اشترك في النشرة العلمية Wonder Theory من CNN. استكشف الكون من خلال الأخبار حول الاكتشافات الرائعة والتقدم العلمي والمزيد.
في إحدى الغابات المطيرة في كوستاريكا، تقفز سحلية شبه مائية صغيرة تسمى أنول الغواصة إلى مجرى مائي. تمر الدقائق، لكن أنول لا تطفو على السطح لاستنشاق الهواء، كما تفعل هذه السحالي عادة. بدلاً من ذلك، تجلس السحلية المغمورة تحت الماء على صخرة نهرية، وتتمدد فقاعة هواء صغيرة أعلى رأسها مثل البالون ثم تتقلص. مثل الغواص، يتنفس الزاحف خزانًا من الأكسجين المخزن.
وبحسب الدكتورة ليندسي سويرك، أستاذة الأبحاث المساعدة في العلوم البيولوجية بجامعة بينجهامبتون في نيويورك، فإن استخدام هذه الفقاعة يساعد الزواحف على إطالة فترة بقائها تحت الماء. وتُظهِر اللقطات التي التقطتها سويرك مؤخرًا للزواحف المغمورة فقاعات بارزة تنتفخ وتنكمش على رؤوس الزواحف. وذكرت سويرك يوم الثلاثاء في مجلة Biology Letters أن هذه التقنية قد تساعد الزواحف على الاختباء من الحيوانات المفترسة على الأرض.
لقد درس سوييرك السحالي الغواصة لمدة عقد من الزمان تقريبًا، وتعاون في عام 2021 مع باحثين آخرين لوصف سلوك التنفس بالفقاعات عبر أنواع متعددة من السحالي شبه المائية في جنس الأنول.
وأضافت لشبكة CNN: “نشأت العديد من أشكال التعاون من بعض الأسئلة الأساسية – الكثير منا يشاهدون هذه الفيديوهات، ويتساءلون كيف يحدث ذلك، ولماذا يحدث”.
وفي الدراسة الجديدة، قام سويرك بفحص نوع أنولس أكواتيكوس، الذي يعيش بالقرب من مجاري المياه في الغابات في جنوب غرب كوستاريكا وغرب بنما. ووجد سويرك أن تكوين الفقاعات يؤثر بشكل مباشر على المدة التي يمكن أن يظل فيها أنول مغمورًا تحت الماء. وخلال التجارب، ظلت أنول التي تتنفس الفقاعات تحت الماء لمدة 3 دقائق ونصف في المتوسط. وكانت هذه المدة أطول بنحو 32% من أنول التي مُنعت – من خلال وضع مرطب على أجزاء من رؤوسها – من تكوين فقاعات الهواء.
وقال سويرك “يمكنهم إطالة مدة غطساتهم باستخدام فقاعات التنفس هذه”.
لا تتمتع السحالي الغواصة بالقدرة على الجري السريع، وتعتمد في الغالب على التمويه للاختباء من الحيوانات المفترسة مثل الطيور والثعابين والثدييات والسحالي الأخرى. وعندما يفشل التمويه، فإن الانتظار حتى ظهور تهديد تحت الماء يعد استراتيجية فعّالة للبقاء على قيد الحياة، كما يقول سويرك.
“سلوك رائع”
تمارس بعض أنواع الحشرات والعناكب، مثل خنافس الماء والعناكب الجرسية الغواصة، حبس الهواء في فقاعات للتنفس في الماء. وحتى الآن، تُعَد السحالي هي الحيوانات الوحيدة التي لديها أعمدة فقرية معروفة بقدرتها على التنفس باستخدام الفقاعات.
قالت الدكتورة إيرين ماكجي، عالمة الزواحف المتخصصة في السحالي ومنسقة المشاركة في الحفاظ على البيئة في حديقة حيوان لوس أنجلوس: “هذا سلوك رائع للغاية لدى السحالي. سيضيف هذا النوع من الأبحاث إلى فهمنا لكيفية تطوير هذه السحالي وربما حيوانات أخرى لتقنيات التنفس تحت الماء”.
وللتعرف عن قرب على طريقة تنفس الفقاعات لدى السحالي، جمع سويرك السحالي من نوع A. aquaticus في محطة لاس كروسيس البيولوجية في كوستاريكا. وكانت وجهتهم “ساحة” قريبة ــ خزان بلاستيكي شفاف يحتوي على مياه مجرى مائي وصخور. وفي إحدى مجموعات السحالي، دهن الباحثون أنوف ورؤوس السحالي (مع تجنب فتحات الأنف) بطبقة رقيقة من المرطبات لمنع فقاعات الهواء من الالتصاق برؤوس السحالي. ثم غمر العلماء السحالي في الماء وقاموا بتصويرها في الساحة حتى ظهرت على السطح.
في المجموعة الضابطة غير المرطبة، أنتجت جميع السحالي فقاعات كبيرة أعادوا تنفسها بشكل متكرر، بمعدل حوالي ست فقاعات في الدقيقة. كما أنتجت بعض السحالي في المجموعة المعالجة بالمرطبات فقاعات أيضًا، لكنها كانت أصغر كثيرًا ولم تلتصق بجلد السحالي، كما فعلت فقاعات الهواء المعاد تنفسها. في كلتا المجموعتين، قامت السحالي بعمل ضخ الحلق يسمى الضخ الحلقي، والذي تستخدمه العديد من أنواع السحالي لتكملة رئتيها بالأكسجين.
بالنسبة للسحالي الغواصة، قد تلعب عملية ضخ الهواء أيضًا دورًا في تدوير الأكسجين المخزن، مما يؤثر على المدة التي يمكن للسحالي البقاء فيها تحت الماء. ولكن في التجارب، ظهرت السحالي المرطبة التي لا يمكنها إنتاج فقاعات مملوءة بالأكسجين قبل 67 ثانية من تلك التي تستخدم الفقاعات للتنفس.
ومع ذلك، فإن هذا التكتيك الشبيه بالغوص له جانب سلبي.
قال سويرك: “إن إحدى تكاليف الغوص هي أنها تصبح شديدة البرودة”. فالجداول الجبلية عادة ما تكون باردة، وبما أن السحالي من ذوات الدم البارد، فإنها تنظم درجة حرارة أجسامها من خلال بيئتها.
وقالت “إنهم يدفعون ثمنًا باهظًا بسبب ارتفاع درجات الحرارة عندما يغوصون”. فالبرودة الشديدة “قد تقلل من قدرتهم على الجري بسرعة، والدفاع عن أراضيهم ضد الغزاة، أو التقرب من رفقاءهم، أو هضم طعامهم”.
وقال ماكجي إن هناك عيبًا آخر قد يكون في أنه إذا كانت السحلية المغمورة لا تزال مرئية، فقد ينتظر الحيوان المفترس ببساطة حتى تظهر على السطح مرة أخرى.
وقالت “لا يمكن للسحالي أن تظل مغمورة تحت الماء لفترة طويلة. فكيف تعرف السحلية متى يكون من الآمن الخروج – أم أنها تستنفد كل الهواء الذي لديها ثم تعود للظهور؟”
يأمل سويرك في التوصل إلى آلية تنفس الفقاعات لدى السحالي من خلال التعاون مع مجموعات بحثية متعددة. ويتلخص أحد أجزاء اللغز في ما إذا كانت أشكال رؤوس السحالي أو الهياكل المجهرية في حراشفها تؤثر على حجم الهواء الذي يملأ فقاعاتها. وهناك سؤال آخر لم يتم حله بعد وهو كيف تقوم السحالي الغواصة بتخزين الأكسجين وتوزيعه أثناء وجودها تحت الماء.
وقال سويرك “بحسب علمنا حتى الآن، فإن الأكسجين الذي تستخدمه السحلية تأخذه معها تحت الماء”. وقد يتم تخزين هذا الأكسجين في رئتيها، أو في أجزاء أخرى من الجهاز التنفسي، أو في جيوب هوائية ملتصقة بجلدها، والتي يتم دمجها بعد ذلك في فقاعة الرأس.
وأضاف سويرك أن الأكسجين قد ينتشر أيضًا إلى الفقاعة من الماء، “لكننا لا نعرف ذلك على وجه اليقين. ما زلنا نعمل على ذلك”.
ميندي ويزبرجر هي كاتبة علمية ومنتجة إعلامية ظهرت أعمالها في مجلة Live Science وScientific American وHow It Works.
لمزيد من أخبار ورسائل CNN الإخبارية، قم بإنشاء حساب على CNN.com