شنا در آب، همچون پرواز در هوا
آدام سامرز/ترجمه: زینب همتی| شاید کمتر کسی حرکت جهشی دوکفه‌ای‌ها را دیده‌باشد. این موجودات می‌توانند مثل جت خود را به جلو پرتاب کنند.
«حلزون‌های دوکفه‌ای» (scallop) که به اختصار «دوکفه‌ای» نامیده می‌شوند؛ از معدود بی‌مهرگان دوکفه‌ای هستند که واقعا می‌توانند شنا کنند. وقتی که این نرم‌تن احساس خطر می‌کند، به سرعت پوسته‌های صدفی خود را به‌هم چسبانده و خود را به سمتی که ایمن است پرتاب می‌کند. اگر چنانچه در این حالت به صدف حیوان ضربه‌های متوالی زده شود حیوان در آب رها شده و با حرکات مواجی شنا می‌کند. این شیوه حرکت که به ظاهر طبیعی است، می‌تواند راهنمایی‌های مفیدی برای محققانی فراهم کند که می‌خواهند انواع پلیمرها را در درجه‌ حرارت‌های متفاوت دستکاری کنند.
حلزون‌های دوکفه‌ای، دو کفه آهکی دارند که با یک لولا به‌هم چسبیده‌اند. در مرکز هر لولا یک ماهیچه بزرگ هست که موقع خطر منقبض‌شده و می‌تواند دو کفه را به‌هم بچسباند و بخش‌های نرم بدن حیوان را حفظ کند. تا وقتی ماهیچه بزرگ منقبض است، کفه‌ها چسبیده‌اند. باز شدن کفه‌ها کار ماهیچه کوچک دیگری است که درون لولای ماهیچه‌ای قراردارد. این ماهیچه کوچک در صورتی می‌تواند کفه‌ها را باز کند که ماهیچه بزرگ منبسط شده‌باشد. برای همین، آنهایی‌که برای خرید صدف تازه به بازار می‌روند، صدف‌های بسته را انتخاب می‌کنند چراکه ماهیچه بزرگ هنوز منقبض بوده و نشان می‌دهد که صدف زنده است. مکانیسم پرتاب به جلو در اختاپوس‌ها و ماهی‌های مرکب تا حدودی شبیه به موتورهای دوزمانه است. زمانی‌که عضله کشنده کفه‌های صدف را می‌بندد. آب موجود در درون محوطه داخلی بدن صدف با فشار، بیرون زده می‌شود و وقتی لولای عضلانی اجازه بازشدن را به کفه‌های صدف می‌دهد بار دیگر آب به درون بدن موجود زنده وارد می‌شود. این باز و بسته شدن‌ها باعث حرکت صدف در آب می‌شود و تا زمان احساس خطر، می‌تواند ادامه داشته باشد. مشکل این شیوه حرکت این است که نمی‌توان آن را زیاد ادامه داد ولی این حرکت‌های جهش‌وار می‌تواند موجود زنده را از خطر دور نگه دارد.
این شیوه خاص حرکت، سازگاری‌های تکاملی خاص خود را داشته‌است، مثل سبک‌شدن وزن کفه‌های آهکی و بزرگ‌شدن عضله‌های منقبض‌شونده. سازگاری مفید دیگر این موجودات، این است که عضله «لولایی» ‌از یک نوع بافت خاص الاستیک با عملکرد سریع تشکیل شده است. اما حرکت و جابه‌جایی دوکفه‌ای‌ها تحت‌تاثیر شرایط محیطی ممکن است بسیار ناکارآمد شود. مثلا جابه‌جایی این موجودات در آب‌های سرد بسیار سخت است؛ چون برون‌ده انرژی حاصله از عضلات در آب‌های سرد بسیار کمتر از آب‌های با درجه حرارت معمولی است. این ناکارآمدی در آب‌های سرد قطبی که ممکن است درجه حرارت آن به صفر نزدیک شود بسیار مشکل می‌شود. تنها کاهش درجه حرارت و کم‌شدن فعالیت عضلانی نیستند که حرکت آن‌ها را مشکل می‌سازند. در محیط‌های سرد ویسکوزیته آب‌ها نیز زیاد است و خود مشکل مضاعفی برای حرکت در آب است. اکنون با در نظر گرفتن این واقعیت‌ها بهتر می‌توان نحوه حرکت ژله‌ماهی قطبی Adamussium colbecki را درک کرد. این ژله‌ماهی در آب‌های سرد و رقیق قطبی تنها می‌تواند خود را به آرامی تا سطح آب بکشاند.

صدف ها و پلیمر ها

حرکت در دوکفه‌ای‌های قطبی-دوکفه‌ای‌های قطب جنوب با کمک حرکت‌ جهشی از دست شکارچیان خود می‌گریزند. وقتی که این نرم‌تن احساس خطر می‌کند به سرعت پوسته‌های صدفی خود را به یکدیگر چسبانیده و با این روش خود را به سمتی که ایمن است، پرتاب می‌کند. زمانی‌که عضله کشنده کفه‌های صدف را می‌بندد، آب موجود در درون محوطه داخلی بدن صدف با فشار به بیرون رانده می‌شود و هنگامی که لولای عضلانی اجازه باز شدن را به کفه‌های صدف می‌دهد، بار دیگر آب به درون بدن موجود زنده وارد می‌شود و به این‌ترتیب عضله به وضعیت اولیه خود باز‌می‌گردد. این باز و بسته شدن‌ها باعث حرکت موجود زنده در درون آب می‌شود و تا زمانی‌که در معرض خطر شکارچیان قرار گرفته باشد این عمل می‌تواند ادامه داشته باشد.

مارک دنی و لوک میلر – دو بیومکانیست ایستگاه تحقیقات دریایی هاپکینز وابسته به دانشگاه استنفورد- به قطب جنوب رفتند تا راز حرکت ژله‌ماهی را درک کنند. کشفیات اولیه این دو زیست‌شناس غافلگیرکننده نبود. آنها دریافتند که در ژله‌ماهی قطبی در مقایسه با نمونه استوایی، نسبت پوسته آهکی به کل بدن کم‌تر است. این باعث می‌شود که موجودات کفه‌دار قطبی، انرژی عضلانی کمتری نیاز داشته باشند. آنها همچنین دریافتند که در نرم‌تنان قطبی عضلات بازکننده از حد ‌انتظار کوچک‌تر هستند. کوچک‌بودن عضلات بازکننده باعث کاهش وزن و در نتیجه آسان شدن حرکت می‌شود ولی در عین حال نشان می‌دهد که این کوچک‌شدن عضله نیروی کافی را برای باز کردن سریع کفه‌ها فراهم نمی‌کند یا اینکه زمان لازم برای این کار را زیاد می‌کند. ترکیب کوچک‌شدن وزن و ماهیچه منقبض‌کننده باعث‌شده که دوکفه‌ای‌های قطبی، ۲۰ درصد انواع استوایی برای حرکت و جابه‌جایی انرژی تولید کنند. این دو دانشمند در جست‌وجوی تبیین تکاملی این تفاوت‌ها در اندازه ماهیچه و پوسته آهکی بوده‌اند؛ ولی آنچه آنها به‌دست آوردند ادراکی نوین از ویژگی‌های پلیمرهاست.
ماهیچه لولایی دوکفه‌ای باید در سرمای زیاد قابلیت کمتری برای ذخیره انرژی داشته‌باشد. درنظر داشته باشیم که انفجار فاجعه‌بار شاتل «چلنجر» در سال ۱۹۸۶ در هوای سرد صورت گرفت. سرمای شدید باعث شد که حلقه دایره‌شکل، خردشده وخروج گاز مایع را ممکن کند. وقتی‌که میلر و دنی تاثیر کاهش درجه حرارت را بر عضلات دوکفه‌ای بررسی‌کردند، متوجه شدند که این ماهیچه‌ها با کم‌شدن میزان درجه حرارت، قابلیت اتساع بیشتری می‌یابند.

دانستنیها شماره ۱۸ _ دانستنیهاآنلاین

نوشتن دیدگاه

Time limit is exhausted. Please reload the CAPTCHA.