قليلاً من 11000 متر، سيكون الضغط الذي ستشعر به على جسمك أكبر بمقدار 1100 مرة مما تشعر به في الهواء الطلق.
في قاع المحيط، سيتم سحق جسم الإنسان تحت الضغط الشديد، وستمزق طبلة الأذن لدينا، وتمتلئ رئتانا بالدم ثم تنهار، وسيكون الاختناق آنياً. في الواقع، ستحدث هذه السلسلة الفظيعة من الأحداث على بعد بضعة آلاف فقط من سطح الأرض، ناهيك عن بضعة أميال أخرى في الظلام.
على الرغم من تعرض البشر للضغط عند تلك الأعماق، هناك شقائق البحر والديدان والأسماك والحيتان وسرطان البحر والآلاف من الكائنات البحرية الأخرى التي يبدو أنها تتعامل مع الضغط دون تفكير ثانٍ. في حين أن هذا يبدو مستحيلاً، تذكر أن الضغط هو كل شيء عن التوازن.
عندما يغوص البشر تحت الماء، فإن الضغط الذي نشعر به يأتي من الهواء في أجسامنا التي يتم ضغطها. لدينا هواء في آذاننا، وكذلك رئتينا وأوعية دموية. يمكن أن يكون ضغط الماء شديداً، مما يتسبب في ضغط الهواء داخل أنظمة الأعضاء والأنسجة.
ومع ذلك، لا يكون الماء قابل للانضغاط - أحد الاختلافات الرئيسية بين الغاز والسائل. لا تحتوي الأسماك على جيوب هوائية يمكن ضغطها، وتتكون إلى حد كبير من الماء، لذلك يبقى فارق الضغط متوازناً. تم العثور على الأسماك العميقة في حوالي 27000 قدم.
ومع ذلك، فإن الأسماك ليست المخلوقات الوحيدة الموجودة في هذه الأعماق المذهلة. بعض الحيتان والأختام والحوتيات الأخرى قادرة على الغوص على عمق يصل إلى 10000 قدم تقريباً. هذه المخلوقات لها رئة وأنظمة وعائية تشبه إلى حد ما البشر، ومع ذلك فهي لا تسحق إلى النسيان ... كيف يكون ذلك ممكناً؟
التكيف تحت الضغط.
بالنسبة لمخلوقات مثل الحوت المنقار، والذي يمكن القول إنه أعمق حوت يَغوص (أقل بقليل من 10000 قدم)، فإن الضغط يمثل بالتأكيد مشكلة، لكن لديهم مجموعة واسعة من التعديلات لاستيعاب خيارات نمط الحياة في أعماق البحار. على سبيل المثال، تكون رئة هذه الكائنات قابلة للانضغاط تماماً، مما يعني أنها يمكن أن تجبر جميع الغازات الموجودة في رئتيها على مجرى الدم والعضلات، حيث يمكن أن تذوب بشكل أساسي تحت الضغط. تكيفت هذه الأجهزة لعقد المزيد من الميوغلوبين (بروتين تخزين الأكسجين في العضلات) والهيموغلوبين.
هذا الانهيار في الرئتين يمنع أيضاً تبادل الغازات في الحويصلات الهوائية، وبالتالي يمنع النيتروجين من الدخول إلى مجرى الدم، مما يؤدي إلى "الانحناءات" الشائنة التي يمكن للغواصين في أعماق البحار أن يختبروها إذا ارتقوا من أعماق كبيرة بسرعة كبيرة. في الأساس، يواجه المرء "الانحناءات" عندما تخرج الغازات الذائبة من المحلول كفقاعات في مجرى الدم، والتي يمكن أن تكون ضارة أو حتى مميتة. لقد تعلمت العديد من كائنات الغوص في أعماق البحار (مثل الحيتان) بشكل طبيعي كيفية الارتفاع ببطء عبر المياه، مما يؤدي إلى تخفيف الضغط تماماً كما يفعل البشر لمنع هذه الحالة المؤلمة.
بدون تلك الجيوب الهوائية في تجاويف وأنسجة الجسم، لم تعد مخلوقات البحار العميقة عرضة لنفس الضغط الذي تشعر به أجسامنا. علاوة على ذلك، في حين أن بعض المخلوقات لديها هواء في قنوات أذناها (وبعضها يحتوي على جيوب في تجويف الرأس)، فإن الأنسجة التي تبطن هذه التجاويف غالباً ما تكون مرنة للغاية، ويمكن أن تتسع بسهولة، مما يؤدي إلى إخراج أي هواء ومنع تباين الضغط.
هل هناك أي حدود لمخلوقات أعماق البحار؟
تحت عمق معين، لا يمكن للبقاء على قيد الحياة المخلوقات المتقدمة التي تحتوي على أنظمة أعضاء معقدة (مثل تلك الموجودة في شقائق النعمان والديدان وبعض المفصليات). إن ما يسمح للأسماك بالغطس في أعماق تزيد عن 25000 قدم هو وجود مادة ماء خاصة تسمى أكسيد ثلاثي ميثيل أمين (TMAO)، والتي تمنع تشويه وضغط البروتينات والجزيئات الحيوية الأخرى داخل الجسم تحت الضغط الخارجي المكثف.
ومع ذلك، في أعماق أكثر تطرفًا، لم يعد هذا الجزيء يحمي الأسماك من هذا الانضغاط الفسيولوجي الأساسي، لذلك يوجد حد عمق للسمك والمخلوقات البحرية. بالنسبة لتلك الكائنات الغريبة الموجودة في قاع المحيط، فإن الدراسة صعبة للغاية، حيث سيموت معظمها بسبب قلة الضغط عند جلبها إلى السطح. يتم تكييف أغشيتها بشكل فريد بحيث لا يمكن الحفاظ على سلامتها تحت أي شيء سوى الضغوط الشديدة.
بمعنى آخر، من المحتمل أن تظل بعض أسرار العمق على هذا النحو.
إرسال تعليق