شيلا باتيك تظبط الساعة لأسرع الحيوانات.

إذا أردت أن تتعلم كيف تلعب لعبة الكركند ,فلدينا بعض منهم هنا. و هي ليست مزحة , بالفعل لدينا. فتعالوا بعد العرض و سأريكم كيف تلعبون الكركند.

حسنا, في الواقع بدأت أعمل مع ما يدعى بقريدس فرس النبي منذ بضعة سنوات لأنهم يصدرون أصوات. هذا تسجيل صنعته لقريدس فرس النبي الموجود على ساحل كاليفورنيا. و بالرغم من أن هذا الصوت رائع جدا, إلا أنه إتضح أن هذا المشروع صعب للغاية. و بينما أنا اصارع لأعرف كيف و لماذا يصدر قريدس فرس النبي أو الستومابود صوتا, بدأت أفكر في أطرافه. و يدعى قريدس فرس النبي بهذا الأسم نسبة إلى سرعوف فرس النبي المصلي, و الذي لديه أطراف سريعة للتغذية. و بدأت أفكر , حسنا ربما يكون من المثير,بينما أستمع إلى أصواتهم, أن أكتشف كيف تقوم تلك الحيوانات بتلك الضربات السريعة جدا. إذن فاليوم سأحدثكم عن ضربة الستومابود الخارقة, وهو ما أعمل عليه بالتعاون مع وايات كورف و روي كالدويل.

إذن, قريدس فرس النبي له نوعان: هناك الطواعن و الكواسر. و هذا هو القريدس الطاعن أو الستومابود الطاعن. و هو يعيش في الرمال و يمسك الأشياء التي تعبر فوقه. بهذه الضربة السريعة هكذا. و لو أبطأناها قليلا, هذل قريدس فرس النبي --نفس الفصيلة-- مسجَّل بمعدا 1000 لقطة في الثانية, و يتم تشغيله ب15 لقطة في الثانية. وكما ترون الإمتداد الرائع للأطراف التي تنتفض لأعلى لتمسك فقط قطعة من القريدس الميت التي وضعتها له. الآن النوع الآخر من قريدس فرس النبي وهو الستومابود الكاسر, و هؤلاء يفتحون الحلزون ليتغذوا. إذن فهذا الأخ هنا يجهز الحلزون ثم يعطيه ضربة محترمة.

(ضحك)

سأشغله مرة أخرى. يحركه في مكانه, يشِّده بأنفه ثم يضرب. و بعد بضعة ضربات ينفتح الحلزون و يأخذ عشائه اللذيذ. إذن فهذه الأطراف الكاسرة الجارحة يمكن أن تطعن بالجزء المدبب في نهايتها, أو أن تحطم بالكعب. و اليوم سأتحدث عن النوع الكاسر من الضربات.

إذن فالسؤال الأول الذي يتبادر إلى الأذهان, حسنا هو ما مدى سرعة حركة هذا الطرف؟ لأنه يتحرك بسرعة رهيبة في هذا الفيديو. و على الفور واجهتني مشكلة. كل واحد من أنظمة التصوير العالية السرعة في قسم الأحياء في بيركلي لم يكن بالسرعة الكافية ليلتقط هذه الحركة. ببساطة لم نستطع إلتقاطها بالفيديو. و لقد وضعني هذا في وضع حرج لمدة طويلة ثم جاء فريق قناة BBC إلى قسم الأحياء, باحثين عن سبق جديد عن تكنولوجيا حديثة في علم الأحياء. فعقدنا إتفاقية قلت." حسنا إذا قمتم أنتم بتأجير نظام التصوير العالي السرعة الذي يستطيع إلتقاط هذه الحركة, يمكنكم تصويرنا و نحن نجمع البيانات." و صدق أولا تصدق, إقتنعوا بها. و بالتالي حصلنا على نظام التصوير الرائع هذا. وهو تكنولوجيا حديثة للغاية-- ظهرت فقط منذ عام واحد تقريبا-- يسمح بتصوير سرعات عالية جدا في إضائة منخفضة. و الإضاءة المنخفضه هي أساسية لتصوير الحيوانات, لأنها لو كانت عالية , فستحرقهم.

إذا فهذا هو قريدس فرس النبي. ها هي أعينه هنا و ها هي الأطراف الكاسرة, و ها هو الكعب. و هذا الشئ سيتأرجح و يكسر الحلزون. و هذا الحلزون مربوط بعصا, ليسهل عملية تصوير اللقطة.و --نعم

(ضحك)

أتمنى ألا يكون هناك مدافعين عن حقوق الحلزون هنا.

(ضحك)

صُوِر هذا في نطاق 5.000 لقطة في الثانية, و انا أعيد تشغيلها بمعدل 15. إذن فهي أبطا 333 مرة. و ستلاحظون, إنها مازالت سريعة بشكل كبير حتى وهي مبطئة 333 مرة. إنها حركة قوية للغاية. كل الطرف يمتد إلى الخارج. كل الجسم ينثني إلى الوراء-- حركة مبهرة حقا. إذن فما فعلناه هو أننا ألقينا نظرة على هذه الفيديوهات, و قمنا بقياس سرعة تحرك الطرف لنعود بذلك إلى السؤال الأساسي. و قد كانت مفاجئتنا الأولى. فما وجدناه كان أن الأطراف كانت تتحرك بأقصى سرعة تتراوح مابين 10 متر في الثانية حتى تصل إلى 23 متر في الثانية. و إلى من يفضلون مقياس الأميال إلى الساعة, هذا ما يتعدى ال 45 ميل في الساعة في الماء. وهذا سريع جدا. في الواقع إنه سريع لدرجة اننا وضعنا حد جديد في مقياس الحركات الخارقة للحيوانات. و قريدس فرس النبي لديه رسميا أسرع ضربة تغذية مسجلة في أي نظام حيواني. أول مفاجئاتنا.

(تصفيق)

إذا فهذا كان رائعا حقا و غير متوقع بالمرة. و ربما تتسائلون ,حسنا, كيف يفعلون ذلك؟ و في الواقع هذا العمل قام به في الستينات عالم أحياء مشهور يدعى مالكولم بوروز. و ما وضحه في قريدس فرس النبي هو أنهم يستخدمون ما يدعى بميكانيكية القفل, أو ميكانيكية مزلاج الأمان. وهي في الأساس عبارة عن عضلة كبيرة والتي تأخذ وقت طويل لتنقبض, و مزلاج يمنع أي جزء من الحركة . فتقبض العضلة دون أن يحدث أي شئ. و بمجرد إكتمال إنقباض العضلة تماما, وكل شئ متحفز-- يطير المزلاج منفتحا و تحدث الحركة. و هذا هو ما يطلق عليه أساسا نظام مضاعفة القوى. تأخذ العضلة وقتا طويلة لتنقبض, و وقت قصير جدا لأنبساط الطرف. ففكرت أن هذه إذن هي نهاية القصة. هذا هو كيف يقوم قريدس فرس النبي بهذه الضربات السريعة جدا.

و لكن بعد ذلك قمت برحلة إلى المتحف القومي للتاريخ الطبيعي. و لو كان لدى أحدكم الفرصة في خلفية المتحف القومي للتاريخ الطبيعي هناك مجموعة من أفضل مجموعات قريدس فرس النبي المحفوظة. و --

(ضحك)

هذا أمر مهم بالنسبة لي.

(ضحك)

إذن فما رأيته على ساق كل قريدس رأيته سواء كان طاعنا أو كاسرا, هو تكوين جميل يشبه السرج بالظبط على السطح العلوي للطرف. و يمكن رؤيته ها هنا. إنها تشبة بالظبط السرج الذي نضعه على الحصان. إنه تكوين جميل حقا. وهو محاط بمنطقة غشائية. و تلك المناطق الغشائية أوحت لى أنه ربما هذا التكوين هو نوع من التركيبات المرنة المتحركة. و لقد جعلني هذا أحك رأسي مفكرةً لمدة من الوقت. ثم قمنا بمجموعة من الحسابات, و ما تمكنا من إيضاحه هو أنه يجب أن يحتوى جسم القريدس على زنبرك. بالتأكيد هناك نوع من أنواع الميكانيكيات المحملة على زنبرك ليولِّد هذا الكم من القوى الذي نلاحظه, و السرعة التي نراها, هذه الطاقة الناتجة من النظام. و فكرنا, بالتأكيد هذا زنبرك-- هذا السرج ممكن جدا أن يكون زنبرك أو سوستة. وعدنا مرة أخرى إلى فيديوهات السرعة الفائقة, و يمكننا بالفعل رؤية السرج وهو ينقبض و يتمدد. و سأعيد هذه مرة أخرى. و إذا نظرت إلى هذا الفيديو مرة أخرى-- صعب رؤيتها بعض الشئ --إنه محدد بالأصفر. السرج محدد بالأصفر. يمكنكم رؤيته بالفعل وهو يتمدد أثناء حدوث الحركة, ثم يزداد تمددا إذن فلدينا دليل قوي للغاية يوضح أن هذا التكوين شبيه السرج بالفعل ينقبض و ينبسط, وهو يعمل في الحقيقة كزنبرك.

هذا التركيب شبيه السرج معروف أيضا بالسطح المكافئ الزائدي, أو سطح Anticlastic. وهذه أسطح معروفة لدى المهندسين و المعماريين, لأنه سطح قوي جدا من ناحية الضغط. له منحنيين في إتجاهين مختلفين, منحنى لأعلى و الأخر عكسه أحدهم على الآخر, فأي نوع من القوى الضاغطة ستتوزع على سطح هذا النوع من الأشكال. إذن فهو مألوف لدى المهندسين و لكن ليس لدى عالمي الأحياء وهو أيضا معروف لدى القليلون ممن يصنعون المجوهرات, لأنه يأخذ كمية قليلة جدا من الخامات لبناء هذا النوع من الأسطح, كما أنه قوي جدا. إذن إذا كنت ستصنع شكل رفيع من الذهب يُفضل أن يكون في شكل قوي.

الآن هو معروف أيضا لدى المهندسين المعماريين. أحد أشهر المهندسين المعماريين وهو إدواردو كاتالانو جعل هذا التكوين مشهورا. و ما ترونه هنا هو سطح مبنى بناه على شكل سرج على إمتداد 87 قدم و نصف. و سمكه إنشين و نصف و مرتكز على نقطتان فقط. و أحد الأسباب التي جعلته يصمم أسطح مباني بهذه الطريقة هو أنه وجد أنه من الرائع أنه يمكنك بناء تكوين قوي كهذا مصنوع من مواد خام قليلة و مرتكز على عدد قليل من النقاط. وكل هذه العوامل نفسها تنطبق على الزنبرك شبيه السرج في الستومابود. في الأنظمة البيولوجية من المهم ألا يكون هناك الكثير من المواد الزائدة المطلوبة لبنائها. إذن فهناك الكثير من المتشابهات بين عالم الأحياء و عالم الهندسة. و من المثير كما يتضح-- أن سرج الستومابود هذا هو أول زنبرك حيوي علي شكل سطح مكافئ زائدي. هذا إسم طويل و لكنه مثير نوعا ما.

السؤال التالي و الأخير كان, حسنا, ما كم القوى التي يولدها قريدس فرس النبي من أجل أن يكسر الحلزون؟ إذن وصلت ما يدعى بخلية تحميل (محول القوة إلى إشارة كهربية) و خلية التحميل تقيس القوى, وهذه في الواقع خلية تحميل كهرو-إنضغاطية تحتوي على بعض البلورات. و عندما تنضغط تلك البلورات تتغير صفاتها الكهربية بشكل يعادل القوى المؤثرة عليها. و هذه الحيوانات عدوانية بشكل هائل و هم جائعون طوال الوقت. إذن كل ما تطلبه الأمر هو في الواقع أن أضع بعض دهان القريدس على مقدمة الخلية, فيبدأون في ضربها. و هذا فيديو عادي للحيوان وهو ينهال ضربا على خلية التحميل. و بالتالي تمكنا من إستخراج قياسات للقوى. و مرة أخرى كانت في إنتظارنا مفاجأة.

لقد إشتريت خلية تحميل تتحمل 100 باوند,معتقدة أنه لا يوجد حيوان يمكن أن يولد أكثر من 100 باوند قوى في هذا الحجم و ماذا حدث؟ على الفور زاد على حمل خلية التحميل. و هذه في الواقع بعض البيانات القديمة حيث أحضرت أصغر حيوان في المعمل و تمكنا من قياس قوى تتخطى ال100 باوند يولدها حيوان بهذا الحجم. و في الواقع أحضرت الأسبوع الماضي فقط خلية تحميل تتحمل حتى 300 باوند و شغلتها و قمت بالقياس لهذه الحيوانات وهي تولد قوى تتخطى ال200 باوند. و مرة أخرى, أعتقد أن هذا سيكون رقما قياسيا. يجب على أن أراجع أولا في هذا الموضوع و لكنني أعتقد أن هذا سيكون أكبر مقدار من القوى يولده أي حيوان بالمقارنة بكتلة الجسم. إذن فهي قوة هائلة فعلا. و هذا يعيدنا مرة أخرى لأهمية هذا الزنبرك في تخزين و إطلاق هذا الكم من القوة في هذا النظام. و لكن هذه ليست نهاية القصة.

أنا أجعل هذا يبدو سهلا للغاية ولكنه في الواقع عمل شاق. فقمت بتجميع كل قياسات القوى هذه, ثم ذهبت و رأيت القوة الناتجة من الخلية. وهذا سهل للغاية-- الوقت على محور السينات و القوة على محور الصادات. و يمكنكم رؤية قمتين - ذروتين - و هذا ما حيرني للغاية. القمة الأولى و كما هو واضح, هي قوة الطرف وهو يضرب خلية التحميل. و لكن هناك قمة ثانية كبير جدا بعدها بحوالي نصف ميللي ثانية. و لم أكن أعرف ما هي و يمكن أن نتوقع تكوّن قمة ثانية لأي سبب و لكن ليس بد الأولى ب ½ ميللي ثانية. مرة أخرى نعود إلى الفيديوهات فائقة السرعة, فهناك توجد إشارة واضحة لما يحدث. هذا نفس التوجيه الذي رأيناه سابقا هذا هو الطرف الكاسر, ها هو الكعب, و سيتطوح و يضرب خلية التحميل. و ما أريدكم أن تفعلوه في هذه اللقطة هي أن تركزوا على هذا على سطح خلية التحميل, أثناء إنبساط و ضرب الطرف. و أعتقد أن ما ترونه هو في الواقع ومضة من الضوء.

الجمهور: ياه!!

شيلا :و إذن لو أخذنا هذه اللقطة فقط, ما يمكنكم رؤيته بالفعل في نهاية هذا السهم الأصفر هو فقاعة بخار. و هذا هو مايدعى بالتكهف. و التكهف هو ظاهرة مائية ديناميكية قوية جدا و التي تحدث عندما يكون هناك مناطق من الماء تتحرك بسرعات متفاوتة بشكل هائل. و عندما يحدث هذا, يتسبب في مناطق من الضغط المنخفض جدا, و التي تتسبب حرفيا في تبخر المياه. و عندما تنفجر فقاعة البخار هذه, تطلق صوت , ضوء و حرارة, وهي عملية مدمرة للغاية. و ها هي تحدث مع الستومابود. و مرة أخرى هذا موقف وظاهرة يألفها المهندسون, لأنها تدمر مراوح القوارب والسفن. و هم يصارعون منذ سنين ليحاولوا و يصمموا مراوح سفن سريعة الدوران دون أن تُحدِث تكهفا و أن تتسبب في تآكل المعدن حرفيا و تحفر فيه ثقوب, مثلما تبين تلك الصور.

هذه قوى مؤثرة للغاية في الأنظمة المائية و لنأخذ هذا خطوة أخرى للأمام ساريكم الآن قريدس فرس النبي و هو يقترب من الحلزون. هذا تم تصويره بمعدل 20.000 لقطة في الثانية و يرجعع الفضل كاملا في هذا لمصوِّر الBBC, تيم جرين, لتصويره هذا المنظر لأنني لم أكن أبدا لأتمكن من فعل هذا ولو في مليون سنة. أحد منافع العمل مع المصورين المحترفين. سترونه قادما, ثم ومضة هائلة من الضوء, و كل هذا التكهف ينتشر على سطح الحلزون. إذن فهذه بحق صورة رائعة, تم تبطيئها إلى سرعات بطيئة إلى حد مذهل. و مرة أخرى يمكنكم رؤيتها في شكل مختلف قليلا, و الفقاعة تتكون و تنفجر ما بين السطحين. في الواقع, ربما رأيتم بعض التكهف ينتشر على حد الطرف.

إذن لنحل معضلة زروتي المنحنى هذه: ما أعتقد أنه يحدث هو, أن الإصطدام الأول هو الطرف وهو يرتطم بخلية التحميل, و الإصطدام الثاني هو في الواقع إنفجار فقاعة التكهف. و هذه الحيونات في الأغلب تستغل ليس فقط الطاقة المختزنة في هذا الزنبرك المتخصص, ولكن أيضا تستغل ديناميكيات المياه المتطرفة. و هو ربما بالفعل يستخدم هذه الديناميكيات كقوى مضاعفة لكسر الحلزون. إذا فهي ضربة مزدوجة رائعة ,على حد القول بالنسبة لهذه الحيوانات.

إذن, سؤال آخر عادة يسألونه في نهاية هذا الحديث-- و فكرت أن أجيبه الآن --هو ماذا يحدث لهذه الحيوانات؟ لأنه من الواضح, لو كانت تكسر الحلزونات, هذا الطرف المسكين لابد أنه يتفكك. وهو بالفعل يتفكك. هذا هو الجزء الضارب من الكعب في هاتين الصورتين, و هو يتآكل. في الواقع لقد رأيتهم يتآكلون حتى يصلوا إلى اللحم. و لكن أحد الأشياء الملائمة في كونهم مفصليات هو أنه يجب أن يتقشر. و كل ثلاثة أشهر أو ما شابه تتقشر تلك الحيوانات و تكوِّن طرف جديد و بالتالي لا توجد مشكلة. وهو حل مثالي و ملائم للغاية لهذه المشكلة.

إذن أريد أن أُنهي حديثي بملحوظة مجنونة.

(ضحك)

ربما كل ما قلته يبدو مجنونا لكم, لا أعرف.

(ضحك)

هذه الأسراج, الزنبرك الشبيه بالسرج-- كان معروفا في الواقع منذ مدة لدى العديد من علماء الأحياء ليس كزنبرك بل كإشارة بصرية. و هذه في الواقع نقطة ذات لون بديع في منتصف السرج موجودة في مختلف أنواع الستوماتوبود. و هذا مثير للإهتمام, أن نجد أصول متطورة للإشارات البصرية على ما هو في الواقع في كل الأنواع, زنبرك. و أعتقد أن أحد التفسيرات لهذا ربما تعيدنا إلى ظاهرة التقشُّر.

فعندما تدخل تلك الحيوانات فترة التقشُّر حيث يفقدون قدرتهم على الضرب --أجسامهم تصبح هشة جدا. وهم لا يستطيعون الضرب بالمرة و إلا سيدمرون أنفسهم. هذا حقيقي, و ما يفعلونه هو, قبل بداية تلك المرحلة التي لا يستطيعون الضرب فيها, يكونوا فظيعين و بغضاء يضربون كل ما يأتي أمامهم, أيا كان دون فرق. و في اللحظة التي يدخلون فيها تلك النرحلة حيث لا يستطيعون الإستمرار في الضرب, هم فقط يقومون بلإشارة. يلوحون بأطرافهم. وهذه واحده من الأمثلة المعتادة في خداع الحيوانات. إنها حقيقة مؤكدة في تلك الحيوانات إنهم يخادعون. هم لا يستطيعون الضرب و لكنهم بتظاهرون بذلك. و لذلك أنا أشعر بالفضول لمعرفة إذا كانت تلك النقاط الملونة في منتصف السرج توحي بنوع من المعلومات عن قدرتهم على الضرب أو القوة التي يضربون بها, و شيء عن الفترة الزمنية في دورة التقشُّر. إذن فهي حقيقة مثيرة و غريبة أن نجد تكوين مرئي في منتصف الزنبرك خاصتها.

إذن لأنهي حيثي, أود أن أبدي تقديري لزملائي وايات كورف و روي كالدويل, الذان عملوا معي في هذا المشروع. و أيضا معهد ميلر لأبحاث العلوم, الذي أعطاني تمويل ثلاثة سنوات فقط لأبحث في العلم طوال الوقت و لذلك أنا ممتنة للغاية. شكرا جزيلا لكم.

(تصفيق)