کوسه‌ها از میدان مغناطیسی زمین مانند قطب‌نما استفاده می‌کنند

هر سال، کوسه‌های سفید بزرگ بیش از ۲۰ هزار کیلومتر را از آفریقای جنوبی به استرالیا سفر می‌کنند و خطی مستقیم در طول اقیانوس ترسیم می‌کنند. آن‌ها هر ساله دور می‌زنند و همین مسیر را برمی‌گردند. هیچ تابلوی خیابانی برای راهنمایی آن‌ها وجود ندارد و در طول بیشتر سفر، هیچ راهنمای پایداری وجود ندارد که آن‌ها بتوانند مسیر خود را تعیین کنند. دما و جریان‌های آب تغییر می‌کند. خورشید هنگام شب غروب می‌کند، ستاره‌ها در طول روز ناپدید می‌شوند. اما کوسه‌ها به راه خود ادامه می‌دهند.

به گزارش وایرد، دهه‌ها است دانشمندان گمان می‌کنند کوسه‌ها باید از میدان مغناطیسی زمین به‌عنوان نوعی نقشه استفاده کنند اما اثبات این موضوع دشوار بوده است زیرا مطالعه‌ی کوسه‌ها بسیار دشوار است. نگه‌داری آن‌ها در اسارت کار آسانی نیست و برخی از گونه‌ها بسیار بزرگ هستند (برای مثال، طول یک کوسه سفید بزرگ می‌تواند به ۶ متر برسد و وزنی بیش از ۹۰۰ کیلوگرم داشته باشد).

طراحی آزمایشی که به اندازه‌ی کافی بزرگ باشد که کوسه‌ها را در محیط آزمایشگاهی کنترل‌شده، مورد بررسی قرار دهد، دشوار است. در مطالعه‌ای که به‌تازگی در مجله‌ی Current Biology منتشر شده است، گروهی از پژوهشگران نحوه‌ی انجام این کار را توصیف کرده‌اند.

برایان کلر، پژوهشگری از دانشگاه ایالتی فلوریدا برای آزمایش تئوری جهت‌یابی مغناطیسی کوسه‌ها، دستگاهی را ساخت که می‌توانست میدان‌های مغناطیسی خاص را شبیه‌سازی کند. او مکعب چوبی ۳ متری ساخت که مخزن بزرگی در مرکز آن قرار داشت و در فواصل دقیقی بیش از ۱۶۰۰ متر مس را به دور معکب پیچید. هنگام اتصال به برق، مس جریان الکتریکی را هدایت کرده و میدان مغناطیسی ایجاد ‌می‌کرد. کلر با تنظیم توان توانست میدان مغناطیسی قوی‌تر یا ضعیف‌تری ایجاد کند و شرایط خاصی را که کوسه‌ها ممکن است در اقیانوس با آن رو‌به‌رو شوند، شبیه‌سازی کرد. اگر کوسه‌ها براساس شدت و زاویه میدان مغناطیسی در جهت خاصی قرار می‌گرفتند، می‌توانست نشانه‌ی این باشد که از این اطلاعات برای درک موقعیت خود روی زمین و پی بردن به اینکه در کدام جهت شنا کنند، استفاده می‌کنند.

از روش فوق برای مطالعه جانوران دیگری مانند لاک‌پشت‌های دریایی استفاده شده است. کلر، نویسنده‌ی مقاله می‌گوید دانشمندان قبلا می‌دانستند کوسه‌ها می‌توانند میدان‌های مغناطیسی را تشخیص دهند، اما این اولین نمونه‌ای است که در آن نشان داده می‌شود که آن‌ها از این توانایی برای درک موقعیت استفاده می‌کنند.

با‌این‌حال، محدودیتی وجود داشت. میدان مغناطیسی مکعب برای پیگیری حرکات رهیاب‌های مشهوری مانند کوسه سفید بزرگ بسیار کوچک بود. کلر می‌گوید: «بنابراین، به‌منظور مطالعه‌ی این حیوانات با این روش، به کوسه‌ای نیاز داشتیم که کوچک باشد اما درعین‌حال مهاجرت کند». او ۲۰ بیل‌کله (گونه‌ای از تیره کوسه سرچکشی) وحشی جوان را انتخاب کرد که طول هر یک کمتر از ۶۰ سانتی‌متر بود. بیل‌کله‌ها هر سال هزاران مایل مهاجرت می‌کنند و بین زیستگاه‌های تابستانی خود در پای‌رودها و خلیج‌های ساحل فلوریدا و خلیج مکزیک که زمستان را در آن می‌گذرانند، رفت‌و‌آمد می‌کنند.

کلر بیل‌کله‌ها را در سه میدان مغناطیسی مصنوعی آزمایش کرد. یکی از میدان‌ها ازنظر زاویه و شدت شبیه میدانی بود که آن‌ها به‌طور طبیعی در فلوریدا با آن مواجه می‌شوند، میدان دوم شبیه میدانی بود که آن‌ها در نقطه‌ی ۶۰۰ کیلومتری جنوب در امتداد مسیر عادی مهاجرت خود با آن رو‌به‌رو می‌شوند و میدان دیگر شبیه نقطه‌ای در ۶۰۰ کیلومتری شمال در تنسی بود که این کوسه‌ها هرگز در آنجا نبوده‌اند.

میدان منطقه محل زندگی کوسه‌ها موجب ایجاد پاسخی ازسوی جانوران نشد. به همین شکل، وقتی آن‌ها درمعرض میدانی قرار گرفتند که شبیه موقعیت شمالی بود، واکنشی نشان ندادند. اما هنگامی که درمعرض میدان مغناطیسی قرار گرفتند که شبیه میدانی بود که ۶۰۰ کیلومتری جنوب با آن مواجه می‌شدند، در موقعیتی قرار می‌گرفتند که سرشان به سمت شمال بود. کلر نتیجه‌گیری کرد که کوسه‌ها از این اطلاعات برای تصمیم‌گیری جهت سفر خود استفاده می‌کنند، به همان روشی که انسان راه‌پیما ممکن است از قطب‌نما استفاده کند. کنت لوهمن، استاد زیست‌شناسی در دانشگاه کارولینای شمالی که در مطالعه نقش نداشت، می‌گوید: «این مطالعه نمایشی جالب و آشکار از این موضوع است که کوسه‌ها از میدان مغناطیسی زمین به‌عنوان نوعی نقشه استفاده می‌کنند».

لوهمن توانایی‌های مشابهی را در ماهی سالمون و لاک‌پشت‌هایی دریایی نشان داده است. او می‌گوید این مطالعه نشان می‌دهد که توانایی جهت‌یابی با استفاده از حس مغناطیسی ممکن است در بین جانوران دریایی که به‌طور فصلی مهاجرت می‌کنند، رایج باشد. لوهمن با مقایسه یاد گرفتن آدرس خانه در کودک انسان با موقعیت‌یابی کوسه‌ها می‌گوید: «این به نوعی معادل این است که کودک خردسالی آدرس خانه خود را یاد می‌گیرد. وقتی کوسه‌ها کوچک هستند، آدرس مغناطیسی پای رود یا خلیج خود را یاد می‌گیرند». این اطلاعات به آن‌ها کمک می‌کند تا حتی پس از هزاران مایل سفر بتوانند برگردند (او فکر می‌کند که آن‌ها ممکن است به این علت به اطلاعات مغناطیسی تنسی پاسخ نداده باشند که خارج از ناحیه‌ای است که می‌شناسند).

ماهی سالمون علاوه‌بر اطلاعات مربوط به میدان مغناطیسی، برای تشخیص منطقه تخم‌ریزی از بو نیز استفاده می‌کند و کوسه‌ها نیز خصوصا در پایان سفرهای خود ممکن است همین کار را انجام دهند. کلر می‌گوید: «فکر می‌کنم برای حرکت در مقیاس کوچک بویایی نقش بزرگی داشته باشد». اما او فکر نمی‌کند که بو به اندازه کافی قدرتمند باشد که آن‌ها را صدها مایل هدایت کند.

لوهمن می‌گوید اینکه جانوران دقیقا چگونه میدان‌های مغناطیسی را احساس می‌کنند، معمایی واقعی است. یک تئوری این است که آن‌ها دارای بلورهای مگنتیت هستند که شمال حقیقی را احساس می‌کند و جایی درون مغز یا سیستم عصبی آن‌ها تعبیه شده است. تئوری دیگر این است که میدان‌های مغناطیسی بر گیرنده‌های موجود در سیستم بینایی آن‌ها تأثیر می‌گذارد و مانند یک هدست واقعیت افزوده، رنگ‌ها یا الگوهای نور را به دید آن‌ها اضافه می‌کند. شاید شمال به‌صورت سایه‌ای قرمزرنگ پدیدار می‌شود و جانور به‌سادگی آن رنگ را دنبال می‌کند.

کوسه‌ها همچنین دارای منافذی در پوزه خود هستند که با آمپول‌های لورنزینی پر شده است که گیرنده‌هایی هستند که جریان‌های الکتریکی را در آب تشخیص می‌دهند. کوسه‌ها با حس الکتریکی ضربان قلب جانوران دیگر، طعمه‌های خود را پیدا می‌کنند. شاید این گیرنده‌ها همچنین میدان مغناطیسی را احساس کرده یا با درک نحوه‌ی تعامل آن‌ها با جریان‌های الکتریکی، به‌طور غیرمستقیم آن‌ها را دریافت کنند. هنوز هیچ‌کس نمی‌تواند در‌این‌باره به‌طور قطعی ادعا کند. لوهمن می‌گوید هیچ دلیلی وجود ندارد که فکر کنیم فقط یک مکانیسم وجود دارد که همه حیوانات از آن استفاده می‌کنند.

مطالعاتی مانند مطالعه کلر از این جهت مهم هستند که کمک می‌کنند تا معمای قدیمی را درمورد چگونگی مهاجرت‌های عظیم کوسه‌ها حل کنیم و به درک بهتری از تأثیر فناوری‌های دریایی روی کوسه‌ها به دست آوریم. کایل نیوتن، زیست‌شناس دانشگاه واشینگتن که به مطالعه این موضوع مشغول است که چگونه لقمه‌ماهی‌ها با استفاده از میدان مغناطیسی موقعیت‌یابی می‌کنند، می‌گوید: «این امر پیامدهای بزرگی برای مدیریت و حفاظت از این گونه‌ها دارد».

درک این مسئله که آیا کوسه‌ها برای جهت‌یابی از میدان مغناطیسی استفاده می‌کنند، خصوصا از این جهت اهمیت دارد که مزارع بادی دریایی درحال فراوان شدن هستند و ممکن است در این میدان‌ها اختلال ایجاد کنند. توربین‌ها انرژی را از باد به برقی تبدیل می‌کنند که ازطریق کابل‌های ریز آب به ساحل فرستاده می‌شود. درست همان‌طور که مکعب کلر از برق برای شبیه‌سازی میدان مغناطیسی زمین استفاده کرد، کابل‌های برق زیر آب نیز میدان‌های مغناطیسی کوچک خود را در اقیانوس ایجاد می‌کنند. این ناهنجاری‌ها می‌تواند حیوانات را سردرگم کند و موجب شود آن‌ها از مسیر درست خود دور شوند یا به محیطی بروند که در آن‌ها طعمه‌ی مناسب آن‌ها وجود ندارد.

البته هنوز مشخص نیست که آیا چنین اختلالاتی واقعا رخ می‌دهد یا خیر. نیوتن می‌گوید این ناهنجاری‌ها کوچک هستند و ممکن است هیچ تأثیری نداشته باشند یا ممکن است برخی جانوران را بیش از دیگران آزار دهند. اما او احساس می‌کند که باید احتمال این موضوع درنظر گرفته شود و درمورد آن مطالعه شود تا به جایی نرسیم که این مهاجرت‌های مهم را از مسیرشان خارج کنیم. نیوتن می‌گوید ازآن‌جا که انسان‌ها نمی‌توانند سیگنال‌های مغناطیسی را احساس کنند، چشم‌پوشی از این موارد برای ما آسان است، اما اگر محرک‌هایی را که جانوران دیگر می‌توانند احساس کنند، درک کنیم، بهتر می‌توانیم مواظب باشیم تا صدمه ماندگاری به آن نشانه‌ها وارد نکنیم.