شیوه حرکت بی مهرگان آبزی

اختاپوس ها و ماهی های مرکب به واسطهٔ حرکت جهشی شان که با کمک اعضاء انتهائی بدنشان صورت می گیرد به خوبی شناخته شده اند این نرم تنان با ایجاد فشار می توانند به سمت جلو جهش کنند ولی در مورد دو کفه ای ها چطور

اختاپوس‌ها و ماهی‌های مرکب به واسطهٔ حرکت جهشی‌شان (که با کمک اعضاء انتهائی بدنشان صورت می‌گیرد) به‌خوبی شناخته شده‌اند. این نرم‌تنان با ایجاد فشار می‌توانند به سمت جلو جهش کنند. ولی در مورد دو کفه‌ای‌ها چطور؟ شاید کمتر کسی شاهد حرکت جهشی دوکفه‌ای بوده باشد، ولی واقعیت آن است که این موجودات نیز می‌توانند همچون جت خود را به جلو پرتاب کنند.

حلزون‌های دو کفه‌ای (Scallop) که به اختصار ”دو کفه‌ای“ نامیده می‌شوند، از معدود مهره‌داران دو کفه‌ای هستند که واقعاً می‌توانند شنا کنند.

وقتی‌که این نرم‌تن احساس خطر می‌کند، به سرعت پوسته‌های صدفی خود را به یکدیگر می‌چسباند و از این طریق 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 به شنا می‌پردازد. این شیوهٔ حرکت که به ظاهر طبیعی به‌نظر می‌رسد، با موضوع دیگری که ظاهراً بی‌ارتباط به‌نظر می‌رسد، رابطه پیدا کرده است. معلوم شده است که بررسی حرکت ”دو کفه‌ای“ها در آب‌های سرد می‌تواند راهنمائی‌های مفیدی برای محققانی فراهم کند که می‌خواهند انواع پلیمرها را در درجه حرارت‌های متفاوت دستکاری کنند. ”حلزون‌های دو کفه‌ای“ نیز همانند دیگر دو کفه‌ای دارای دو کفهٔ آهکی می‌باشند که از طریق یک لولا به یکدیگر چسبیده‌اند. در مرکز هر لولا یک ماهیچه بزرگ و خوشمزه وجود دارد که در هنگام خطر منقبض شده و می‌تواند دو کفه را به یکدیگر بچسباند و بخش‌های نرم بدن حیوان را حفظ کند.

تا زمانی‌که ماهیچهٔ بزرگ در حال انقباض است کفه‌ها به یکدیگر چسبیده‌اند. بازشدن کفه‌ها به‌وسیلهٔ ماهیچهٔ کوچک دیگری صورت می‌گیرد که در درون لولای ماهیچه قرار دارد.

این ماهیچهٔ کوچک در صورتی می‌تواند کفه‌ها را از یکدیگر باز کند که ماهیچهٔ بزرگ منبسط شده باشد. به‌همین دلیل آنهائی که برای خرید صدف تازه به بازار می‌روند، صدف‌های بسته را انتخاب می‌کنند چرا که ماهیچهٔ بزرگ هنوز منقبض است و نشان می‌دهد که صدف زنده است.

مکانیسم پرتاب به جلو در اختاپوس‌ها و ماهی‌های مرکب تا حدودی شبیه موتورهای دو زمان عمل می‌کند. زمانی‌که عضله کشنده کفه‌های صدف را می‌بندد، آب موجود در درون محوطهٔ داخلی بدن صدف با فشار به بیرون زده می‌شود و هنگامی‌که لولای عضلانی اجازه باز شدن را به کفه‌های صدف می‌دهد بار دیگر آب به درون بدن موجود زنده وارد می‌شود. این باز و بسته شدن‌ها باعث حرکت موجود زنده در درون آب می‌شود و تا زمانی‌که در معرض خطر شکارچیان قرار گرفته باشد، می‌تواند ادامه داشته باشد.

مشکل این شیوه، حرکت در آن است که نمی‌توان آن را به مدت طولانی ادامه داد، ولی معمول چنان است که چنین حرکت‌های جهش‌واری برای بسیاری از موارد می‌تواند موجود زنده را از خطر دور نگه دارد. این شیوهٔ خاص حرکت، سازگاری‌های تکاملی خاص خود را به همراه داشته است. یکی از سازگاری‌های صورت گرفته همراه با این شیوه جابه‌جائی سبک‌کردن وزن کفه‌های آهکی است. علاوه بر این عضله‌های منقبض‌شونده بزرگ شده‌اند.

سازگاری مفید دیگری که در این دسته از موجودات صورت گرفته این است که عضله لولائی از یک نوع بافت خاص الاستیک با عملکرد سریع تشکیل شده است. حرکت و جابه‌جائی ”دو کفه‌ای“ و اختاپوس‌ها با استفاده از نیروهای آزادشدهٔ عضلانی تحت‌تأثیر شرایط محیطی ممکن است بسیار ناکارآمد شود. برای نمونه جابه‌جائی چنین موجوداتی در آب‌های سرد بسیار ناکارآمد می‌شود، چرا که برون‌ده انرژی حاصله از عضلات در آب‌های سرد بسیار کمتر از آب‌های با درجه حرکت 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 نیست که حرکت اختاپوس‌ها و ژله‌ماهی‌ها را مشکل می‌سازد. در محیط‌های سرد ویسکوزیتهٔ آب‌ها نیز افزایش می‌یابد و این امر به‌نوبهٔ خود باعث مشکل‌شدن شناوری و کاهش کارائی در آب می‌شود. اکنون با در نظر گرفتن این واقعیت‌ها بهتر می‌توان نحوهٔ حرکت ژله‌ماهی قطبی Adamussium colbecki را درک کرد.

در واقع این ژله‌ماهی در آب‌های سرد و رقیق قطبی تنها ممکن است بتواند خود را به آرامی تا سطح آب بکشاند. Adamussium colbecki به رغم سرمای زیاد در آب‌های قطبی می‌تواند کمی شنا کند. ”مارک‌دنی“ و ”لوک‌میلر“ دو بیومکانیست ایستگاه تحقیقات دریائی هاپکینز وابسته به دانشگاه استنفورد، تا قطب جنوب مسافرت کردند تا راز حرکت ژله‌ماهی‌ها و اختاپوس‌ها را درک کنند. کشفیات اولیهٔ این دو زیست‌شناس غافلگیرکننده بود. آنها دریافتند که Adamussium colbecki در مقایسه با موجودات مشابه استوائی، نسبت پوستهٔ آهکی به کل بدن در مناطق قطبی پائین‌تر است. این امر باعث می‌شود که موجودات کفه‌دار قطبی به انرژی عضلانی کمتری برای بازکردن آنها نیاز داشته باشند. تغییرهای بعدی که ”میلر“ و ”دنی“ اندازه‌گیری کردند، به این سادگی قابل تفسیر نیستند. آنها دریافتند که در نرم‌تنان قطبی عضلات بازکننده از حد انتظار کوچک‌تر هستند.

اگر چه کوچک‌بودن عضلات بازکننده باعث کاهش وزن و در نتیجه آسان‌شدن حرکت می‌شود، ولی در عین‌حال نشان می‌دهد که این کوچک‌شدن عضله نیروی کافی را برای بازکردن سریع کفه‌ها فراهم نمی‌کند، یا اینکه زمان موردنیاز برای این منظور را افزایش می‌دهد.

در واقع ترکیب کوچک شدن وزن پوسته و ماهیچه منقبض‌کننده آن باعث شده است که ”دو کفه‌ای“های قطبی تقریباً ۲۰ درصد انواع استوائی و قابل مقایسهٔ خود برای حرکت و جابه‌جائی، انرژی تولیدکنند. مثل همیشه این دو دانشمند در جست‌وجوی تکاملی این تفاوت‌ها در اندازهٔ ماهیچه و پوستهٔ آهکی بوده‌اند، ولی آنچه آنها به‌دست آوردند ادراکی نوین از پلیمرهاست.

ماهیچه لولائی ”دو کفه‌ای“ می‌بایست در سرمای زیاد قابلیت کمتری برای ذخیره‌کردن انرژی داشته باشد. باید در نظر داشته باشیم که انفجار فاجعه‌بار فضاپیمای ”چلنجر“ در سال ۱۹۸۶ در هوای سرد صورت گرفت.

سرمای شدید باعث شد که در حلقهٔ دایره‌شکل، خردشده و خروج گاز مایع را ممکن سازد. وقتی‌که ”میلر“ و ”دنی“ تأثیر کاهش درجه حرارت را بر عضلات ”دو کفه‌ای“ بررسی کردند، متوجه شدند که این ماهیچه‌ها با کم‌شدن میزان درجه حرارت، قابلیت اتساع بیشتری پیدا می‌کنند. ولی در ”دوکفه‌ای“های مناطق حاره این رابطه بین کاهش درجه حرارت و اتساع عضلات دیده نمی‌شود.

این دو دانشمند نتیجه گرفتند که شرایط ناشی از سرمای محیط باعث انتخاب طبیعی برای بقای مؤثر افرادی شده است که ماهیچه‌های لولائی متسع‌تری داشته باشند.

تفاوت در طبیعت ماهیچهٔ ”دو کفه‌ای“های قطبی و استوائی به راحتی نمایان نمی‌شود، چرا که ترکیب شیمیائی این ماهیچه‌ها در این دو نمونه با یکدیگر مشابه‌اند. ولی تحقیقات نشان داده است که به رغم تشابه ساختاری، تفاوت‌ها در پلیمرهای پروتئینی است که وظیفهٔ اصلی آنها ذخیرهٔ انرژی برای باز و بسته‌کردن کفه‌ها است.