خلاصه مقاله:

  • در هر جمعیت، درصد کمی از حیوانات دارای قطب‌نمای معیوب هستند که در شرایط عادی راه را گم می‌کنند، اما در صورت وارونگی قطب‌ها، آنها تنها کسانی هستند که مسیر درست را پیدا می‌کنند.
  • حیوانات مهاجر از چندین نشانه همزمان برای جهت‌یابی استفاده می‌کنند؛ بنابراین اگر یک نشانه از بین برود، نشانه‌های دیگر جای آن را می‌گیرند.
  • وارونگی قطب‌ها هزاران سال طول می‌کشد، بنابراین نسل‌های متوالی حیوانات فرصت کافی برای تطابق ژنتیکی با شرایط جدید را دارند.

میدان مغناطیسی زمین، مانند سپری نامرئی، نه تنها از ما در برابر بادهای خورشیدی محافظت می‌کند، بلکه قطب‌نمایی طبیعی برای بسیاری از گونه‌های جانوری است. آنها از این میدان برای پیدا کردن مسیر مهاجرت، بازگشت به زادگاه و حتی شکار استفاده می‌کنند. اما زمین در طول تاریخ خود، بارها شاهد وارونگی قطب‌های مغناطیسی بوده است. یعنی جایی که امروز قطب شمال مغناطیسی است، روزگاری قطب جنوب بوده و بالعکس. آخرین وارونگی کامل حدود ۷۸۰,۰۰۰ سال پیش رخ داده است.

این پدیده، سوالی اساسی را مطرح می‌کند: اگر قطب‌ها جابه‌جا شوند، حیواناتی که برای بقا به این قطبنمای طبیعی وابسته‌اند، چگونه می‌توانند زنده بمانند؟

پروفسور اریک وارنت، زیست‌شناس دانشگاه لوند سوئد، یکی از دانشمندانی است که به دنبال پاسخ این پرسش بوده است. او در گفت‌وگو با وب‌سایت علمی آی‌اف‌ال‌ساینس، این مسئله را یک «سوال کلاسیک و قدیمی» در حوزه تخصصی خود توصیف می‌کند و معتقد است که اگرچه نمی‌توان به طور قطعی به آن پاسخ داد، می‌توان براساس دانش فعلی، حدس‌های منطقی زد.

وارنت برای یافتن پاسخ، یکی از شگفت‌انگیزترین مهاجرت‌های حیوانات را مطالعه کرده است: شب‌پره بوگونگ استرالیا. این شب‌پره‌ها، سالانه مسافتی حدود ۹۶۵ کیلومتر را به سوی کوه‌های استرالیا پرواز می‌کنند تا در غارهای مرتفع و خنک، از گرمای تابستان در امان بمانند.

وارونگی قطب‌ها رویدادی ناگهانی و فاجعه‌بار نیست

نکته‌ی جالب اینجاست که هر شب‌پره، فقط یک بار این مسیر را طی می‌کند و این حشرات کوچک، برخلاف بسیاری از حیوانات مهاجر، نه از راهنمایی شب‌پره‌های مسن‌تر و باتجربه استفاده می‌کنند و نه مسیرهایی تکراری و آشنا را دنبال می‌کنند. هر شب‌پره‌، برای اولین و آخرین بار، این سفر را به تنهایی و بدون هیچ الگوی قبلی انجام می‌دهد.

وارنت ثابت کرده است که شب‌پره‌های استرالیایی برای جهت‌یابی، هم از میدان مغناطیسی و هم از درخشان‌ترین بخش کهکشان راه شیری استفاده می‌کنند. اما اگر میدان مغناطیسی تغییر کند، این حشرات کوچک با چه چالشی روبرو می‌شوند؟

اگرچه امکان مطالعه‌ی مستقیم این پدیده وجود ندارد، وارنت سه دلیل اصلی را برای خوش‌بینی نسبت به بقای گونه‌های مهاجر ارائه می‌دهد:

۱. قدرت انتخاب طبیعی و جهش‌های ژنتیکی: وارنت توضیح می‌دهد که در هر جمعیت بزرگی از حیوانات، احتمالاً درصد بسیار کمی از آنها به طور ژنتیکی دارای قطبنمای مغناطیسی «معیوب» هستند. در شرایط عادی، این حیوانات مسیر خود را گم کرده و می‌میرند. اما در صورت وارونگی قطب‌ها، ناگهان همین حیوانات با قطب‌نمای متفاوت، تنها کسانی خواهند بود که مسیر درست را پیدا می‌کنند. آنها به سرعت تولیدمثل کرده و جایگاه خالی را پر می‌کنند. این فرآیند به ویژه در گونه‌هایی با نسل‌های کوتاه، مانند حشرات، بسیار سریع رخ می‌دهد.

۲. استفاده از نشانه‌های چندگانه برای جهت‌یابی: وارنت بر این نکته تأکید می‌کند که حیوانات مهاجر به ندرت به یک نشانه (مثلاً میدان مغناطیسی) تکیه می‌کنند. آنها سیستم جهت‌یابی چندحسی دارند که از ترکیب نشانه‌های مختلفی مانند موقعیت خورشید و ستارگان (نشانه‌های بصری) و حتی بوها استفاده می‌کند.

اگر یک نشانه، مانند میدان مغناطیسی، دچار اختلال شود یا غیرقابل اعتماد گردد، حیوان می‌تواند به سرعت به سراغ سایر نشانه‌ها رفته و مسیر خود را پیدا کند، بدون اینکه توانایی جهت‌یابی خود را به طور جدی از دست بدهد. تحقیقات وارنت روی شب‌پره‌های بوگونگ نشان داد که در شب‌های ابری که کهکشان دیده نمی‌شود، شب‌پره‌ها به میدان مغناطیسی متکی هستند، اما در شب‌های صاف، از هر دو نشانه استفاده می‌کنند.

۳. تغییر تدریجی؛ فرصتی برای تطابق: برخلاف تصور عموم که وارونگی قطب‌ها را رویدادی ناگهانی و فاجعه‌بار تصور می‌کنند، وارنت توضیح می‌دهد که این فرآیند معمولاً هزاران سال (و گاهی تا ۸۰,۰۰۰ سال) طول می‌کشد.

همین تغییر تدریجی، به نسل‌های متوالی حیوانات فرصت می‌دهد تا خود را با شرایط جدید وفق دهند و به طور ژنتیکی، قطب‌نمای مغناطیسی خود را تنظیم کنند. حتی اگر تغییر در مقیاس چند قرن رخ دهد، برای انتخاب طبیعی و تقویت روش‌های جایگزین جهت‌یابی زمان کافی وجود دارد.

بیشتر بخوانید

وارنت برای ادامه‌ی تحقیقاتش، یک برنامه‌ی پژوهشی جذاب در نظر دارد. او قصد دارد درون یک افلاکنما (سالن گنبدی‌شکلی که آسمان شب را شبیه‌سازی می‌کند)، با استفاده از آهنرباهای بسیار قوی، یک میدان مغناطیسی محلی و کاملاً مخالف با میدان مغناطیسی زمین ایجاد کند.

سپس شب‌پره‌های بوگونگ را در شرایطی قرار می‌دهد که دو نشانه‌ی اصلی آنها برای جهت‌یابی، یعنی میدان مغناطیسی و کهکشان راه شیری، با یکدیگر در تضاد و تناقض باشند. به این ترتیب، می‌تواند مشاهده کند که شب‌پره‌ها در چنین شرایط سردرگم‌کننده‌ای، به کدام یک از این دو حس بیشتر اعتماد می‌کنند و این پاسخ، می‌تواند درک ما را از نحوه‌ی اولویت‌دهی حیوانات به نشانه‌های مختلف عمیق‌تر کند.

شب‌پره‌های استرالیایی برای جهت‌یابی، هم از میدان مغناطیسی و هم از درخشان‌ترین بخش کهکشان راه شیری استفاده می‌کنند

با‌این‌حال، تحقیقات بنیادی مانند مورد وصف شده، که مستقیماً به نجات جان انسان‌ها کمک نمی‌کنند، معمولاً با مشکل بودجه روبرو هستند. به گفته‌ی وارنت، او از هیچ محقق دیگری که آزمایش مشابهی روی حیوانات دیگر انجام داده باشد، اطلاعی ندارد. دلیل آن هم دشواری فنی و هم هزینه‌های بالای چنین آزمایش‌هایی است. شاید برای تأمین بودجه، محققان مجبور شوند به روش‌های خلاقانه‌تری مانند جذب سرمایه‌گذاران خصوصی روی آورند.

به طور خلاصه، پرسش از چگونگی بقای حیوانات مهاجر در هنگام وارونگی قطب‌های مغناطیسی، هنوز یک معمای علمی حل‌نشده است. اما دانشمندانی مانند اریک وارنت، با ترکیب مشاهدات میدانی، آزمایش‌های خلاقانه و استدلال‌های تکاملی، چارچوبی منطقی برای درک این پدیده ارائه داده‌اند. پاسخ نهایی احتمالاً شامل ترکیبی از هر سه عامل مذکور است و شاید تا زمانی که یک وارونگی واقعی رخ ندهد و امکان مطالعه‌ی مستقیم آن فراهم نشود، در هاله‌ای از ابهام باقی بماند. اما آنچه مسلم است، قدرت شگفت‌انگیز طبیعت در تطابق با تغییرات بزرگ است.