ليس لديهم بوصلة أو GPS مخبأ في ريشهم، ومع ذلك فإن الطيور المهاجرة تتمكن من إنجاز عمليات ترحيل طويلة ومعقدة كل عام. كيف يفعلون ذلك؟ هذا هو السؤال التي لطالما إنتظرنا الإجابه عليها.
سيتمكن أي شخص حاول السفر بعيداً بدون نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) من رؤية حالات عدم اليقين أو لحظات اليأس، لذا تخيل الاضطرار إلى السفر آلاف الكيلومترات دون مساعدة من أي أداة ... يمكن للطيور المهاجرة القيام بذلك دون صعوبة.
ولكن كيف تتجه بشكل صحيح في الاتجاه الصحيح؟ هذا هو السؤال الذي نَطرحه في هذه المقاله.
كل عام، يعود الربيع إلى ابتلاع خطوط العرض أو اللقالق البيضاء التي تسافر على بعد آلاف الكيلومترات من مناطق الشتاء الإفريقية شمال خط الاستواء. ربما يستفيد التاريخ من هذه الرحلة، فالأخيرة لا تتلاءم مع خط مستقيم، ولكن عبر البحر الأبيض المتوسط من إسبانيا ومضيق جبل طارق. تعد مسارات أبناء عمومتهم في أوروبا الشرقية أكثر تعقيداً من جنوب إفريقيا، عبر قناة السويس والجزيرة العربية وتركيا ومضيق البوسفور. في هذه الأثناء، يقطن "الخرشنه القطبيه" وهو نوع من الطيور جولة كاملة حول العالم، يمتد من الشمال إلى الجنوب على طول الساحل الإفريقي، ثم يعود عبر أمريكا الجنوبية، ليبقى في الشمس لأطول فترة ممكنة. المهاجرون لا يفقدون الشمال أبداً! على عكس علماء الطيور الذين، هم، يكافحون دائماً لفك شفرة هذا النوع من الحيوانات ذات الحواس السادس الذي يسمح لهم باتباع مساراتهم الطويلة دون خطأ ممكن. "الدافع لدينا هو فهم كيف يمكن لهذه العقول" الصغيرة "تحقيق مثل هذه العروض".
* هل يستخدمون البوصله؟
على الرغم من عقود من البحث، لا يزال العلماء بعيدون عن يقين المحفزات التي تستخدمها الطيور للعثور على موائلها. هل ينادون الشمس والنجوم والجبال والأنهار والروائح والمجال المغناطيسي للأرض؟ كل هذا معا؟ هل هناك تسلسل هرمي بين هذه الإشارات؟ بالإضافة إلى ذلك، كما يعلم أي متصفح، فإن استخدام بوصلة بدون خريطة ليس مفيداً. وعلى العكس من. يجب أن يكون لدى الطيور أيضاً هذان النوعان من الأدوات لتعيين نقاط البداية والنهايه والاستمرار في المسار.
لكن أي بوصلة؟ فما هي الإشارات؟ ما هو الكاشف البيولوجي لتحليل هذه الإشارات؟ لقد تم مضاعفة هذا البحث بالفعل، علاوة على ذلك، وهو مأزق غير متوقع: الجدل العنيف الذي يهز العالم الصغير للباحثين! لأن المعركة محتدمة بين المتخصصين ... "لقد توقفت عن العمل على حمامات السباق و" خريطتهم "لأن كل شخص يتبنى قناعاته ولم يعد من الممكن مناقشتها"، شهد في المقال نفسه فرانشيسكو بونادونا (مركز علم البيئة الوظيفية والتطورية، CNRS، مونبلييه)، دراسة القطرس والنباتات. يؤكد هنريك موريتسين "مع الحمام، أيا كان ما تنشره، سيكون لديك نصف العالم ضدك!"
كل نفس ورأي - صعوبة أو فائدة إضافية؟ - أن الموضوع أصبح متعدد التخصصات. وانضم علماء الطيور وعلماء الأخلاق في الطيور من قبل الكيميائيين والفيزيائيين وأخصائيي البيولوجيا العصبية وعلماء الكمبيوتر والمهندسين لتطوير تقنيات جديدة، مثل "التسلل" الإلكتروني الخفيف لمتابعة خط سير الرحلة من هؤلاء الباحثين البدويين. نشوة مضمونة!
تبدأ قصة هذا البحث الحافل بالأحداث في الخمسينيات من القرن العشرين، وبفضل جهاز مبدع، حدد الألماني غوستاف كرامر دور الشمس في اتجاه الزرزور. من خلال لعبة المرايا، يتمكن من تحريك الموقف الظاهري للشمس بشكل مصطنع ومن ثم يتصور أن الطيور تشير إلى منقارها في اتجاهه قبل الإقلاع. بعد بضع سنوات، سيُظهر الجهاز نفسه حساسيته لموضع النجوم. لكن هذا الاكتشاف يطرح أسئلة أخرى: الشمس تتحرك وفقاً للوقت، كيف تتطابق الطيور مع الاتجاه الذي ترغب في اتباعه مع موضع النجم؟ تبدو الفرضية الخاصة بالساعة الداخلية أمراً لا مفر منه، وإلا كيف يمكن العثور على عشه إذا كنا نخلط بين الفجر والشفق؟
* تَعرف الطيور كيفية تحديد موقع الشمس.
هو ألماني آخر، كلاوس شميدت-كوينيج، الذي يؤكد وجود هذه الساعة في عام 1958. من خلال التمكّن من تغيير الأخير من خلال تعديل اليوم / الليلة التناوبية، يجد أن خنازير غينيا الصغيرة تسير في اتجاه واحد إزاحة من الاتجاه المعتاد. يتوافق هذا التحول بشكل جيد مع هذا التحول الذي فرضه تعطيل الساعة الداخلية. لكن الطيور تطير أيضا في الطقس الغائم دون أن تضيع أو تَفقد طريقها! الشمس والنجوم والساعة الداخلية ليست كافية لإغلاق النقاش.
لأن البوصلة الخاصة بهم لا تشبه شيئاً من البوصله الخاصه بالبشر! لا تشير إلى الشمال أو الجنوب، ولكن الميل بالنسبة إلى العمودي. وهكذا، وبدون تغيير الأعمدة، ولكن من خلال عكس المكون الرأسي ببساطة.
* حساسية للمجالات المغناطيسية.
أكد الباحثون أنفسهم عملهم في عام 2007 من خلال إدراج حوالي عشرين نوعاً يمتلكون هذه البوصلة المغناطيسية الغريبة: خاطف الذباب، حمّامات السباق وحتى الدجاج! في حين أن الدجاج لا يهاجر، إلا أن الباحثين تمكنوا من تعليمهم اتجاه التوجه ...
بدأ الباحثون للتو في التقلص من معرفة من، المجال المغناطيسي أو الشمس، الذي سيطر على الآخر وإعادة معايرته، عندما ألقى فريق إيطالي من جامعة بيزا فريقاً جديداً من الحمام في 1970. اقترح فلوريانو بابي فرضية الحافز الثالث، حاسة الشم! وقد لاحظ أن حمام السباق الذي تم قطع أعصابه الشمية لم يتمكن من العودة إلى السرب الخاص بهم. وأجريت تجارب أخرى أقل قسوة عن طريق سد أنف الطيور أو تخدير الغشاء المخاطي الشمي أو تنفس أجواء مختلفة. مع نتائج مماثلة. ثم، جاء عمل فريق آخر من جامعة بيزا تأكيد فكرة أن الطيور تنتقل أيضاً إلى "منظر الأنف". منذ ذلك الحين، والجدل يتضخم! خاصة وأن النتائج تعتمد على المكان الذي تجرى فيه التجارب. فرانشيسكو بونادونا: "لا يتوصل الباحثون من ألمانيا أو أمريكا الشمالية أو المملكة المتحدة أو إيطاليا دائماً إلى نفس الاستنتاجات (...) ربما يكون المشهد الشمالي الإيطالي أكثر ثراءً أعتقد أنه أكثر بساطة أن هذه الحيوانات تستخدم المعنى الأنسب لوضعهم,
الشمس، النجوم، المجال المغناطيسي، الروائح ... كل شيء يبدو مفيداً للغاية. بما في ذلك العظة البصرية. في نفس الوقت، في السبعينيات من القرن الماضي، أظهر فلوريانو بابي بالفعل أن الحمام المتنقل كان قادراً على متابعة السواحل أو الأنهار أو السكك الحديدية أو الطرق دون تعب من المعايرة بشكل دائم البوصلة تكون ضد الشمس أو المماطلة على المجال المغناطيسي.الطيران هو بالفعل تمرين شاق للغاية لهؤلاء الرياضيين لمسافات طويلة، لذلك أي "إنقاذ" بيولوجي مرحب به ... في عام 2004، أكد نظام تحديد المواقع المصغر المثبت على ظهر الحمام هذه القدرة على المتابعة "بصرياً" مسارات طبيعية أو اصطناعية. وضعت هذه التدابير من قبل فريقين مختلفين، باستخدام نفس الأجهزة ... ولكن من الواضح أن رفض نشر معا!
* المنقار يحتوي على أكسيد الحديد.
لكن في حالة وجود إشارات، كيف يكتشفها الحيوان؟ للإشارات البصرية، يبدو الجواب واضحاً: لأنها العين. أما بالنسبة للمعالم الشمية، تصبح معقدة. ما الروائح الحساسة للطيور؟ التفسيرات المقدمة ليست واضحة بعد. اليقين الوحيد: الأنف هو في الواقع عضو حساس للغاية في الطيور. أوضح فرانشيسكو بونادونا: "لقد استنشقنا الغازات المختلفة للنويل ولاحظنا معدل ضربات القلب، وتركيزات أجسامهم دقيقة". حتى أن أحد الباحثين في جامعة كاليفورنيا قد حدد أحد جزيئات "التتبع" المحتملة: فالغازات المنبعثة من العوالق النباتية ستجذب الطيور في أعالي البحار وتوجهها في طريقها. لا تزال هناك حالة من التحفيز الأخير، المجال المغناطيسي. "لفترة طويلة لم يكن لدينا أي فكرة عما يمكن أن يكتشف هذا الحقل في الطيور.
الافتراض هو أنه سيتم استخدام كلتا الآليتين في نفس الوقت. واحد للكشف عن شدة المجال، والآخر لتحديد ميله. الأول بسيط للغاية. تحتوي الطيور - على الأقل الحمام السباق - على عدد لا يحصى من منقار من بلورات معدنية صغيرة من أكسيد الحديد من بضعة نانومتر فقط. هذه الجسيمات تتصرف مثل إبر البوصلة بينما توجه نفسها على طول خطوط المجال المغناطيسي.
تم اكتشاف هذه المواد المغناطيسية لأول مرة في البكتيريا في عام 1963: فهي تلك التي تسمح لهم بتحديد موقع "الجزء العلوي" من "القاع" في التربة. لقد أدرك الباحثون أنهم يستطيعون تحريك هذه المستعمرات البكتيرية كما يحلو لهم، عن طريق تحريك المغناطيس فوقهم ... في الطيور، تكون آلية الحركة أقل وضوحاً. لا تكفي قوة المجال المغنطيسي لتحريك رأس كامل إلى عمود أو آخر لأنه حوالي 50 microteslas ، أي أقل من بضعة آلاف من الألف من مغناطيس خياطة. كل شيء سيحدث على المستوى المجهري. ستتحرك البلورات بشكل جماعي، مسببة ضغوطاً على بعض الخلايا التي من شأنها أن ترسل إشارات كيميائية في النهاية إلى الدماغ ... ودعماً لهذه الأطروحة، أظهرت التجارب أنه من الممكن إزالة هذه المواد المغناطيسية لهذه البلورات، حيث تفقد البطاقة الممغنطة الخصائص في محيط مغناطيس آخر: من خلال تطبيق مجال مغناطيسي مكثف على قمم الحمام، يمكننا في الواقع أن نحيرهم.
الآلية الثانية، هي أكثر دقة، تستخدم الكيمياء وميكانيكا الكم. تتحول شدة المجال المغنطيسي للأرض إلى طاقة، وهي أقل بملايين المرات من الكثافة الناتجة عن تحريض الجزيئات تحت تأثير درجة الحرارة في الخلايا. لذلك من المستحيل التفكير في تحويل جزيء إلى جزيء آخر تحت تأثير هذا الحقل. ومع ذلك، هناك مجموعة من التفاعلات الكيميائية التي يمكن أن تتأثر المجال المغناطيسي. إذا لم يتمكن الأخير من إنشاء جزيء A يشير إلى الطيور إلى الشمال وإلى جزيء B يمنحهم الجنوب، فيمكنه بدلاً من ذلك أن يحكم بدقة ميزان الإنتاج بين A و B.
* آليات الآلية الكيميائية الكيميائية تدخل حيز التنفيذ.
في أوائل الثمانينيات، اقترح كلاوس شولتين من جامعة إلينوي (الولايات المتحدة) تحديداً مثل هذا السيناريو. ويستخدم ميكانيكا الكم وتم التحقق من صحة بواسطة المحاكاة العددية بعد خمسة عشر عاما. تتطلب الوصفة وجود جزيء أول يوفر، لسبب أو لآخر، منتجين غير مستقرين إلى حد ما مع خصائص مغناطيسية مختلفة. وبالتالي يمكن أن تحتوي على إلكترونات حرة فيها، على سبيل المثال. يؤثر وجود مجال مغناطيسي على هذا التفاعل ويسبب إنتاج هذين المركبين بكميات أكبر أو أقل، كل منهما قادر على التحول إلى الآخر. ثم تشير النسب الخاصة بكل من هذه المنتجات إلى الطبيعة الدقيقة للحقل المغناطيسي في ذلك الوقت.
لقد بقي الكيميائيون لإثبات أنه كان من الممكن تكرار هذا التفاعل بشكل تجريبي وأن يتحقق علماء الأحياء من أن الطيور تحمل مثل هذه التفاعلات ... ليس سهلاً! تمكن الكيميائيون من تحقيق النصر أولاً في عام 2008 عندما تمكن فريق بيتر هور من جامعة أكسفورد (بريطانيا العظمى) من تأكيد التجربة. لقد ثبت بالفعل أن المجال المغناطيسي الضعيف للغاية يُمكن أن يغير التوازن بين منتجين غير مستقرين. وقد أثبتت أيضاً أن هذا النظام لا يتحسس فقط لشدة المجال المغناطيسي، ولكن أيضاً لميله. المشكلة: الجزيء الذي تم إنشاؤه على هذا النحو هو "وحش" مختبري تم تكييفه مع التجربة، ولكن لم يثبت وجوده في الحيوانات.
لحسن الحظ، عمل علماء الأحياء بِجد وتمكنوا من تحديد مرشح طبيعي في عيون الطيور، أظهر العالم ويلتشكوا أنهم إذا كانوا يشعرون بالارتباك في الظلام، كانوا أيضاً في وجود ضوء أصفر أو أحمر. من ناحية أخرى، حافظوا على المسار تحت ضوء أزرق أو أخضر. وبذلك يكون للاصطياد مثل العصافير الأخرى والحمام الناقل حاسة سادسة حساسة، وهذا التباين في الاستجابة كدالة لطول الموجة هو في الواقع مؤشر لصالح هذه الآلية الكيميائية الكمية. بالإضافة إلى ذلك، مثل الفرق الأخرى، نجح Wiltschko في إهمال خنازير غينيا الخاصة بهم، دون إزالة مغناطيسهم عن طريق مجال مغناطيسي قوي، ولكنهم سرعان ما غَيروا اتجاه هذا الحقل. هذا سيكون علامة إضافية لنوع التفاعل الكيميائي المخصص.
على هذه النتائج، ركز العلماء أبحاثهم على جزيء مستقبِل للضوء، من المألوف للغاية منذ اكتشافه في النباتات في عام 1993، ثم في الفئران والذباب وحتى البشر. يلعب هذا البروتين، الذي يطلق عليه الكريبتكروم، دوراً مختلفاً اعتماداً على الأنواع: فهو يطور التطور الجيد للنباتات، ويتحكم في إيقاعات الساعة البيولوجية في الذباب ... لماذا لا يؤثر على الشعور بالاتجاه لدى الطيور؟ وقالت مارغريت أحمد، من جامعة باريس السادسة، مكتشف الكريبتكروم، الذي يعمل الآن مع علماء الطيور: "ليس لدينا دليل قاطع، ولكن هناك أدلة متجانسة للغاية". في عام 2007، أظهرت أن نمو النبات يتأثر بالحقل المغناطيسي. في الوقت نفسه، في عام 2008، وجد فريق ستيفن ريبيرت بجامعة ماساتشوستس (الولايات المتحدة الأمريكية) أن الذباب المعدل وراثياً والذي يفتقر إلى الكريبتكروم لم يعد يتفاعل مع المجال المغناطيسي، على عكس نظرائهم في مجال التحكم. هل ستكون هي نفسها بالنسبة للمهاجرين؟
* إطفاء الجينات.
وأكدت التجارب الأخرى التي أجريت في عام 2012 في وقت لاحق هذا. أثبت الكريبتكروم أنه موجود، مع نِسب مختلفة، في جميع الكائنات الحية تقريباً. بالإضافة إلى ذلك ، وَجد الباحثون أن حساسية المجال المغناطيسي للذباب أو الطيور موجودة فقط في وجود الضوء الأزرق. أخيراً، أَكدوا من خلال التحليل الطيفي ما تشير إليه الحسابات النظرية: التفاعلات الإلكترونية التي يسببها الضوء الأزرق في الكريبتكروم حساسة للمجالات المغناطيسية الضعيفة.
سؤال آخر يثير قلق مجتمع البحث: كيف تعود هذه المعلومات إلى دماغ الطيور؟ بالنسبة إلى الإشارات البصرية، يبدو المسار العصبي واضحاً: فقد عُرفت توصيلات الشبكية إلى المخ لفترة طويلة. للروائح أيضا. يتم تطوير المصابيح الشمية من الطيور بشكل كبير مقارنة ببقية الدماغ. ومع ذلك، كيف وأين يتم تخزين المعلومات وكيف يتم معالجتها؟ وكيف تتعامل الطيور مع المعلومات القادمة من المجال المغناطيسي للأرض؟ إذا كانت فرضية الكيميائيين صحيحة، فقد يكون اتجاه التوجه مرتبطاً بالنظام البصري للطيور. هذا ما يحاول فريق هنريك موريتسين إثباته. في عام 2005، أظهر هؤلاء الباحثون اختلافات في نشاط الدماغ بين الأنواع التي تهاجر في الليل، مثل ساذج الحدائق والشحرور، والمستقرة الكناري والماس الأسود. هناك منطقة واحدة تقع في الجهة الأمامية من الدماغ، تبدو أكثر نشاطاً في المهاجرين الليليين عنها في مناطق أخرى. بعد ذلك بعامين، أنشأ الفريق نفسه رابطاً بين هذه المنطقة والشبكية، عبر المهاد البصري، للمهاجرين.
شبكية العين "ستسجل" وبالتالي النمط المغناطيسي، لأنه يلتقط بكسل للصورة. ثم تنتقل هذه "الخريطة" إلى المخ. لكن المظاهرة الكاملة تظل مشروطة بالدور المحدد لبروتينات المستقبلات الضوئية في وضع هذا التمثيل العقلي للمشهد المغناطيسي. سنوات من البحث في المنظور ... في هذه القدرات الذهنية المذهلة، يجب أن نضيف الكلاسيكية، ولكن الأكثر أهمية: التَعلم. إذا كان استخدام "البوصلة" البيولوجية أمراً طبيعياً، فإن وضع نفسه على "الخريطة" أمر طبيعي بالطبع. لا يمكن أن يكون لدى الطيور المهاجره في جيناتهم أو يُدرجون في أدمغتهم خريطة الموقع الدقيق لمكان ميلادهم، سواء كان مغنطيسياً أو شمياً. بل هم يتعلمون ذلك عن طريق الاتصال مع والديهم أو أقرانهم. مما لا شك فيه، هناك بعض في هذه العقول من الطيور!
شبكية العين "ستسجل" وبالتالي النمط المغناطيسي، لأنه يلتقط بكسل للصورة. ثم تنتقل هذه "الخريطة" إلى المخ. لكن المظاهرة الكاملة تظل مشروطة بالدور المحدد لبروتينات المستقبلات الضوئية في وضع هذا التمثيل العقلي للمشهد المغناطيسي. سنوات من البحث في المنظور ... في هذه القدرات الذهنية المذهلة، يجب أن نضيف الكلاسيكية، ولكن الأكثر أهمية: التَعلم. إذا كان استخدام "البوصلة" البيولوجية أمراً طبيعياً، فإن وضع نفسه على "الخريطة" أمر طبيعي بالطبع. لا يمكن أن يكون لدى الطيور المهاجره في جيناتهم أو يُدرجون في أدمغتهم خريطة الموقع الدقيق لمكان ميلادهم، سواء كان مغنطيسياً أو شمياً. بل هم يتعلمون ذلك عن طريق الاتصال مع والديهم أو أقرانهم. مما لا شك فيه، هناك بعض في هذه العقول من الطيور!
إرسال تعليق