يغوص خلد الماء في المياه العكرة لأحد الأنهار الأسترالية، ويغلق عينيه وأذنيه وفتحات أنفه منذ وجوده على سطح الماء.
وتحت الماء، لا يستطيع رؤية شيء أو سماع شيء أو شم الروائح. ومع ذلك، يأكل خلال ليلة واحدة كمية من الطعام تقترب من وزن جسمه نفسه.
ويعثر خلد الماء على فرائسه باستخدام منقاره.
منقار أكثر تعقيدا مما يبدو
خلد الماء ( مصادر الصور: Recraft )
يغطي منقار خلد الماء جلد ناعم رمادي مائل إلى الأسود. وقد يبدو للوهلة الأولى شبيها بمنقار البط، لكنه يختلف عنه من الداخل.
فالبط يشعر من خلال منقاره باللمس فقط، بينما يحتوي جلد منقار خلد الماء على ثلاثة أنواع من المستقبلات الحسية، يصل مجموعها إلى نحو 40 ألف مستقبل.
وللمقارنة، يوجد في كامل جلد الإنسان نحو 200 ألف مستقبل من هذه الأنواع، بينما تتركز عشرات الآلاف منها لدى خلد الماء في منطقة لا تتجاوز مساحة راحة اليد تقريبا.
مستشعرات تلتقط حركة الماء
معظم هذه المستقبلات عبارة عن مستقبلات ميكانيكية.
وتوجد هذه المستقبلات عند أطراف نتوءات صغيرة متحركة تعرف باسم Push-rods.
ويبرز كل نتوء من الجلد وينحرف عند حدوث أدنى حركة في الماء.
ويلتقط المستقبل الموجود في قاعدة النتوء هذا الانحراف ويرسل إشارة إلى الدماغ.
وهكذا تتشكل شبكة حسية قادرة على رصد اضطرابات الماء الناتجة عن مرور الفريسة.
ويصف المتحف الأسترالي للتاريخ الطبيعي هذه الآلية بأن خلد الماء يستطيع الشعور بحركة فريسته من مسافة معينة، من دون الحاجة إلى لمسها.
المجال الكهربائي يحل محل البصر
النوع الثاني من المستقبلات هو المستقبلات الكهربائية.
وفي عام 1986، نشرت مجموعة من العلماء في مجلة Nature نتائج تجارب سلوكية وكهروفسيولوجية أظهرت أن خلد الماء يستجيب للمجالات الكهربائية الضعيفة التي تنتجها أقطاب كهربائية داخل الماء.
وافترض الباحثون أن الحيوان يحدد موقع فرائسه من خلال النشاط الكهربائي الناتج عن تقلصات عضلات الفريسة.
وسجل العلماء إشارات كهربائية صادرة عن مستقبلات منفردة في المنقار استجابة لتفريغات كهربائية ضعيفة.
واستجابت هذه المستقبلات للتيار المستمر والإشارات المتناوبة، لكنها لم تستجب للمؤثرات الميكانيكية ما لم تؤد إلى إلحاق ضرر بالجلد.
ويعني ذلك أن المستقبلات الكهربائية تشكل نظاما حسيا مستقلا وليست جزءا من حاسة اللمس.
كيف يجمع خلد الماء الإشارتين في صورة واحدة؟
تعمل المستقبلات الكهربائية والميكانيكية معا.
وفي عام 2003، نشر أوفه بروسكه وزملاؤه مراجعة علمية في مجلة Comparative Biochemistry and Physiology، وصفوا فيها آلية مهمة.
فالمستقبلات الكهربائية موزعة على المنقار في صفوف تمتد على محور من الأنف نحو مؤخرة الرأس، بينما تتوزع المستقبلات الميكانيكية بصورة أكثر انتظاما.
وتصل الإشارات الصادرة عن النظامين إلى المنطقة نفسها في الدماغ، وهي القشرة الحسية الجسدية.
كما تستقبل بعض الخلايا العصبية في هذه القشرة إشارات من النوعين معا.
ويمنح هذا التداخل خلد الماء ميزة مهمة.
فالمستقبلات الميكانيكية تكشف أن الفريسة تتحرك، بينما تكشف المستقبلات الكهربائية أنها كائن حي.
ويسمح الفرق في زمن وصول الإشارتين إلى الدماغ بتحديد المسافة التي تفصل خلد الماء عن هدفه.
لماذا يهز خلد الماء رأسه أثناء الصيد؟
أثناء البحث عن الطعام، يحرك خلد الماء رأسه بصورة مميزة من جانب إلى آخر.
وتساعد هذه الحركة الحيوان على مقارنة قوة الإشارات القادمة من المستقبلات الكهربائية الموجودة في مناطق مختلفة من المنقار، وبالتالي تحديد اتجاه الفريسة.
حدود حساسية المستقبلات الكهربائية
يبلغ حد حساسية المستقبلات الكهربائية لدى خلد الماء نحو 50 ميكروفولت لكل سنتيمتر.
وهو مجال كهربائي ضعيف للغاية.
وللمقارنة، تقع المجالات الكهربائية التي تنتجها عضلات اللافقاريات الصغيرة ضمن النطاق نفسه تقريبا.
ويستطيع خلد الماء التقاط هذه الإشارات من دون الحاجة إلى ملامسة الفريسة مباشرة.
وعندما قدم العلماء في التجارب إشارات داخل الماء تحاكي المجالات الكهربائية الناتجة عن فريسة تهرب، استدار خلد الماء باتجاه مصدر المؤثر.
وكانت الاستجابة موجهة، إذ كان الحيوان أكثر دقة في تحديد مصدر الإشارة على أحد المحاور مقارنة بمحور آخر.
وتفسر هذه اللامساواة في الحساسية كيف يستطيع خلد الماء تحديد موقع فريسته في المياه العكرة، حيث تصبح الرؤية غير مفيدة.
منقار يحل محل حاسة البصر
يمثل منقار خلد الماء مثالا نادرا على عضو حسي يمكنه أن يعوض عن الرؤية أثناء البحث عن الطعام.
فالمستقبلات الميكانيكية تلتقط حركة الفريسة، والمستقبلات الكهربائية تؤكد أنها كائن حي، بينما يجمع الدماغ تدفق الإشارات من النظامين في صورة واحدة.
وهكذا لا يعود الظلام الكامل أو عكارة المياه عائقا أمام خلد الماء أثناء الصيد.