عجایب خلقت (قسمت پانزدهم)؛ ناگفته‌های پرواز
آیا تا به حال برای شما این سوال پیش آمده که چرا برخی از پرندگان مانند شترمرغ قابلیت پرواز ندارند؟ آیا می‌دانستید که در مقابل، مورچه‌های خانواده سفالوت‌ها(Cephalotes) که بومی منطقه نئوتروپیکال (Neotropical) هستند، عادات بسیار عجیبی مانند پرواز دارند؟ در این مقاله از عجایب پرواز سخن خواهیم گفت.
چرا برخی پرندگان پرواز می‌کنند؟
یکی از مهم‌ترین دلایل قابلیت پرواز در پرندگان، استخوان‌بندی آن‌هاست. ویژگی‌هایی مانند حداکثر استحکام، سبکی و قابلیت انعطاف از جمله مهم‌ترین فاکتورهایی هستند که در استخوان‌بندی متفاوت پرندگان به چشم می‌خورند. سبکی استخوان‌های پرندگان به این علت است که مجوف هستند یعنی در واقع در درون استخوان پرنده‌ها، کیسه‌های هوا وجود دارد.
استخوان‌بندی پرندگان مانند سایر مهره‌داران عبارت است از دو قسمت محوری (سر و سینه) و جانبی (بال‌ها و پاها). استخوان تنه نیز شامل ستون فقرات، جناغ سینه و استخوان‌های محل اتصال بال‌ها و پاها میشود.
پرندگان بزرگی مثل شترمرغ، آمو یا شترمرغ استرالیایی، کاسوآری (بومی گینه نو و شمال شرقی استرالیا)، رئا (بومی آمریکای جنوبی) و کیوی (بومی نیوزلند) از جمله پرندگانی هستند که قابلیت پرواز ندارند.
مطالعات نشان می‌دهد که استخوان‌های جناغ سینه در پرندگانی که قابلیت پرواز ندارند، پهن است و این درست برخلاف پرندگانی است که قابلیت پرواز دارند. پرندگان با قابلیت پرواز در اصل فاقد هر نوع گستردگی در طرفین جناغ می‌باشند. در مبحث آناتومی پرندگان از گستردگی خاص طرفین جناغ با عنوان کیل(Keel) یا کارینا(Carina) یاد میشود . کیل بخش مسطح و پهن جلوی قفسه سینه پرنده است که به صورت محوری از طرفین جناغ امتداد یافته و نسبت به دنده‌ها در وضعیت عمود قرار دارد.
در مجموع گستردگی ناحیه جناغ باعث محکم شدن ماهیچه‌های سینه‌ای میشود. دانشمندان به این بخش لنگر ماهیچه‌های بالی و اهرم مناسبی برای پرواز می‌گویند. فقدان کیل یا همان گستردگی ناحیه جناغ از ویژگی‌های شاخص پرندگانی است که نمی‌توانند پرواز کنند. جالب این جاست که همین عضو به ظاهر ساده باعث میشود که بال‌های ضعیف پرندگانی مانند شترمرغ قادر به تحمل وزن بدن و بلند کردن آن از زمین نباشد.
پرندگان فاقد قابلیت پرواز
در علم پرنده‌شناسی (Ornithology) به پرندگانی که قابلیت پرواز ندارند، راتیت(Ratite) می‌گویند. راتیتها با گونه‌های مختلف پرندگانی که ما می‌شناسیم، متفاوت هستند. برخی از دانشمندان در گذشته بر این باور بودند که راتیتها با یکدیگر خویشاوند هستند.
در این تصویر استخوان‌بندی یک پرنده را مشاهده می‌کنید.
زیست‌شناسی به نام توماس هوکسلی(Thomas Huxley) که در حدفاصل سال‌های ۱۲۰۴ تا ۱۲۷۴ هجری می‌زیست، توانست یک وجه اشتراک جالب را در بین راتیتها کشف کند. هوکسلی به این نتیجه رسید که آرایش استخوان‌ها در سقف دهان این پرندگان بیش‌تر از آن که شبیه پرنده باشد، شبیه به خزنده است.
ریچارد اوون (Richard Owen) یک زیست‌شناس دیگر بود که در سال ۱۲۲۲ هجری، همین مساله را به شکل دیگری عنوان کرد. اوون موفق به جمع‌آوری و سر هم کردن بقایای اسکلت پرنده‌ای شبیه شترمرغ شد. در حقیقت فسیلی که اوون آن را سرهم کرد، نخستین موآ (Moa) غول‌پیکر منقرض شده در طبیعت بود. موآ پرنده‌ای بزرگ و بی‌بال، فاقد قدرت پرواز، گیاه‌خوار و بومی زلاندنو بوده است که به دلیل شکار بی‌رویه قبایل مائوری و تخریب زیستگاه سال‌ها پیش منقرض شده.
موآی غول پیکر از پرندگان منقرض شده که قابلیت پرواز نداشت.
دانشمندان مدت‌ها بعد، فسیل موآی اوون را با راسته‌ای به نام تیناموها(Tinamou) که پرندگان به نسبت کوچک و بومی آمریکای جنوبی و مرکزی هستند، مقایسه کردند. نکته شگفت‌انگیز این مقایسه شباهت‌‌هایی خاص بود که در نوع خود بسیار اعجاب برانگیز ظاهر شدند.
تیناموها برخلاف موآ توانایی پرواز دارند، اما پرواز آن‌ها خیلی متبحرانه نیست. در واقع تیناموها هر چند خیلی کم اما در هر صورت پرواز می‌کنند. نکته جالب دیگر در مورد تیناموها، داشتن کیل یا همان گستردگی ناحیه جناغ است و این امر ثابت می‌کند که نباید تفاوت چندانی بین آن‌ها و پرندگان معمولی وجود داشته باشد.
اما از طرف دیگر استخوان‌های سقف دهان تیناموها که در پشت حفره بینی قرار دارد، بیش‌تر شبیه راتیتها یا همان پرندگان فاقد قدرت پرواز است. مجموع این موارد است که حل معمای پرندگان فاقد قدرت پرواز را کمی سخت و پیچیده کرده است.
ژن‌ها چه می‌گویند؟
دانشمندان بیش‌تر از ۱۵۰ سال است که در حل معمای پرندگان فاقد قابلیت پرواز ناموفق مانده‌اند. سوال این است که این پرندگان چرا و چگونه چنین تغییرات فاحشی با یکدیگر دارند؟
تینامو یا وشم نام یک راسته از دیرین‌آروارگان است که بیش از ۵۰ گونه از آن‌ها در جنوب مکزیک، آمریکای مرکزی و بخش‌هایی از آمریکای شمالی یافت میشود.
به تازگی در مجله بیولوژی مولکولی مقاله‌ای چاپ شده که ادعا می‌کند، این معمای بزرگ به زودی حل خواهد شد. محققان در این پژوهش بزرگ‌ترین مجموعه داده‌های مولکولی را در دنیای زیست‌شناسی ارائه کرده‌اند و امید دارند که بر این اساس بتوانند پرسش‌های بی پاسخ بسیاری را درباره راتیتها یا پرندگان فاقد قدرت پرواز جواب دهند. محققان در این تحقیقات گسترده، نزدیک به ۱۵۰۰ قطعه از DNA پرندگانی از جمله تیناموها، آموها یا همان شترمرغ‌های استرالیایی، شترمرغ‌های عادی، بخشی از پوسته خارجی فسیل موآهای منقرض شده و سایر گونه‌های مشابه را مورد مطالعه قرار دادند.
آن‌ها با استفاده از روش شن‌شویی و سائیدن، DNA استخوان پنجه موآهای باستانی را استخراج کرده و آن را با DNA سایر گونه‌ها مقایسه کردند. در طی این مطالعات، مدل‌های کامپیوتری متعددی ساخته و شبیه‌سازی شدند تا این که در نهایت این جمع‌بندی حاصل شد که اجداد پرندگان فاقد قابلیت پرواز برعکس فرزندان کنونی‌شان در گذشته توانایی پرواز داشته‌اند.
بررسی‌ها نشان می‌دهد که شرایط خاص محیطی در نهایت منجر به سازگاری این پرندگان شده است. تحقیقات در گذشته بیانگر این بود که تیناموها را باید یکی از گروه‌های حاشیه‌ای راتیتها به حساب آورد. اما این نتایجی بوده که تنها بر اساس ویژگی‌های مورفولوژیکی نظیر جزئیات استخوان‌ها به دست آمده.
آبچلیک آوازخوان، پرنده‌ای که اغلب در حاشیه رودخانه‌های جاری، آب‌های جاری سواحل به سر می‌برد و به ندرت در سواحل صاف و باز دیده میشود. این پرنده عادت به پروازهای کوتاه و پیاده‌روی دارد.
پروفسور آلن بیکر (Allan Baker) یکی از اساتید دانشگاه کانتربری (Canterbury University) و نویسنده ارشد مقاله مجله بیولوژی مولکولی می‌گوید که داده‌های مولکولی اساسا خلاف داده‌ها و نتایج موفولوژیکی را نشان می‌دهند و فرضیاتی که در گذشته در مورد تیناموها مطرح شده بود، را با قطعیت رد می‌کنند.
بیکر معتقد است که تحقیقات وی و همکارانش ثابت می‌کند که تیناموها نوعی از پرندگان فاقد قدرت پرواز یا همان راتیتها هستند و نباید آن‌ها را یک گروه مجزا فرض کرد. به گفته بیکر، بررسی دقیق DNA موآها و تیناموها بیانگر این واقعیت است که بین آن‌ها شباهت‌های زیادی وجود دارد.
تیم پروفسور بیکر تاکنون موفق به کشف نمونه‌های متعددی از فسیل‌های موآها در غارهای نیوزلند شده است. جمع‌بندی این تیم تحقیقاتی بر این اساس است که هنوز استخوان‌های سینه، پا، پنجه و حتی جمجمه موآهای بسیاری باقی مانده که می‌تواند پرده از راز انقراض ۱۲ هزار ساله موآها بردارد و مهم‌تر از آن اسرار پرندگان فاقد قدرت پرواز را هم فاش سازد.
بیکر در خاتمه یادآور شده که شباهت‌های زیاد میان تیناموها و پرندگان فاقد قدرت پرواز بدون تردید در رمزگشایی اسرار گروه دوم نقش اساسی خواهد داشت.
پرندگانی که پرنده نیستند
البته قابلیت پرواز تنها از آن پرندگان نیست. مورچه‌های خانواده سفالوت‌ها نیز عادت به پرواز دارند. این مورچه‌ها برخلاف تصور خیلی هم عجیب نیستند چرا که بسیاری از موجودات جنگل‌های حاره‌ای مانند برخی مارها، قورباغه‌ها و مارمولک‌ها نیز این توانایی منحصر به فرد را دارند.
غاز خاکستری که اغلب در مناطق تالابی، باتلاق‌ها، دشت‌های سیلابی، سواحل دریاچه‌ها و رودخانه‌ها به سر می‌برد. این پرنده یک گونه مهاجر است و عادت به پروازهای طولانی‌مدت جهت یافتن زیستگاه مناسب دارد.
اما آن چه که سفالوت‌ها را از سایرین متمایز می‌سازد، این است که آن‌ها تنها بندپایانی هستند که از پرش‌های میمون‌وارشان برای فرار از دست شکارچیان بهره می‌گیرند. دکتر استیفن یانوویاک (Stephane Yanoviak) استاد اکولوژی از دانشگاه لوئیسویل کنتاکی (Louisville University of Kentucky) سال‌هاست که در زمینه مورچه‌های سفالوت تحقیق می‌کند.
دکتر یانوویاک می‌گوید که این مورچه‌ها از بسیاری جهات می‌توانند موضوعی جالب برای تحقیق باشند. یانوویاک مدت زمان مدیدی را صرف بررسی رفتار و عکس‌العمل‌های سفالوت‌ها کرده حتی بارها شخصا بر فراز درختان بلند منطقه حاره‌ای نئوتروپیکال (Neotropical) رفته تا واکنش گونه‌های مختلف را در حین سقوط بررسی کند.
این محقق می‌گوید که بیش‌تر از ۹۵ درصد گونه‌های سفالوت‌ها قادر به پرواز موفق از نوع جهشی هستند. اما به راستی این مورچه‌ها چگونه پرواز می‌کنند، آیا آن‌ها بال دارند؟ یانوویاک در پاسخ به این پرسش می‌گوید: «مورچه سفالوت پس از سقوط، نخست پاهای خود را باز کرده و درست وضعیتی مثل یک گلایدر به خود می‌گیرد. سپس آرام و در جهتی مشخص شروع به تکان دادن پاها می‌کند و پس از چند متر مسیر پرواز کم‌کم به سمت تنه درخت منحرف شده و در نهایت نیز مورچه به آرامی بر روی تنه فرود می‌آید.»
مورچه‌های خانواده سفالوت قادر به پرواز موفق از نوع جهشی هستند.
پرواز مورچه‌های سفالوت در عین حال پرمخاطره هم هست چرا که سطح تنه درخت در عین سخت بودن، عمودی است و این امر پرواز بی‌دردسر را برای مورچه‌ها دشوار می‌کند. یانوویاک می‌گوید که بارها شاهد پروازهای ناموفق سفالوت‌ها بوده. در این شرایط مورچه‌ها محکم به تنه برخورد کرده و دوباره به سمت پایین غلطیده‌اند.
اما جالب این جا است که اغلب سفالوت‌ها پس از شکست دوباره تلاش می‌کنند تا در نقطه‌ای مناسب از تنه خود را محکم نگه دارند. یکی دیگر از ویژگی‌های عجیب این مورچه‌ها، بازگشت سریع به کلونی بعد از هر سقوط و فرود است.
امکان بازگشت سریع مورچه‌ها به کلونی از طریق فرمون‌ها (مواد شیمیایی که می‌توانند اعضای یک گروه خاص از جانوران یا گیاهان را تحریک کنند) و حافظه بصری میسر میشود. به گفته یانوویاک آزمایش‌های موردی بر روی چند نمونه از سفالوت‌های علامت‌گذاری شده، ثابت کرده که این مورچه‌ها می‌توانند بعد از گذشت ۱۰ دقیقه از سقوط، بار دیگر در کلونی خود حاضر باشند.
دیرینه‌شناسی پرواز
چنانچه اشاره شد، قابلیت پرواز تنها از آن پرندگان نیست و جالب این جاست که حتی برخی از پرندگان توانایی پرواز ندارند. اما به طور کلی ظهور اولین پرنده بر اساس فسیل به دست آمده، در ۱۵۰ میلیون سال قبل بوده است. اگرچه که این فسیل اولین‌بار در سال ۱۸۶۱ میلادی به دست آمد، اما از زمان‌های خیلی پیش معلوم شده بود که استخوان‌بندی پرندگان به دلایل بسیار، شبیه استخوان دایناسورهایی است که به نام (Ornithischia) شناخته شده‌اند.
استخوان‌بندی پرندگان به دلایل بسیار، شبیه استخوان دایناسورهایی است که به نام (Ornithischia) شناخته شده‌اند.
این دایناسورها استخوان ترقوه نداشته و در دوره کرتاسه می‌زیسته‌اند. در اواخر قرن هجدهم، دو فسیل پرنده به فاصله ۱۰ مایل از یکدیگر، در یک معدن سنگ، در رسوبات ژوراسیک دوران سوم به دست آمد. این فسیل‌ها شبیه بوده و در منطقه باواریای آلمان کشف شدند. بررسی‌ها نشان داد که آن‌ها متعلق به یک گونه به نام (Archaeopteryx lithographica) می‌باشند.
جثه این فسیل‌ها تقریبا به اندازه یک کلاغ است. اما وجود این فسیل‌ها در این دوره این احتمال را تقویت می‌کند که این جانوران شباهت بسیاری با پرندگان کنونی داشته‌اند. نگاهی به ساختمان بدن آرکئوپتریکس به وضوح نشان می‌دهد که این جانور ویژگی‌های ظاهری شبیه یک پرنده را دارد.
بدن آرکئوپتریکس جمع و جور بوده و آرواره‌هایش دندان داشته است. دانشمندان از روی ساختمان سینه این گونه به این جمع‌بندی رسیده‌اند که احتمالا دارای قدرت پروازی بسیار کمی هم بوده است.
جثه فسیل آرکئوپتریکس تقریبا به اندازه یک کلاغ است. نگاهی به ساختمان بدن آرکئوپتریکس به وضوح نشان می‌دهد که این جانور ویژگی‌های ظاهری شبیه یک پرنده را دارد.
دانشمندان بر اساس یافته‌های اخیر به این نتیجه رسیده‌اند که راسته پرندگان در دوران سوم زمین‌شناسی نمونه‌های مختلفی داشته، به طوری که در این دوران حدود سه‌چهارم از خانواده‌های امروزی پرندگان وجود داشته‌اند و نکته مهم‌تر این که در همین دوران بوده که بعضی پرندگان عظیم‌الجثه مثل موآهای زلاندنو از بین رفته‌اند.
اگرچه که کلیه پرندگانی که در دوره‌های مختلف تاریخی وجود داشته‌اند، برای انسان کاملا شناخته نشده‌اند ولی دانشمندان موفق شده‌اند حدودا تمام گونه‌هایی را که از ۱۸۰ میلیون سال پیش تاکنون در روی کره زمین وجود داشته‌اند، شناسایی و رقمی را در حدود ۸۷۰۰ گونه را تخمین بزنند.
منبع: news.nationalgeographic mbe.oxfordjournals britannica
ucmp inhs.illinois rom.on wired antweb cals antwiki theatlantic
