يقول العلماء: "سحلية الغوص تمتلك 'خزان أكسجين' مدمج يتيح لها التنفس تحت الماء"

في إحدى غابات كوستاريكا المطيرة، تقفز سحلية صغيرة شبه مائية تدعى أنول الغوص في مجرى مائي. تمر الدقائق، لكن لا تطفو السحلية على السطح لاستنشاق الهواء، كما تفعل هذه السحالي عادةً. وبدلاً من ذلك، تجثم السحلية المغمورة على صخرة النهر، وتتسع فقاعة هواء صغيرة فوق رأسها مثل البالون ثم تتقلص. مثل الغواص، يتنفس الزاحف خزاناً من الأكسجين المخزون.

ويساعد استخدام هذه الفقاعة حيوان الأنول على إطالة فترة بقائه تحت الماء، وفقاً للدكتورة ليندسي سويرك، وهي أستاذة أبحاث مساعدة في العلوم البيولوجية في جامعة بينغهامتون في نيويورك. تُظهر اللقطات التي التقطها سويرك مؤخرًا لشامات مغمورة تحت الماء فقاعات بارزة تنتفخ وتفرغ الهواء على رؤوس الزواحف. ويمكن أن تساعد هذه التقنية حيوانات الأنول على الاختباء من الحيوانات المفترسة على اليابسة، حسبما أفادت سويرك يوم الثلاثاء في مجلة Biology Letters.

وقد درست سويرك حيوان أنول الغوص لما يقرب من عقد من الزمان، حيث تعاونت في عام 2021 مع باحثين آخرين لوصف سلوك التنفس الفقاعي عبر أنواع متعددة من السحالي شبه المائية من جنس أنوليس.

وقالت لـ CNN: "لقد انبثق الكثير من التعاون من بعض الأسئلة الأساسية جدًا - مجرد الكثير منا يشاهد مقاطع الفيديو هذه، ويتساءل كيف يحدث ذلك، ولماذا يحدث".

بالنسبة للدراسة الجديدة، بحثت "سويرك" في نوع "أنوليس أكواتيكس" الذي يعيش بالقرب من تيارات الغابات في جنوب غرب كوستاريكا وغرب بنما. و وجدت سويرك أن تكوين الفقاعات يؤثر بشكل مباشر على المدة التي يمكن أن يبقى فيها الأنوليس مغمورًا تحت الماء. فخلال التجارب، بقيت حيوانات الأنول التي تتنفس الفقاعات تحت الماء لمدة 3 دقائق ونصف في المتوسط. وكان ذلك أطول بحوالي 32% من حيوانات الأنول التي مُنعت - من خلال وضع مطريات على أجزاء من رؤوسها - من تكوين فقاعات هوائية.

وقالت سويرك: "يمكنهم إطالة فترة غطسهم باستخدام فقاعات التنفس هذه".

لا تتسم حيوانات أنول الغوص بالعدو السريع وتعتمد في الغالب على التمويه للاختباء من الحيوانات المفترسة مثل الطيور والثعابين والثدييات والسحالي الأخرى. وعندما يفشل التمويه، فإن انتظار التهديد تحت الماء هو استراتيجية فعالة للبقاء على قيد الحياة، كما قالت سويرك.

"سلوك رائع

يُمارس حبس الهواء في فقاعات للتنفس في الماء من قبل بعض أنواع الحشرات والعناكب، مثل خنافس الماء وعناكب الجرس الغاطسة. وحتى الآن، تعتبر حيوانات الأنول هي الحيوانات الوحيدة ذات العمود الفقري المعروفة بأنها تتنفس باستخدام الفقاعات.

"وقالت الدكتورة إيرين ماكغي، عالمة الزواحف المتخصصة في السحالي ومنسقة المشاركة في الحفاظ على البيئة في حديقة حيوان لوس أنجلوس: "هذا سلوك رائع لدى السحالي. "سيضيف هذا النوع من الأبحاث إلى فهمنا لكيفية تطور تقنيات التنفس تحت الماء لدى هذه السحالي وربما حيوانات أخرى."

ولإلقاء نظرة فاحصة على طريقة التنفس الفقاعي لدى حيوان الأنولز، جمعت سويرك حيوان الأنول المائي في محطة لاس كروسيس البيولوجية في كوستاريكا. وكانت وجهتهم "حلبة" قريبة - وهي عبارة عن خزان بلاستيكي شفاف يحتوي على مياه الجداول والصخور. في مجموعة واحدة من حيوانات الأنول، قام الباحثون بدهن خطوم الزواحف ورؤوسها (مع تجنب فتحات الأنف) بطبقة رقيقة من المطريات لمنع فقاعات الهواء من الالتصاق برؤوس حيوانات الأنول. ثم قام العلماء بعد ذلك بإغراق حيوانات الأنول وتصويرها في الساحة حتى ظهرت على السطح.

في المجموعة الضابطة غير المرطبة، أنتجت جميع حيوانات الأنول فقاعات كبيرة أعادت تنفسها مرارًا وتكرارًا بمعدل ست فقاعات في الدقيقة. كما أنتجت بعض حيوانات الأنول في المجموعة المعالجة بالمطريات فقاعات أيضًا، لكنها كانت أصغر بكثير ولم تلتصق بجلد السحالي، كما فعلت فقاعات الهواء المعاد تنفسها. في كلتا المجموعتين، قامت حيوانات الأنول بحركة ضخ في الحلق تسمى الضخ الحلقية، والتي تستخدمها العديد من أنواع السحالي لتزويد رئتيها بالأكسجين.

وبالنسبة إلى حيوانات الأنول الغاطسة، قد يلعب الضخ الحلقية أيضًا دورًا في تدوير الأكسجين المخزن، مما يؤثر على المدة التي يمكن أن تبقى فيها حيوانات الأنول تحت الماء. ولكن في التجارب، ظهرت حيوانات الأنول المرطبة التي لم تتمكن من إنتاج فقاعات مملوءة بالأكسجين على السطح قبل 67 ثانية من تلك التي استخدمت الفقاعات للتنفس.

ومع ذلك، فإن هذا التكتيك الذي يشبه الغطس يأتي مع جانب سلبي.

قالت سويرك: "أحد تكاليف الغوص هو أنها تصبح باردة جدًا". عادةً ما تكون الجداول الجبلية باردة، وباعتبارها كائنات خارجية فإن حيوانات الأنول تنظم درجة حرارة جسمها من خلال بيئتها.

وقالت: "إنها تدفع تكلفة درجة الحرارة عندما تغوص". فالبرودة الشديدة "يمكن أن تقلل من قدرتها على الجري بسرعة، أو الدفاع عن أراضيها ضد الغزاة، أو التودد إلى رفاقها، أو هضم طعامها".

وقالت ماكجي إن العيب الآخر قد يكون أنه إذا كانت السحلية المغمورة لا تزال مرئية، فقد ينتظر المفترس ببساطة حتى تطفو على السطح.

وقالت: "لا يمكن للسحالي أن تبقى مغمورة تحت الماء لفترة طويلة". "كيف تعرف السحلية متى يكون خروجها آمنًا - أم أنها تستنفد كل ما لديها من هواء، ثم تعود للظهور مرة أخرى؟

إن آلية التنفس الفقاعي لدى حيوان الأنول هو أمر تأمل سويرك في تجميعه من خلال التعاون مع مجموعات بحثية متعددة. ويتمثل أحد أجزاء اللغز فيما إذا كانت أشكال رؤوس حيوانات الأنول أو الهياكل المجهرية في حراشفها تؤثر على حجم الهواء الذي يملأ فقاعاتها. وثمة سؤال آخر لم يتم حله، وهو كيف تخزن حيوانات أنول الغوص الأكسجين وتدور به تحت الماء.

"تقول سويرك: "على حد علمنا في الوقت الحالي، فإن الأكسجين الذي تستخدمه السحلية يأخذ الأكسجين معه تحت الماء. قد يتم تخزين هذا الأكسجين في رئتيها، أو في أجزاء أخرى من الجهاز التنفسي أو في جيوب هوائية ملتصقة بجلدها، والتي يتم دمجها بعد ذلك في فقاعة الرأس.

وأضافت سويرك أن الأكسجين قد ينتشر أيضًا في الفقاعة من الماء، "لكننا لسنا متأكدين من ذلك". "ما زلنا نعمل على ذلك."