ملاحة الحيوانات

جامعة أولدنبورغ: ملاحة الحيوانات

ناشيونال جيوغرافيك: ملاحة الحيوانات (موارد للمعلمين)

الآليات

وفي هذا الصدد، اقتُرحت آليات كثيرة من آليات الإدراك المكاني لتفسير ملاحة الحيوانات، وثمة أدلة على عدد منها. وكثيرًا ما اضطر الباحثون إلى نبذ أبسط الفرضيات؛ فبعض الحيوانات مثلًا قادر على الملاحة في ليلة مظلمة غائمة لا تظهر فيها المعالم ولا الإشارات السماوية كالشمس أو القمر أو النجوم. وفيما يلي وصف للآليات الرئيسية المعروفة أو المفترضة واحدة تلو الأخرى.

وفي السياق ذاته، استهلّ لوكلي كتابه Animal Navigation (ملاحة الحيوانات) بهذه الكلمات:

الشم

من جهة ثانية، وقد تكون الإشارات الشمية مهمة لدى السلمون، المعروف بعودته إلى النهر ذاته الذي فقس فيه. ويورد لوكلي أدلة تجريبية على أن أسماكًا مثل المنوة قادرة على التمييز بدقة بين مياه الأنهار المختلفة. وقد يستعين السلمون بحاسته المغناطيسية للملاحة حتى يبلغ جوار نهره، ثم يستعين بالشم لتمييز النهر من مسافة قريبة.

في هذا الإطار، اقتُرحت آليةً ممكنة لدى الحمام. إذ يرى نموذج «الفسيفساء» الذي وضعه بابي أن الحمام يبني خريطة ذهنية للروائح في منطقته ويتذكرها، فيتعرف على مكانه من الرائحة المحلية. أما نموذج «التدرّج» الذي وضعه فالراف فيرى أن ثمة تدرّجًا ثابتًا واسع النطاق للروائح يظل مستقرًا لفترات طويلة. فإذا وُجد تدرّجان أو أكثر من هذا النوع في اتجاهات مختلفة، أمكن للحمام أن يحدد موضعه في بُعدين من خلال شدة الروائح. غير أنه ليس من الواضح أن مثل هذه التدرجات المستقرة موجودة. وقد وجد بابي فعلًا أدلة على أن الحمام الفاقد لحاسة الشم (العاجز عن تمييز الروائح) كان أقل قدرة بكثير على تحديد الاتجاه والملاحة من الحمام السليم، ومن ثم يبدو أن للشم أهمية في ملاحة الحمام. لكن ليس من الواضح كيف تُستعمل الإشارات الشمية.

التوجه بسماء الليل

وعلى صعيد آخر، في تجربة رائدة، بيّن لوكلي أن طيور الهازجة، حين وُضعت في قبة فلكية تعرض سماء الليل، اتجهت نحو الجنوب؛ وحين أُديرت سماء القبة الفلكية فيما بعد ببطء شديد، حافظت الطيور على اتجاهها بالنسبة إلى النجوم المعروضة. ويلاحظ لوكلي أن الطيور تحتاج، كي تهتدي بالنجوم، إلى «سُدس ومقياس زمن» معًا: أي إلى قدرة فطرية على قراءة أنماط النجوم والاهتداء بها، وهو ما يتطلب كذلك ساعة دقيقة لمعرفة الوقت من اليوم.

من جهة ثانية، وفي سنة 2003، تبيّن أن جعل الروث الأفريقي يهتدي مستعينًا بأنماط الاستقطاب في ضوء القمر، ليكون أول حيوان يُعرف باستعماله ضوء القمر المستقطب في التوجه. وفي سنة 2013، تبيّن أن خنافس الروث قادرة على الملاحة حين لا يظهر إلا درب التبانة أو عناقيد من النجوم الساطعة، لتكون خنافس الروث الحشرات الوحيدة المعروفة التي تتوجه بالمجرة.

المعالم المحفوظة في الذاكرة

علاوةً على ذلك، تستطيع حيوانات منها الثدييات والطيور والحشرات، كالنحل والدبابير (إلف الرمال (Ammophila) وإلق (Sphex))، أن تتعلم المعالم الموجودة في بيئتها وأن تستعين بها في الملاحة.

آثار النشاط البشري

كذلك، قد تُضعف مبيدات النيونيكوتينويد قدرة النحل على الملاحة. فقد كان النحل المعرّض لمستويات منخفضة من الثياميثوكسام أقل ميلًا إلى العودة إلى مستعمرته، إلى حد يكفي لتهديد بقاء المستعمرة.

• انظر كذلك
• هجرة الحيوانات
• سباق السلمون
• ملاحظات
• المراجع
• المصادر
• للاستزادة
• وصلات خارجية
• هاو ستاف ووركس: ملاحة الحيوانات

من جهة ثانية، ويجذب التلوث الضوئي الحيوانات المحبة للضوء، أي تلك التي تتبع الضوء، ويربك توجهها. فمن ذلك أن صغار السلاحف البحرية حديثة الفقس تتبع الضوء الساطع، ولا سيما الضوء المائل إلى الزرقة، فتضطرب ملاحتها. ويمكن بسهولة ملاحظة اضطراب ملاحة العث حول المصابيح الساطعة في ليالي الصيف، إذ تتجمع الحشرات حول هذه المصابيح بكثافات عالية بدلًا من أن تسلك طريقها على نحو طبيعي.

التوجه بالشمس

من جانب آخر، وتستعين الفراشات الملكية بالشمس بوصلةً ترشدها في هجرتها الخريفية نحو الجنوب الغربي من كندا إلى المكسيك.

من جهة ثانية، تستطيع بعض الحيوانات الملاحة مستعينةً بإشارات سماوية كموضع الشمس. ولمّا كانت الشمس تتحرك في السماء، فإن الملاحة بهذه الوسيلة تتطلب كذلك ساعة داخلية. ويعتمد كثير من الحيوانات على ساعة كهذه للحفاظ على نظمها اليوماوي. ومن الحيوانات التي تتوجه بالبوصلة الشمسية الأسماك والطيور والسلاحف البحرية والفراشات والنحل وحيوانات الشبدوعية والزواحف والنمل.

علاوةً على ذلك، وحين تُنقل حيوانات الشبدوعية (مثل الطلتروس القافز) إلى أعلى الشاطئ، تهتدي بسهولة إلى طريق عودتها نزولًا نحو البحر. وقد تبيّن أن ذلك لا يجري بمجرد النزول مع انحدار الأرض أو التوجه نحو مرأى البحر أو صوته. فقد عُوّدت مجموعة منها على دورة ليل ونهار تحت إضاءة اصطناعية، ثم عُدّل توقيت هذه الدورة تدريجيًا حتى صار متخالفًا مع الدورة الطبيعية بمقدار 12 ساعة. ثم وُضعت على الشاطئ في ضوء الشمس الطبيعي، فابتعدت عن البحر صاعدةً الشاطئ. ودلّت التجربة على أن هذه الحيوانات تستعين بالشمس وبساعتها الداخلية في تحديد وجهتها، وعلى أنها كانت قد تعلّمت الاتجاه الفعلي نزولًا نحو البحر على شاطئها بعينه.

من جهة ثانية، وأظهرت تجارب على طيور جلم ماء مانكس أنها حين تُطلَق «تحت سماء صافية» بعيدًا عن أعشاشها، تحدد اتجاهها أولًا ثم تطير في الاتجاه الصحيح. أما إذا كانت السماء ملبدة بالغيوم وقت إطلاقها، فإنها تحلّق في دوائر.

تكامل المسار

من جانب آخر، ومنذ مقالة داروين On the Origins of Certain Instincts (في أصول بعض الغرائز) (المقتبسة أعلاه) سنة 1873، تبيّن أن لتكامل المسار أهمية في ملاحة حيوانات منها النمل والقوارض والطيور. وحين لا يتاح البصر (ومن ثم الاستعانة بالمعالم المحفوظة في الذاكرة)، كما هي الحال حين تتنقل الحيوانات في ليلة غائمة، أو في عرض المحيط، أو في مناطق تكاد تخلو من المعالم كالصحارى الرملية، فلا بد لتكامل المسار من أن يعتمد على إشارات ذاتية المنشأ (idiothetic) صادرة من داخل الجسم.

علاوةً على ذلك، ويستعين تكامل المسار لدى الثدييات بالجهاز الدهليزي، الذي يرصد التسارع في الأبعاد الثلاثة، إلى جانب الإشارات الحركية الصادرة (efference copy)، إذ يُعلم الجهاز الحركي بقية الدماغ بالحركات التي أُمر بها، والتدفق البصري، إذ يُعلم الجهاز البصري بمدى سرعة مرور العالم المرئي أمام العينين. وقد تُدمج كذلك لدى حيوانات بعينها معلومات من حواس أخرى كالرصد بالصدى والاستقبال المغناطيسي. ويتولى الحُصين، وهو جزء من الدماغ، دمجَ الحركة الخطية والزاوية لترميز الموضع النسبي للثدييّ في المكان.

إضافةً إلى ذلك، وتُظهر دراسات أجراها فينر على (Cataglyphis bicolor) كفاءة تكامل المسار في تحديد وجهة الحركة (بالضوء المستقطب أو بموضع الشمس) وفي حساب المسافة (برصد حركة الأرجل أو التدفق البصري).

من جانب آخر، ويقول ديفيد ريديش إن «التجارب المضبوطة بعناية التي أجراها ميتلشتيت وميتلشتيت (1980) وإتيان (1987) أثبتت على نحو قاطع أن [تكامل المسار لدى الثدييات] نتيجةٌ لدمج إشارات داخلية من الإشارات الدهليزية ومن النسخة الحركية الصادرة».

من جهة ثانية، يُقصد بتقدير الموضع، المعروف لدى الحيوانات عادةً باسم تكامل المسار، تجميعُ إشارات من مصادر حسية مختلفة داخل الجسم، من غير الرجوع إلى معالم بصرية أو خارجية أخرى، لتقدير الموضع بالنسبة إلى نقطة انطلاق معلومة تقديرًا متواصلًا في أثناء السير على مسار ليس مستقيمًا بالضرورة. وإذا نُظر إلى المسألة بوصفها مسألة هندسية، فإن المهمة هي حساب المتجه إلى نقطة الانطلاق بجمع المتجهات الخاصة بكل مرحلة من مراحل الرحلة منذ تلك النقطة.

مستقبلات الجاذبية

وعلى صعيد آخر، تشير دراسات التتبع بنظام التموضع العالمي إلى أن شذوذ الجاذبية قد يؤدي دورًا في ملاحة حمام الزاجل.

حواس أخرى

وعلى صعيد آخر، نظر علماء الأحياء في حواس أخرى قد تسهم في ملاحة الحيوانات. فكثير من الحيوانات البحرية، كالفقمات، قادر على الاستقبال الهيدروديناميكي (hydrodynamic reception)، الذي يمكّنها من تتبع فرائس كالأسماك وصيدها باستشعار الاضطرابات التي يخلّفها مرورها في الماء. كما أن ثدييات بحرية مثل الدلافين، وأنواعًا كثيرة من الخفافيش، قادرة على الرصد بالصدى، الذي تستعين به في رصد الفرائس وفي التوجه باستشعار بيئتها على السواء.

التوجه بالضوء المستقطب

كذلك، تتحسس بعض الحيوانات، ولا سيما الحشرات مثل نحل العسل، استقطابَ الضوء. ويستطيع نحل العسل في الأيام الغائمة أن يستعين بالضوء المستقطب لتقدير موضع الشمس في السماء، بالنسبة إلى الاتجاه البوصلي الذي يعتزم السير فيه. وقد أثبتت أعمال كارل فون فريش أن النحل قادر على أن يحدد بدقة الاتجاه والمسافة من الخلية إلى مصدر الغذاء (وهو عادةً رقعة من الأزهار الحاملة للرحيق). فتعود النحلة الشغالة إلى الخلية وتُعلم الشغالات الأخرى بمسافة مصدر الغذاء واتجاهه بالنسبة إلى الشمس بواسطة الرقصة الاهتزازية. ثم تستطيع النحلات المراقِبة أن تهتدي إلى الغذاء بالطيران المسافة المشار إليها في الاتجاه المحدد، وإن تساءل علماء أحياء آخرون عمّا إذا كانت تفعل ذلك بالضرورة، أم أنها تُحفَّز فحسب على الخروج والبحث عن الغذاء. ومع ذلك، فإن النحل قادر يقينًا على تذكّر موضع الغذاء والعودة إليه بدقة، سواء أكان الطقس مشمسًا (وعندئذ قد تكون الملاحة بالشمس أو بالمعالم البصرية المحفوظة في الذاكرة) أم غائمًا في أغلبه (وعندئذ قد يُستعان بالضوء المستقطب).

وضع العلامات

في هذا الإطار، يُعد فأر الحراج أول حيوان غير بشري رُصد، في البرية وفي ظروف المختبر على السواء، وهو يستعين بمعالم متنقلة في الملاحة. إذ يلتقط في أثناء بحثه عن الطعام أشياء لافتة للنظر، كالأوراق والأغصان الصغيرة، ويوزعها، ثم يستعين بها معالمَ في أثناء الاستكشاف، وينقل هذه العلامات حين ينتهي من استكشاف المنطقة.

البحوث المبكرة

وعلى صعيد آخر، كتب تشارلز داروين سنة 1873 رسالة إلى مجلة نيتشر ذهب فيها إلى أن الحيوانات، ومنها الإنسان، قادرة على الملاحة بتقدير الموضع، حتى وإن توافرت لها حاسة «بوصلة» مغناطيسية والقدرة على الاهتداء بالنجوم:

في هذا الإطار، وفي وقت لاحق من سنة 1873، ردّ جوزيف جون مورفي على داروين، فكتب بدوره إلى نيتشر واصفًا الكيفية التي يعتقد أن الحيوانات تُجري بها تقدير الموضع، وهي ما يُعرف اليوم باسم الملاحة بالقصور الذاتي:

من جانب آخر، ودرس دونالد غريفين (1915–2003) الرصد بالصدى لدى الخفافيش، فأثبت إمكانه، وأن الخفافيش تستعين بهذه الآلية لرصد فرائسها وتتبعها، و«لرؤية» العالم من حولها ومن ثم الملاحة فيه.

في هذا الإطار، ودرس ويليام تينسلي كيتون (1933–1980) حمام الزاجل، فبيّن أنه قادر على الملاحة مستعينًا بالمجال المغناطيسي الأرضي والشمس، فضلًا عن إشارات شمية وبصرية.

من جهة ثانية، وكان رونالد لوكلي (1903–2000) من رواد علم هجرة الطيور، إلى جانب دراسات كثيرة للطيور ضمّها أكثر من خمسين كتابًا. وقد أجرى دراسة دامت اثني عشر عامًا على طيور جلم الماء، ومنها جلم ماء مانكس، مقيمًا في جزيرة النائية. وتقطع هذه الطيور البحرية الصغيرة واحدة من أطول رحلات الهجرة بين الطيور، إذ تبلغ 10,000 كيلومتر، ثم تعود عامًا بعد عام إلى جحر التعشيش ذاته في سكوكهولم. وقد أثار هذا السلوك السؤال عن كيفية ملاحتها.

وفي السياق ذاته، درس كارل فون فريش (1886–1982) نحل العسل الغربي، فبيّن أن النحل قادر على تمييز اتجاه بوصلي مرغوب بثلاث طرق مختلفة: بالشمس، وبنمط استقطاب ضوء السماء الزرقاء، وبالمجال المغناطيسي الأرضي. وأظهر أن الشمس هي البوصلة المفضلة أو الرئيسية، وأن الآليتين الأخريين تُستعملان حين تكون السماء غائمة أو داخل خلية نحل مظلمة.

الاستقبال المغناطيسي

وفي السياق ذاته، تتحسس بعض الحيوانات المجال المغناطيسي الأرضي، ومنها ثدييات مثل الخلد أو الفأرة العمياء (Spalax) وطيور مثل الحمام.

كذلك، ويستعين حمام الزاجل بمعلومات المجال المغناطيسي إلى جانب إشارات ملاحية أخرى. وقد بيّن الباحث الرائد ويليام كيتون أن حمام الزاجل الذي أُزيحت ساعته الداخلية لم يستطع تحديد اتجاهه تحديدًا صحيحًا في يوم مشمس صافٍ، لكنه استطاع ذلك في يوم غائم، مما يوحي بأن الطيور تفضّل الاعتماد على اتجاه الشمس، لكنها تتحول إلى الاستعانة بإشارة المجال المغناطيسي حين لا تكون الشمس ظاهرة. وأكّدت ذلك تجارب بالمغانط: إذ لم يستطع الحمام تحديد اتجاهه تحديدًا صحيحًا في يوم غائم حين شُوّش المجال المغناطيسي.