Inside the Little Elephant Seals’ Race to the Deep | علوم پایه

فوک های فیل می توانند بیش از 8000 پوند فلس را خم کنند و در ساحل چابکی خاصی به نظر نمی رسند. اما در اقیانوس، این ورزشکاران باورنکردنی از توانایی های شنا و شیرجه در سطح جهانی برخوردار هستند. پستانداران تنفسی با وجود تاریکی و فشار شدید آب می توانند تا عمق بیش از یک مایلی شیرجه بزنند و برای انجام این کار می توانند تقریباً دو ساعت نفس خود را حبس کنند.

این توانایی‌های شگفت‌انگیز به فوک‌ها کمک می‌کند تا ماهی و سایر غذاها را پیدا کنند و از تبدیل شدن به غذای شکارچیانی مانند نهنگ‌های قاتل اجتناب کنند. اما چگونه جوانان مهارت های غواصی خود را هنگامی که برای اولین بار به تنهایی به دریا می روند توسعه می دهند؟ دانشمندان دریافته اند که بستگی به این دارد که فک در کدام قسمت از سیاره زندگی کند. «ما این را کشف کردیم فوک های فیل شمالی به نظر می رسد توانایی های غواصی خود را سریعتر از فوک های فیل جنوبیبه آنها اجازه می دهد در طول اولین مهاجرت اقیانوسی خود به اعماق بیشتری برسند رکسان بلترانبوم شناس فیزیولوژیک در دانشگاه کالیفرنیا، سانتا کروز.

طبق یک مطالعه، فیل‌های جوان شمالی در اولین روز خود در دریا می‌توانند تا 11 دقیقه شیرجه بزنند، طولی که پسرعموهای جنوبی آنها در 125 روز به آن نمی‌رسند. اخیرا منتشر شده است که در علم باز انجمن سلطنتی. آنها همچنین زودتر عمیق تر می روند. پس از تنها 30 روز در دریا، فوک های فیل شمالی به عمق بیش از 850 فوت رسیدند، در حالی که فوک های فیل جنوبی بیش از 5 برابر، 160 روز طول کشید تا بتوانند به همان عمق برسند.

با توجه به اینکه فک های فیل جنوبی در بزرگسالی در مقایسه با فک های فیل شمالی به اعماق بیشتری می رسند، می گوید: «این یک مطالعه جذاب است و برخلاف آن چیزی است که من انتظار داشتم.» هدر لیوانازیست شناس دانشگاه ایالتی پلی تکنیک کالیفرنیا، که در این تحقیق شرکت نداشت.

بالغین دو گونه نزدیک به هم از نظر سیستم تولیدمثلی و رفتار نسبتا مشابه هستند. اما آنها در محیط های مختلفی زندگی می کنند: اقیانوس آرام شمال شرقی و اقیانوس جنوبی. تفاوت در این زیستگاه ها، از جریان های اقیانوسی گرفته تا در دسترس بودن طعمه، می تواند راه های مختلفی را تحت تاثیر قرار دهد. فیل های دریایی مهارت های غواصی را که برای بقای آنها مهم است، توسعه دهید.

برای این مطالعه، محققان از فناوری ردیابی برای نظارت بر چگونگی توسعه توانایی‌های غواصی فیل‌های جوان در هر نیمکره در دریا استفاده کردند. در اوایل سال 2018، دانشمندان دو دوجین فک جوان فیل شمالی را در کالیفرنیا کشتند. ذخیره‌گاه طبیعی Año Nuevo و برچسب های کوچک ضبط اپوکسی در پشت آنها که زمان، عمق و نور را در اولین سفر حیوانات به دریا اندازه گیری می کند. هنگامی که حیوانات به طور متوسط ​​230 روز بعد به خشکی بازگشتند، چهار دستگاه با اطلاعات دست نخورده بازیابی شدند. محققان به طور مشابه 20 فوک جوان فیل جنوبی را در جزایر کرگولن، در قلمروهای زیر قطب جنوب فرانسه برچسب گذاری کردند. هنگامی که این حیوانات از اولین مهاجرت اقیانوسی خود به خشکی بازگشتند، 9 دستگاه کشف شد که به طور متوسط ​​حدود 175 روز در دریا بود.

برخی از فوک‌های فیل بدون برچسب بازگشتند، در حالی که برخی دیگر اصلاً برنگشتند. در دریا فوک ها منطقه وسیعی را می پوشانند. آنها در طول اولین ماجراجویی های خود در جستجوی غذا حدود 5000 مایل، گاهی اوقات بیشتر، شنا کردند. برخی از فیل‌ها در طول فصل مهاجرت مسافتی بیش از 13000 مایل را طی می‌کنند. بدون هیچ تجربه قبلی یا یادگیری از بزرگسالان، زنده ماندن از چنین کارهایی با دریافت غذای کافی، اجتناب از شکارچیان و بازگشت به محل تولد آنها بسیار قابل توجه است. جانورشناس ترور مک اینتایر از دانشگاه آفریقای جنوبی که در این مطالعه شرکت نداشت. و در نهایت، ما نمی دانیم که آنها چگونه این کار را انجام می دهند.

بسیاری از آنها شکست می خورند.

بلتران، نویسنده ارشد این مطالعه گفت: «جوانان بسیار کمتر از بزرگسالان زنده می‌مانند، احتمالاً به دلیل بی‌تجربه بودن، جثه کوچک و توانایی محدود در حبس نفس.

جافری جوما، دانشجوی فوق‌دکتری دانشگاه کالیفرنیا، سانتا کروز، با همکاری یک تیم فرانسوی، تلاش‌ها را برای کشف تفاوت‌ها در رفتار غواصی در طول اولین مهاجرت فوک‌ها در دریا رهبری کرد. سفری که می تواند از 6 تا 12 ماه طول بکشد، سفری تعیین کننده است که اغلب به خوبی پایان نمی یابد. حدود 30 تا 40 درصد از جوانان در سال اول زندگی خود زنده نمی مانند. بلتران و تیم تحقیقاتی نمی‌دانند چرا فوک‌های فیل شمالی خیلی زودتر شروع به غواصی عمیق‌تر و طولانی‌تر کردند. با این حال، آنها ایده های جالبی دارند.

یکی از تفاوت‌های کلیدی بین گونه‌های شمالی و جنوبی این است که فوک‌های فیل شمالی چندین روز دیگر را صرف چاق شدن با شیر مادر خود می‌کنند. دوره شیردهی فک های فیل شمالی 24 تا 28 روز است، در حالی که این مدت برای فیل های جنوبی 22 تا 23 روز است. این بدان معناست که مادران فوک ها شیر غنی از چربی بیشتری را به نوزادان خود می دهند و بنابراین توله ها ذخایر بزرگ تری ایجاد می کنند که هم انرژی و هم گرما را برای آنها فراهم می کند. این جنون تغذیه پس از اینکه مادران غذا دادن به بچه های خود را متوقف می کنند، با دوره قابل توجهی از گرسنگی همراه است. روزه در میان فک های فیل شمالی طولانی تر است، حدود 56 روز، در مقایسه با 37 روز برای همتایان جنوبی آنها.

ذخایر چربی بزرگتر ممکن است به فیل‌های شمالی اجازه دهد که دوره طولانی‌تری از گرسنگی را تجربه کنند. در طول این مدت، آنها مهارت های اجتماعی را با سایر توله ها ایجاد می کنند و از همه مهمتر، چرخه های حبس نفس را که در حین غواصی نیاز دارند، تمرین می کنند. بلتران توضیح می‌دهد که با ادامه دوره روزه‌داری، فوک‌ها نفس خود را طولانی‌تر و طولانی‌تر نگه می‌دارند و متابولیسم خود را کاهش می‌دهند. او می‌گوید: «این شبیه افرادی است که برای یک ماراتن تمرین می‌کنند – پس از دویدن بیشتر، بدن ما توانایی خود را برای استفاده از اکسیژن کمتر برای حرکت عضلات و ذخیره اکسیژن بیشتر تنظیم می‌کند.» ما فکر می‌کنیم که مدت طولانی‌تر روزه‌داری در فوک‌های فیل شمالی به آن‌ها اجازه می‌دهد تا ذخایر اکسیژن و سرعت متابولیک خود را سریع‌تر از فیل‌های جنوبی توسعه دهند و در اولین سفر به دریا، توانایی‌های غواصی خود را شروع کنند.»

بلتران می‌گوید دانشمندان ممکن است مطالعه‌ای در آینده برای اندازه‌گیری ذخایر اکسیژن و متابولیسم در حین غواصی انجام دهند تا این ایده را آزمایش کنند.

اینکه چرا فیل‌های جنوبی سریع‌تر از عموزاده‌های شمالی خود به دریا می‌روند، یک سوال باز است. محیط زیست در هر گوشه از زمین می تواند نقش داشته باشد. در خشکی، آب و هوا می تواند بر رفتار تأثیر بگذارد. و تعداد و تراکم ماده ها و نزدیکی نرهای جنگنده می تواند عاملی باشد—محل های شلوغ و کمتر مطلوب می تواند باعث شود که فوک ها زمان کمتری را برای تغذیه صرف کنند. در دریا، تفاوت در جریان‌ها و گرداب‌های شمال شرقی اقیانوس آرام و اقیانوس جنوبی می‌تواند بر حرکت فوک‌ها و مکان‌ها و در دسترس بودن طعمه‌های مختلف تأثیر بگذارد.

با این حال، مک اینتایر اشاره می کند که این مطالعه تنها تعداد انگشت شماری از فوک ها را ردیابی کرد و عوامل دیگری ممکن است در رفتار غواصی آنها نقش داشته باشد. او می‌گوید: «برای مثال، فیل‌های جوان جنوبی در کرگولن اغلب زمان زیادی را در فلات کرگولن به جستجوی غذا می‌پردازند. این منطقه کم عمق به طور بالقوه منجر به غواصی کوتاه تر و کم عمق تر، صرف نظر از قابلیت های فیزیولوژیکی می شود.

لیواناگ همچنین از خود می‌پرسد که آیا تفاوت‌ها در رفتار غواصی ممکن است به نوعی به تنگنای ژنتیکی باورنکردنی مرتبط باشد که در سال 1880 هنگامی که فوک‌های فیل شمالی تا آستانه انقراض شکار شدند، رخ داد. این گونه در یک یک داستان موفقیت حفاظتی خیره کننده به لطف حمایت در ایالات متحده و مکزیک.

این مطالعه نشان می‌دهد که فوک‌های فیل شمالی همیشه عمیق‌تر از خویشاوندان جنوبی خود غواصی نمی‌کنند یا برای مدت طولانی‌تری پایین می‌مانند. در واقع، به نظر می رسد که حیوانات شمالی اغلب در اعماق مشابهی مانند فوک های فیل جنوبی علوفه می جویند. غواصی فوک‌ها، که برای استراحت یا حرکت از یک منطقه به منطقه دیگر استفاده می‌شود، در میان فوک‌های فیل شمالی طولانی‌تر و عمیق‌تر است.

مک اینتایر می‌گوید غواصی عمیق احتمالاً به فیل‌ها اجازه می‌دهد از شکارچیانی مانند نهنگ‌های قاتل و کوسه‌های سفید بزرگ دوری کنند. “اگر حیوانی را تصور کنید که بیش از 90 درصد از زمان خود را در غواصی در دریا می گذراند، و بیشتر آن در اعماق کمتری از آنچه که نهنگ های قاتل غواصی می کنند، به نظر می رسد استراتژی خوبی برای اجتناب از آنها باشد.”

به نظر می رسد هر گونه ای مهارت های غواصی را به گونه ای توسعه می دهد که در جایی که زندگی می کند کار می کند – حتی اگر ما انسان ها دقیقاً دلیل آن را درک نکنیم. بلتران می گوید: «نرخ مرگ و میر بین گونه ها مشابه است، بنابراین به نظر نمی رسد که یک گونه موفق تر باشد».

فوک های فیل سازگاری های بسیار شگفت انگیزی دارند که سبک زندگی غواصی عمیق آنها را امکان پذیر می کند. خونشون سرشار از مونوکسید کربن است– ده برابر بالاتر از سطوح متوسط ​​افراد. گاز برای ما خطرناک است زیرا اکسیژن رسانی به بدن را کند می کند. اما برای فوک‌های فیل، همین ویژگی به آن‌ها اجازه می‌دهد تا مدت طولانی‌تری با همان مقدار اکسیژن در زیر آب بمانند و برای تنفس کمتر روی سطح آب بمانند. محققان نیز اخیراً در مورد یک کشف شگفت انگیز فیل‌های شمالی فقط دو ساعت در شب می‌خوابند و در طول ماه‌هایی که در دریا می‌گذرانند، در زیر آب 10 دقیقه چرت می‌زنند.

همانطور که آنها این فناوری را به کار می گیرند، محققان همچنان در مورد توانایی های شگفت انگیز فیل ها و نحوه رشد آنها در دریای آزاد اطلاعات بیشتری کسب می کنند. و با مقایسه رفتار و سازگاری فوک‌های مشابهی که در هر دو انتهای کره زمین زندگی می‌کنند، دانشمندان می‌توانند چیزهای زیادی در مورد حیوانات و محیط‌های دریایی مختلفی که آنها را خانه می‌نامند کشف کنند.