تقدم إحدى الدراسات تفسيرا لارتفاع معدل وفيات الإصبعيات

اكتشف باحثون من جامعة تل أبيب أن اليرقات الصغيرة (زريعة السمك) تجد صعوبة في امتصاص الطعام بكفاءة في الأيام التي تلي الفقس، وذلك لأسباب فيزيائية تتعلق بالعلاقة بين حجم جسمها والماء والغذاء الذي يدخل إليها

في عمر 11 يومًا، تحاول يرقات الدنيس الإمساك بالدوارات (كائنات وحيدة الخلية تظهر كنقاط في الصورة). الصورة: د. روي هولتزمان
تقدم دراسة جديدة أجريت في جامعة تل أبيب تفسيرا لارتفاع معدل الوفيات لدى معظم أسماك البحر والشعاب المرجانية في الأيام الأولى من حياتها. أجرى الدراسة الطالب الباحث فيكتور كينا والدكتور روي هولتزمان من قسم علم الحيوان في كلية جورج س. وايز لعلوم الحياة ومن المعهد المشترك بين الجامعات للأبحاث البحرية في إيلات. وقد نشرت نتائج الدراسة مؤخرا في مجلة PNAS.

99% من الصغار لا تبقى على قيد الحياة خلال أول أسبوعين بعد الفقس

يوضح الدكتور هولتزمان: "معظم الأسماك التي نعرفها تضع بيضها". "تضع الأنثى كمية هائلة من البيض - بين الآلاف والملايين. ينجرف هذا البيض إلى البحر المفتوح، ومنه يفقس إلى صغار صغيرة، عليها أن تتدبر أمرها بنفسها." منذ قرن مضى، اكتشف باحث نرويجي يُدعى جون هيرت أن معظم اليرقات تموت خلال أيام قليلة من الفقس. أطلق هورت على فترة النفوق هذه اسم "الفترة الحرجة": 99% من اليرقات في الطبيعة، و80% من اليرقات التي تفقس في الخزانات الزراعية، سوف تموت خلال أسبوعين. منذ اكتشاف هورت، تم اقتراح نظريات مختلفة لمحاولة تفسير معدل الوفيات هذا. وأرجع بعض الباحثين سبب النفوق إلى انخفاض كثافة الغذاء في البحر المفتوح، وكان هناك آخرون أرجعوه إلى معدلات الافتراس الشديدة، لكن حتى الآن لم يتم تقديم أي دليل مقنع لأي من النظريتين.

يشعر الماء بأنه سائل لزج

وفي الدراسة الجديدة، ركز الباحثون بشكل خاص على البيئة المادية لليرقات. يقول الدكتور هولتزمان: "على غرار الأسماك البالغة، تصطاد اليرقات أيضًا عن طريق توسيع تجويف الفم بسرعة، مما يخلق تيارات شفط تسحب الطعام إلى الفم. ومع ذلك، على عكس الأسماك البالغة، تشعر اليرقات الصغيرة بالمياه كسائل لزج. عندما يتحرك جسم في سائل، تتكون توصيلات كهربائية ضعيفة بين السائل والجسم، وبالتالي يسحب الجسم خلفه طبقة رقيقة من السائل، يختلف سمكها حسب لزوجة السائل. في سائل مثل الماء، تكون هذه جزيئات مليمترية فقط - وهي طبقة ضئيلة بالنسبة للأسماك الكبيرة، ولكنها مرهقة للغاية بالنسبة لليرقة الصغيرة. جسديًا، يبدو أن الساتيفاس تسبح في وسط لزج مثل العسل. كما أن سحب العسل من القش ليس بالمهمة السهلة على الإطلاق."

ولاختبار مهارات الشفط لدى اليرقات، قام الدكتور هولتزمان وزميله بوضعها في أطباق بتري مع كائنات حية وحيدة الخلية تعمل كغذاء لها. وبعد نصف ساعة، تم إحصاء بقايا الخلية الواحدة في معدة كل يرقة. تم تكرار هذه التجربة على فترات كل يومين، وتبين أنه كلما كبرت اليرقة، كلما تمكنت من تناول المزيد.

ولملاحظة الأداء بأعينهم، طور الباحثون طريقة تتبع فريدة من نوعها. "لقد قمنا بتطوير نظام كاميرا متطور، يقوم بتصوير الزريعة بسرعة 1,000 صورة في الثانية. عندما نظرنا إلى الصور، وجدنا أن النعاج البالغة من العمر خمسة أيام تحاول بشكل متكرر التقاط الطعام، ولكنها تنجح مرة واحدة فقط في سبع أو ثماني محاولات. ومن ناحية أخرى، تصل نسبة نجاح الزريعة البالغة من العمر 21 يومًا إلى 80%."

أهمية حاسمة للديناميكا المائية

وباستخدام برامج محاكاة متقدمة، أنشأ الباحثون محاكاة لتدفق الماء إلى فم السمكة. يقول الدكتور هولتزمان: "لقد اكتشفنا أن شكل تدفق الماء إلى فم سمكة بحجم ملليمتر يختلف تمامًا عن شكل التدفق إلى فم سمكة بحجم سنتيمتر". "أظهرت الحسابات الهيدروديناميكية أن قوة الشفط لدى اليرقة أقل بكثير من قوة الشفط لدى أسماك المنوة البالغة. ولهذه العمليات الهيدروديناميكية أهمية حاسمة في قدرة الأنواع على البقاء".

ولتعزيز النتائج التي توصلوا إليها، أضاف الباحثون مادة تزيد من لزوجة الماء إلى خزان يحتوي على زريعة ناضجة، واختبروا أداء الأكل في ظل الظروف الجديدة. ووجدوا أن الإصبعيات البالغة من العمر 21 يومًا، والتي كانت قادرة بالفعل على تناول الطعام بشكل جيد في الماء العادي، تراجعت إلى أدائها عندما تم فطامها صغيرة الحجم. "في ظروف لزوجة الماء العالية، تكون أسماك المنوة أبطأ وأقل كفاءة. في كثير من الأحيان يفتحون أفواههم لكنهم يفشلون في خلق تيار قوي بما يكفي لامتصاص الفريسة. ولا شك أن هذا وضع محبط للغاية بالنسبة لصغار الأسماك، الذين يموتون جوعا، وكذلك بالنسبة للمزارعين البحريين، الذين يعانون من خسائر اقتصادية فادحة"، يخلص الدكتور هولتزمان. "ومن الممكن أن نتمكن في المستقبل من تطوير أنواع من المعالجات الغذائية أو المائية من شأنها أن تقلل من الظاهرة، وتسمح بوصول نسبة أعلى من الزعفران إلى مرحلة النضج".