يمكن للطيور المحلقة مثل النسور والصقور، أن تبقى عاليا في الهواء مدة طويلة، ونادرا ما ترفرف بأجنحتها. إنها تنزلق على طول تيارات الهواء الصاعدة بطريقة أذهلت البشر والعلماء عدة قرون.
وفي دراسة جديدة نشرت في مجلة نيتشر العلمية يوم 12 يونيو/حزيران الماضي، أفاد فريق بحثي دولي لأول مرة أن الطيور المحلقة تستخدم رئتيها لتعزيز طيرانها بطريقة تطورت مع الوقت.
وعلى عكس رئتي الثدييات، تقوم رئة الطيور بأكثر من مجرد تسهيل التنفس، إذ يعتقد الباحثون أن الكيس المملوء بالهواء داخل رئتيها يزيد من القوة المستخدمة لتشغيل عضلات الطيران أثناء عملية الطيران.
اكتشاف الجيوب الهوائية
وقالت الباحثة الرئيسية في الدراسة “إيما شانشر”، وهي باحثة في علم الأحياء التطورية بجامعة فلوريدا في الولايات المتحدة: إن العلماء توصلوا من قبل إلى معرفة العلاقة الوظيفية بين التنفس والحركة، لكنّ النتائج التي توصلت إليها الدراسة الجديدة تثبت أن العكس صحيح أيضا في بعض الأنواع.. “لقد أظهرنا أن أحد مكونات الجهاز التنفسي يُعدّل ويؤثر في أداء جهاز الطيران في الطيور المحلقة التي تستخدم رئتيها لتعديل الميكانيكا الحيوية لعملية الطيران”.
وتضيف شانشر في حديث مع “الجزيرة نت”، أن عملية التنفس تختلف بين الثدييات والطيور؛ فبينما تتمتع رئات الثدييات بالمرونة ويتدفق الهواء إلى الداخل والخارج على طول نفس المسار، فإن الطيور تتنفس بشكل مختلف، مع رئة ثابتة حيث يُضخ الهواء عبرها في اتجاه واحد ثابت عن طريق سلسلة من الجيوب الهوائية التي تشبه البالون، وتتوسع هذه الجيوب وتنكمش ويتفرع منها العديد من الامتدادات الصغيرة التي تسمى الرتوج.
وفقا للباحثين، فإن وظائف هذه الرتوج ليست مفهومة جيدا، ولكن اكتشاف الكيس الهوائي الفريد -والمعروف باسم الرتج تحت الصدري- حدث عن طريق الصدفة، فأثناء دراسة الأشعة المقطعية للصقور ذات الذيل الأحمر، لاحظ الباحثون انتفاخا كبيرا بين اثنتين من عضلات طيران الطائر، وقاد ذلك الفريق إلى الافتراض بأن الرتج تحت الصدري قد يكون مهما لميكانيكا الارتفاع.
ومسح الباحثون 68 نوعا من الطيور، ووجدوا الكيس الهوائي في جميع الطيور المحلقة، رغم غيابه في الطيور غير المحلقة.
ويشير هذا النمط التطوري بقوة إلى أن هذا الهيكل الفريد له أهمية وظيفية في الطيران المرتفع، وفقا للبيان الصحفي المنشور على موقع جامعة فلوريدا.
نموذج حاسوبي
لفهم كيفية تأثير الكيس الهوائي للرتج تحت الصدري على الطيران، استخدم الفريق البحثي نماذج رقمية لدراسة تأثير الكيس الهوائي على العضلة الصدرية في الصقور، وأظهرت النماذج أن كيس الهواء يزيد من ذراع الرافعة للعضلة الصدرية، وهذا يساعد الطيور المحلقة على إبقاء أجنحتها في وضع أفقي ثابت.
وكشف المزيد من التحليل أن العضلة الصدرية في الطيور المحلقة تختلف بشكل كبير عن تلك الموجودة في الطيور غير المحلقة، مما يحسّن توليد القوة.
تقول شانشر: “جزء مما يجعل هذا الاكتشاف مهما هو أنه يعيد تشكيل طريقة تفكيرنا في التفاعل بين الحركة والتنفس. علمنا من الدراسات السابقة أن الحركة، مثل الجري أو رفرفة الجناح، تعزز تهوية الرئة، لكننا الآن أظهرنا العكس، فالرئة قادرة أيضا على تعديل الطريقة التي تعمل بها الحركة لدى الطيور المحلقة بشكل أساسي”.
واستبعد الفريق الوظائف المحتملة الأخرى للكيس الهوائي من خلال مراقبة الأشعة المقطعية لصقر حي أحمر الذيل ومخدر في أثناء تنفسه، ووجدوا أن الصقر يمكنه أن يطوي الكيس الهوائي طواعية ويستمر في التنفس، ويمكنه أيضا فتحه وإغلاقه بشكل مستقل.
