چرا پنگوئن‌ها تپلی هستند و پرواز نمی‌کنند؟

مثل خیلی از پرندگان دیگر، پنگوئن‌ها هم باید مهاجرت‌های طولانی و طاقت‌فرسایی میان محل تولیدمثل و محل تغذیه‌شان انجام دهند، اما برخلاف پرندگان مهاجر دیگر، آن‌ها پرواز نمی‌کنند، بلکه شنا می‌کنند.

مدت‌هاست که زیست‌شناس‌ها به این فکر می‌کنند چرا این پرندگان طی تکاملشان توانایی پرواز را در کنار توانایی شناکردن حفظ نکرده‌اند. پژوهشی جدید درباره ساختار و عملکرد بال پرندگان تا حدی پاسخ این پرسش را می‌دهد: توانایی پرواز و شناکردن در کنار هم به سختی می‌توانند وجود داشته باشند و با بیشترشدن توانایی شناگری، بال‌ها برای پرواز نامناسب‌تر می‌شوند.

پژوهشگرانی که این تحقیق را انجام داده‌اند، به سرپرستی کایل الیوت از دانشگاه منیتوبا، وینی‌پگ، کانادا، به جای این‌که به نیم‌کره جنوبی زمین سفر کنند و روی خود پنگوئن‌ها مطالعه‌کنند، در همان نیمکره شمالی به مطالعه پرندگانی پرداخته‌اند که مثل پنگوئن‌ها توانایی خوبی در شناکردن دارند، ولی برخلاف پنگوئن‌ها می‌توانند پرواز کنند.

یکی از پرندگانی که مورد مطالعه این گروه قرار گرفتند قره‌غاز دریایی (Phalacrocorax pelagicus) بود که زیر آب علاوه بر بال‌زدن به نیروی پاهای پرده‌دارش نیز تکیه می‌کند و دیگری مِر منقارکلفت. مِر ( Murre) نوعی پرنده دریایی و از خویشاوندان پرندگانی مثل آک (Auk) و پافین (Puffin) است. مرها، آک‌ها و پافین‌ها بیشتر خویشاوند مرغ‌های دریایی و کاکایی‌ها هستند اما به دلیل شباهت شیوه زندگی‌شان به پنگوئن‌ها، ظاهرشان شبیه پنگوئن‌ها شده‌است، با این وجود هنوز توانایی پروازشان را از دست نداده‌اند. عکسی هم که در آغاز مطلب دیدید، عکس یک مر در حال پرواز کردن است.

پژوهشگران حسگرهایی به مرها متصل کردند که مدت‌زمان شناگری، عمق و دمای آب را اندازه می‌گرفت. قره‌غازها نیز به حسگرهای مجهز شدند که عمق، دما و تغییرات شتاب را اندازه می‌گرفت. برای اندازه‌گیری میزان انرژی مصرف‌شده حین شنا نیز، پژوهشگران آب ایزوتوپی به پرندگان نوشاندند. در پایان شنا میزان دی‌اکسیدکربن و آب تولیدشده بر اثر متابولیسم می‌تواند با احتساب آب ایزوتوپی اولیه محاسبه شود و به این ترتیب میزان انرژی مصرف شده حین شنا به دست بیاید.

در مرحله بعد داده‌های مشابهی که پیش‌تر در پژوهش‌های دیگر درباره شنای غازها و پنگوئن‌ها به دست آمده بود با اطلاعات به دست آمده در این پژوهش مقایسه شد و نتیجه به دست آمده واقعاً جالب بود: هم قره‌غازها و هم مرها، انرژی بسیار زیادی برای پرواز صرف می‌کنند، درحقیقت بیشترین انرژی را در میان تمام پرندگان پروازگر. اما در زمان غوص چه؟

وقتی همین پرندگان زیر آب مشغول بال‌زدن باشند نتایج باز هم جالب است. قره‌غاز که برای شنا پا هم می‌زند، بسیار بیشتر از یک پنگوئن هم‌اندازه‌اش انرژی مصرف می‌کند. مرها که در زیر آب تنها با بال‌هایشان شنا می‌کنند، برای شناکردن بهینه‌تر هستند و انرژی کمتری از قره‌غازها مصرف می‌کنند، اما هنوز هم 30 ٪ از پنگوئن‌های هم‌اندازه‌شان انرژی بیشتری مصرف می‌کنند. نتایج جالب این بررسی در نشریه PNAS منتشر شده و می‌توانید از اینجا مطالعه‌اش کنید.

این نتایج نشان می‌دهد مرها دقیقا روی لبه تیغ تیز کامل نشسته‌اند. الیوت و همکارانش متوجه شدند به این دلیل که بال‌های مرها هنوز هم برای پرواز توانایی دارد، زیر آب انرژی تلف می‌کند و نیروی پسا (Drag) ایجاد می‌کند. به علاوه بدن‌های کوچکشان که شرط مهمی در توانایی پرواز است، در آب خیلی سریع‌تر از بدن‌های تپلی و حجیم پنگوئن‌ها یخ می‌کند. در حقیقت نسل‌های بعدی مرها یا باید شناکردن را کنار بگذارند (که نمی‌توانند!) یا باید بدن‌های بزرگ‌تر و بال‌های کوتاه‌تری داشته باشند تا بتوانند بهینه‌تر و طولانی‌تر در آب شنا کنند.

با این وجود سؤال‌های جدیدتری برای پرنده‌شناسان ایجاد شده، به ویژه این سؤال که 30 درصد انرژی بیشتری که مرها نسبت به پنگوئن‌ها مصرف می‌کنند، به خاطر بال‌هایشان است، یا به خاطر گرم‌کردن بدنشان؟

مرها و قره‌غازها گرمای بدنشان را به طرق متفاوتی از دست می‌دهند. مرها میان پرهایشان هوای زیادی دارند و وقتی از زیر آب بیرون می‌آیند پرهایشان خشک باقی‌مانده، در حالی که قره‌غازها در آب خیس می‌شوند و پرهایشان آب را به خود جذب می‌کنند، بنابراین قره‌غاز نه تنها در شناکردن مقدار زیادی انرژی هدر می‌دهند، بلکه پس از شناکردن نیز باید مقدار زیادی انرژی صرف گرم‌کردن بدن خیس و آب‌کشیده‌شان، آن هم در برابر بادهای سرد دریایی کنند.

اکنون شاید پاسخی مستند و بهتر از قبل برای این پرسش وجود داشته باشد که چرا پرواز پنگوئن‌ها میلیون‌ها سال پیش فدای شناکردنشان گردید و به علاوه می‌دانیم مسئله گرم‌ماندن بدن در آب نیز مثل طول و شکل بال در این فرایند اهمیت داشته است.