إذا كنت قد نظرت حقًا إلى كيفية تناول طيور النحام ، فأنت تعرف كم هو غريب. إنهم يبتلعون رؤوسهم المقلوبة في الماء ويفعلون نوعًا من تشا تشا وهم في طريقهم عبر المياه الضحلة ، وقشريات صغيرة من الفلتر ، والحشرات ، والطحالب المجهرية وغيرها من اللقاحات المائية الصغيرة.
يتذكر فيكتور أورتيغا جيمينيز ، عالم الأحياء التكاملي في جامعة كاليفورنيا ، بيركلي ، أنه مفتون بهذا السلوك في المرة الأولى التي رآها في عام 2019 ، خلال رحلة مع زوجته وطفله إلى حديقة حيوان أتلانتا. منذ ذلك الحين ، كان يتساءل ماذا كان ، بالضبط ، يحدث تحت السطح.
وقال: “بدت الطيور جميلة ، لكن السؤال الكبير بالنسبة لي كان ،” ما الذي يحدث مع آليات الهيدروديناميكية المشاركة في تغذية مرشح فلامنغوس؟ “
في الوطن ، فوجئ بعدم إيجاد أي تفسير في الأدب العلمي – لذلك قرر إنتاج واحد نفسه. عدة سنوات من البحث الدقيق في وقت لاحق ، وصل هو وزملاؤه إلى اكتشاف مفاجئ ، وصف الاثنين في وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم. وجدوا أن Flamingos هي الحيوانات المفترسة النشطة التي تسخر فيزياء كيف يتدفق الماء لاكتساح الفريسة وتحويلها مباشرة إلى أفواههم.
وقال الدكتور أورتيغا جيمينيز: “نحن نتحدى فكرة أن فلامنغوس مجرد مغذيات مرشح سلبية”. “مثلما تنتج العناكب شبكات ، تنتج فلامنغوس دوامات.”
شمل متعاونو الدكتور أورتيغا-جيمينيز ثلاثة فلامينغوس التعاونية بشكل استثنائي من حديقة حيوان ناشفيل: ماتي ومارتي وكايين. قام سكان حديقة الحيوان بتدريب الطيور على إطعام حاوية واضحة ، مما سمح للباحثين بتسجيل ما كان يحدث باستخدام الكاميرات عالية السرعة والأساليب الديناميكية السوائل. قام العلماء بإنشاء فقاعات الأكسجين وأضافوا جزيئات الطعام لقياس وتصور تدفق الماء كما تتغذى الطيور. بعد الملاحظات الأولية مع الطيور الحية ، بنى الفريق نموذجًا ثلاثي الأبعاد لرأس فلامنغو واستخدمه لاستكشاف الميكانيكا الحيوية للطيور بدقة.
وجدوا ، وجدوا ، وسرعان ما تراجع عن رؤوسهم أثناء إطعامها. كل من هذه الحركات تخلق دوامة تشبه الإعصار ورفع الجسيمات من القاع باتجاه سطح الماء. كشفت مزيد من الملاحظة والتجارب مع المنقار الميكانيكي أن الثرثرة ، التي يصفق فيها طيور النحام بسرعة مناقيرها بينما يتم رفع رؤوسهم ولكنها لا تزال تحت الماء ، هي المسؤولة عن التسبب في أن المتسابقين المصغرين يتدفقون مباشرة نحو أفواه الطيور ، مما يساعدهم على التقاط فريسة. كانت منقارها المنحنى على شكل حرف L أمرًا بالغ الأهمية لتوليد الدوامات وإعادة تدوير الدوامات أثناء تغذيتها على سطح الماء ، وتجني مكافآت تلك التدفقات المهندسة.
وقال الدكتور أورتيجا جيمينيز ، “النتيجة المذهلة” ، هي ما تفعله الطيور بأقدامهم ، والتي استكشفها الباحثون باستخدام قدم فلامنغو الميكانيكية والنمذجة الحسابية. أنتجت الحركة الشبيهة بالرقص لملاحق الويب الخاصة بهم تحت الماء المزيد من الدوامات التي دفعت جزيئات إضافية نحو أفواه انتظار الطيور أثناء ساقها رأسًا على عقب في الماء. وقال الدكتور أورتيغا جيمينيز إن هذه النتائج مجتمعة تشير إلى أن فلامنغوس “آلات التغذية الفائقة للغاية التي تستخدم جسدها بالكامل للتغذية”.
أشاد Sunghwan Jung ، عالم الفيزياء الحيوية في جامعة كورنيل التي لم تشارك في الدراسة ، بالعمل لكونه “مظاهرة متميزة لكيفية السيطرة على الشكل البيولوجي والحركة السائل المحيط بتقديم دور وظيفي”.
وافق أليخاندرو ريكو-جويفارا ، عالم الأحياء التطوري في جامعة واشنطن ، سياتل ، أيضًا غير المشارك في العمل ، على أن الورقة الجديدة تضع فكرة أن النحام السلبية في طريقة تصفية تغذية. وقال: “كانت هناك العديد من الفرضيات المحيطة بكيفية عمل فواتيرهم الغريبة ، لكن حتى وقت قريب لم يكن لدينا الأدوات اللازمة لدراستها”.
بالإضافة إلى حل هذا الغموض والكشف عن “طريقة متطورة بشكل فريد لالتقاط فريسة صغيرة ومراوغة” ، تابع ، أن البحث يشير إلى سبب تطوري آخر للقدمين المليئة بالحيوية في الطيور ، إلى جانب كونها مجرد مجاذيف جيدة.
الآن بعد أن تم إرضاء فضول الدكتور أورتيغا-جيمينيز بشأن ديناميات السوائل التي تم تصويرها في فلامنغو ، فإنه يخطط لتحويل انتباهه إلى ما يجري داخل منقار الطيور أثناء التغذية. وقال إن مثل هذه النتائج قد تؤدي في النهاية إلى تقنيات مستوحاة من الحيوية التي تلتقط أشياء مثل الطحالب السامة أو البلاستيك الدقيق.
“ما هو في قلب تغذية المرشح في فلامنغوس؟” قال. “نحن كعلماء نريد أن نفهم شكل ووظيفة هذه الطيور الرائعة والغامضة أثناء تفاعلها مع بيئة السوائل الخاصة بهم.”
