كيف تمنع بوا مضيق الاختناق عندما تضغط على فريستها؟

يشتهر Boa constrictors بالصيد عن طريق نصب كمين لفرائسهم ثم الضغط على الحيوانات التي يتم اصطيادها حتى الموت بملفات عضلاتها. ولكن بما أن أفعى يضيق جسده حول الضحية ويقطع تدفق الدم إلى دماغ ذلك الحيوان، كيف يتجنب الثعبان الضغط على كل الهواء من رئتيه والخنق في هذه العملية؟

اتضح أن مضيق الأفعى يمكنه ضبط أي قسم من القفص الصدري تستخدمه للتنفس بسرعة، وفقًا لدراسة في مجلة علم الأحياء التجريبي (JEB). لذلك إذا أمسك أفعى السنجاب أو الجرذ باستخدام النصف الأمامي من جسمه، فإن الانقباض سيستخدم الأضلاع أسفل جسمه الشبيه بالمعكرونة لمواصلة التنفس أثناء سحق القوارض. وبالمثل، فإن الأضلاع الأقرب إلى رأس الحيوان ستتولى زمام الأمور إذا تم الضغط على الأضلاع الخلفية حاليًا ضد حيوان ثابت.

ديفيد بينينج، أستاذ مساعد في علم الأحياء في جامعة ولاية جنوب ميسوري، الذي لم يشارك في الدراسة: «الانقباض هو سلوك يستنزف الطاقة بشكل لا يصدق ويتطلب بالتأكيد طلبًا مرتفعًا على الأكسجين». البحث الجديد «يساعد على إزالة بعض الارتباك حول كيفية حدوث تناول الأكسجين خلال هذه العملية الشاقة.»

بالإضافة إلى الكشف عن كيفية تنفس البوا أثناء الانقباض، «أعتقد أن هذا العمل يمكن استخدامه لإجراء استنتاجات أوسع خارج مضيق بوا»، قال بينينغ لـ WordssideKick.com في رسالة بالبريد الإلكتروني. «لا نعرف فقط القليل جدًا عن كيفية عمل الثعابين، بل نعرف أيضًا القليل عن المتطلبات الأيضية الفعلية لمعظم أنشطتها.»

تطور رئة الثعبان

قال المؤلف الأول للدراسة، جون كابانو، الباحث المساعد بعد الدكتوراه في قسم البيئة والتطور وبيولوجيا الكائن الحي في جامعة معلومات براون. قال كابانو: «لا يبدو أنك قادر على تطوير انقباض لقتل أشياء كبيرة حقًا إذا كنت تهدد تهوية الرئة».

من المرجح أيضًا أن تساعد استراتيجية التنفس الدقيقة هذه البواس على النجاة من عملية البلع وهضم الفريسة الكبيرة، لأن هذه الأطعمة القوية تقيد حركة أضلاع الحيوان من الداخل، كما قال المتخصص لـ WordssideKick.com. في تقريرهم، يفترض مؤلفو الدراسة أن الأنواع الأخرى من الثعابين من المرجح أن تستخدم طريقة التنفس نفسها، وأن الطريقة ربما تطورت جنبًا إلى جنب مع جماجم الثعابين شديدة الحركة، والتي تتقلص حتى تتمكن الحيوانات من لف فكها حول فريسة ضخمة وابتلاعها.

على عكس البشر، تفتقر الثعابين إلى الحجاب الحاجز، والعضلات الكبيرة على شكل قبة تتقلص وتتسطح للسماح لرئتين الشخص بالتوسع وملء الهواء ثم الاسترخاء وضغط الرئتين لطرد الهواء. بدلاً من ذلك، تستخدم الثعابين العضلات الملتصقة بأضلاعها لتغيير حجم القفص الصدري والسماح للهواء بالدخول والخروج من الرئتين.

عندما تتنفس الحيوانات مع القفص الصدري، فإنها عادة ما تستخدم عضلات صغيرة تسمى intercostals التي تمتد بين الأضلاع المجاورة، وفقا لكابانو. تستخدم هذه الحيوانات العضلات الوربية لتحريك «كتل» الأضلاع بالكامل دفعة واحدة، بدلاً من التحكم المستقل الدقيق في الأضلاع الفردية.

وبالمقارنة، تستخدم البوار والثعابين الأخرى في المقام الأول عضلات الرفع الساحلي للتنفس؛ يمتد كل مصعد ساحلي من العمود الفقري إلى أحد أضلاع الثعبان البالغ 400+. في دراستهم الجديدة، كشف الفريق كيف يمكن لكل مصعد كوستا «التحكم بشكل أساسي في الحركات بشكل أكثر سرية». وقالوا: «يمكنك فقط رفع هذا الضلع الفردي». عندما ينكمش مصعد كوستا, يسحب الضلع للخلف, مثل الباب على المفصلة, بينما يتسبب في دوران العظم قليلاً; تتحكم هذه الحركات الحساسة في متى وأين يمكن تضخيم رئتي الثعابين.

طورت جميع الثعابين رئتين يمينتين بالكامل، ولكن اعتمادًا على الأنواع، قد يكون للثعبان رئة يسار ضئيلة أو لا توجد رئة يسار، وفقًا لتقرير صدر عام 2015 في مجلة PLOS One . ينتمي boas المضيق إلى المجموعة الأولى، حيث أن لديهم رئة يسرية صغيرة ورئة يمينية طويلة تبلغ حوالي ثلث طول جسم الثعبان، كما يشير تقرير JEB.

يحتوي الثلث الأمامي من الرئة الطويلة، وهو الأقرب إلى رأس الثعبان، على أنسجة يمكنها إجراء تبادل للغاز، مما يعني أنه يمكن أن ينقل الأكسجين إلى مجرى الدم ويزيل أو يزفير النفايات، مثل ثاني أكسيد الكربون. وقال كابانو إن الثلثين الخلفيين من الرئة لا يمكنهم إجراء تبادل الغازات وهم في الأساس «مجرد كيس».

لدى العلماء نظريات مختلفة حول وظيفة هذه المنطقة الشبيهة بالحقيبة، لكن الدراسة الجديدة تدعم فكرة أنها تعمل كنوع من المنفاخ الذي يساعد على سحب الهواء عبر مقدمة الرئة التي تتبادل الغازات، وفقًا للخبير. لذلك، عندما لا يمكن أن تتوسع مقدمة الرئة بشكل كامل، عندما يكون بوا مشغولاً بتناول وجبة خفيفة، لا يزال بإمكان الجزء الخلفي من الرئة سحب الهواء عبر الأنسجة والسماح بحدوث تبادل الغازات. «حتى لو لم تتمكن رئتك الأمامية من التحرك، أو حتى إذا سحقها شيء ما، فلا يزال بإمكانك امتصاص الهواء من خلاله. وبعد ذلك، من خلال القيام بذلك، لا تزال تسحب الهواء الأكسجين من خلال أنسجة الأوعية الدموية الخاصة بك».

اكتشف الفريق أن بواس المضيق استخدم طريقة التنفس الفريدة هذه عن طريق وضع أصفاد ضغط الدم على بوا البالغين في مختبرهم، لتقييد حركة بعض أضلاع الثعابين. استخدم الفريق عدة تقنيات لقياس تدفق الهواء داخل وخارج رئتي الثعابين والنشاط الكهربائي للعضلات المختلفة. كما استخدموا تقنية تسمى «إعادة بناء الأشعة السينية للمورفولوجيا في الحركة» (XROMM) لتتبع كيفية تحرك أضلاع الثعابين، في الوقت الفعلي.

تضمن استخدام XROMM وضع علامات معدنية صغيرة على بعض أضلاع الثعابين ثم مسح الحيوانات من الجانب ومن الأعلى أثناء تحركها. من خلال الجمع بين الصور المأخوذة من كلا الوجهتين، التقط الفريق كيفية تحرك الأضلاع في ثلاثة أبعاد وإنشاء نماذج مفصلة للقفص الصدري المتحرك.

«الدراسة الجديدة تلتقط بشكل جيد للغاية كيف تتغير حركة أضلاع بواس استجابة لكفة ضغط الدم، التي تضغط على الحيوان من جميع الجهات»، قال بينينغ. ومع ذلك، عندما يقيد الثعبان حيوانًا فعليًا، فإن جانب الثعبان الذي يتلامس مع الفريسة «ربما يقوم بمعظم العمل عن طريق ممارسة القوة»، في حين أن الجانب الآخر من الثعبان قد يكون أقل ضغطًا، بالمقارنة، لاحظ الخبير. وبالنظر إلى المستقبل، قال كابانو إنه مهتم بدراسة كيف تحرك البواوالثعابين الأخرى أضلاعها خلال سلوكيات ديناميكية مختلفة، مثل الانزلاق.

استمر في القراءة:

بسبب الاحترار العالمي، تعشش الطيور في وقت سابق.