Εξερευνώντας ημιαόρατα πλάσματα του βυθού

O Zούνκε Τζόνσεν καταδύεται στη μέση των ωκεανών, μακριά από τη στεριά, χιλιόμετρα πάνω από τον βυθό. Εκεί δεν υπάρχουν ναυάγια για να εξερευνήσει, ούτε κοράλλια για να θαυμάσει, παρά μόνο μία αχανής μπλε όαση.

Αυτό που αναζητεί είναι δύσκολο να το δει κανείς. Πράγματι, ο δρ Τζόνσεν και οι συνάδελφοί του συχνά κοιτούν επίμονα ο ένας τον άλλο, ψάχνοντας για «παραμορφώσεις» που περνούν ανάμεσά τους, οι οποίες γίνονται λίγο πιο ορατές πάνω στο μαύρο φόντο της καταδυτικής στολής. Και στη συνέχεια, με προσοχή, τα αιχμαλωτίζει και τα τοποθετεί σε γυάλες. «Περιτριγυριζόμαστε από όλα αυτά τα ζώα» λέει ο δρ Τζόνσεν, καθηγητής βιολογίας στο Πανεπιστήμιο Ντιουκ των ΗΠΑ. «Παρ’ όλα αυτά τα διακρίνεις με μεγάλη δυσκολία, επειδή είναι διαφανή».

Οι ωκεανοί, οι οποίοι καλύπτουν το 90% της βιώσιμης επιφάνειας της γης, είναι γεμάτοι από «ημιαόρατους» οργανισμούς. Και αυτό, γιατί η ζωή εκεί είναι διαφορετική από οπουδήποτε αλλού πάνω στη γη. Για να οπτικοποιήσει το «γιατί», ο δρ Τζόνσεν ξεκίνησε πρόσφατα μία ομιλία του παραθέτοντας ένα... μακάβριο σενάριο: Ένας οπλισμένος εισβάλλει στην αίθουσα και αρχίζει να πυροβολεί το ακροατήριο. Η φυσική αντίδραση των ανθρώπων θα ήταν να τρέξουν να κρυφτούν πίσω από καθίσματα και τοίχους. Η επισήμανση του δρος Τζόνσεν ήταν ότι στην αίθουσα υπάρχουν μέρη όπου θα μπορούσε κανείς να κρυφτεί.

Στη στεριά, πολλά ζώα καμουφλάρουν τον εαυτό τους ανάμεσα στο φύλλωμα ενός δέντρου ή στο έδαφος· στις ακτές, οι θαλάσσιοι οργανισμοί αναμειγνύονται με την άμμο ή βρίσκουν καταφύγιο ανάμεσα σε κοράλλια και βράχια. Στα βάθη όμως του ωκεανού, που αποτελούν και την ειδικότητα του δρος Τζόνσεν, οι οργανισμοί που επιπλέουν στο νερό δεν έχουν καμία κρυψώνα για να προστατευτούν από μεγαλύτερα ζώα, τα οποία θέλουν να τραφούν με αυτά. Οι καρχαρίες και οι φάλαινες μπορούν να κολυμπούν ανέμελα, όμως αμέτρητα άλλα πλάσματα της θάλασσας χρειάζεται να περνούν απαρατήρητα.

Η διαφάνεια

Η διαφάνεια είναι η πιο προφανής στρατηγική -αν το φως μπορεί να σε διαπεράσει, κανείς δεν μπορεί να σε δει- και αυτή που ο δρ Τζόνσεν διερευνά εδώ και είκοσι περίπου χρόνια. Στις σπουδές του μελέτησε διάφανους βιολογικούς ιστούς, όπως ο φυσικός φακός των ματιών. «Ηθελα να κατανοήσω γιατί είναι διαφανείς, ποια η φυσική και τα μαθηματικά πίσω από αυτή τους την ιδιότητα», λέει ο δρ Τζόνσεν.

Τυχαία ο μέντοράς του στο πανεπιστήμιο του ανέφερε ότι ο ανοιχτός ωκεανός είναι γεμάτος από διάφανα ζώα. «Ήταν μία εντελώς καινούργια είδηση για εμένα» λέει ο δρ Τζόνσεν, ο οποίος άλλαξε προσανατολισμό στην έρευνά του και από τους διαφανείς ιστούς πέρασε στους διαφανείς οργανισμούς, ξεκινώντας την έρευνά του στο Κέντρο Ωκεανογραφίας Harbor Branch της Φλόριντα δίπλα στην ωκεανολόγο Εντιθ Ουίντερ. Η διαφάνεια δεν είναι απλώς έλλειψη χρωστικής. Οι αλμπίνοι, επισημαίνει ο δρ Τζόνσεν, δεν είναι διαφανείς, όμως το σώμα τους πρέπει να απορροφά ή να ανακλά το ελάχιστο δυνατό φως.

Η αντανάκλαση του φωτός, συγκεκριμένα, αποτελεί την πρόκληση. Όταν το φως περνά μέσα από ένα υλικό διαφορετικού δείκτη διάθλασης, ο οποίος είναι συνήθως ανάλογος της πυκνότητας του υλικού, μέρος του φωτός αντανακλάται και μέρος του κάμπτεται. Αυτό σε μεγάλο βαθμό δίνει εξήγηση στο γιατί όσο και να ψάξουμε δεν πρόκειται ποτέ να βρούμε ένα διάφανο περιστέρι ή μία αόρατη αγελάδα: Ο αέρας που μας περιβάλλει είναι τόσο αραιός σε σχέση με την πυκνότητα της σάρκας, ώστε τα διαφανή χερσαία ζώα θα μπορούσαν εύκολα να εντοπιστούν από τις αντανακλάσεις τους.

Το νερό είναι πολύ πιο πυκνό από τον αέρα, και οι ιστοί του σώματος έχουν περίπου την ίδια πυκνότητα με το νερό, με αποτέλεσμα να μειώνεται πολύ η ποσότητα φωτός που αντανακλάται. Μερικά όργανα όμως είναι πυκνότερα από άλλα, και τα διάφανα ζώα δομούν τα όργανά τους με διαφορετικό τρόπο ώστε να ελαχιστοποιούν τις αντανακλάσεις και τις διακυμάνσεις του φωτός.

«Χρησιμοποίησε πολλά θεωρητικά μαθηματικά για να δείξει τι χρειάζεται για να είναι κάποιος διάφανος» λέει η δρ Ουίντερ, η οποία είναι σήμερα διευθύντρια ερευνών και διευθύνων σύμβουλος της επιστημονικής Εταιρείας για την Έρευνα και την Προστασία των Ωκεανών με έδρα τη Φλόριντα.

Οι μετρήσεις που έκανε ο δρ Τζόνσεν σε διάφανα πλάσματα της θάλασσας έδειξαν ότι το 20% έως 90% του φωτός τα διαπερνούσε χωρίς να βρίσκει κανένα εμπόδιο. «Θα μπορούσες να διαβάσεις ένα βιβλίο μέσα από αυτά τα ζώα» λέει ο δρ Τζόνσεν.

H προνύμφη χελιού είναι σχεδόν επίπεδη, και το διάφανο σώμα της δεν έχει σχεδόν κανένα διακριτό χαρακτηριστικό, εκτός από τα κόκαλα. «Αυτά τα πλάσματα μπορούν και απορροφούν θρεπτικά συστατικά μέσω της επιδερμίδας τους, οπότε δεν χρειάζεται να έχουν αναπτυγμένο έντερο» εξηγεί ο δρ Τζόνσεν.

Η διαφάνεια όμως μπορεί επίσης, με άλλους τρόπους, να κάνει τη ζωή περίπλοκη. Οι διάφανοι οργανισμοί που ζουν κοντά στην επιφάνεια της θάλασσας μπορούν να καούν από τον ήλιο, όχι μόνο στο δέρμα, αλλά και εσωτερικά. Για να προστατευτούν από την υπεριώδη ακτινοβολία, «τα πλάσματα αυτά έχουν αντιηλιακό γαλάκτωμα στους διαφανείς ιστούς τους» λέει ο δρ Τζόνσεν. Κάτι τέτοιο όμως με τη σειρά του επιτρέπει τελικά στους θηρευτές που μπορούν να δουν την υπεριώδη ακτινοβολία να τα εντοπίζουν. «Υπάρχει αυτός ο εξελικτικός ανταγωνισμός εξοπλισμών», λέει. «Το ονομάζω “Ψήσιμο ή θάνατος”».

Τα ψάρια - καθρέφτες και η στρατηγική του αντιφωτισμού

Η εις βάθος κατανόηση της διαφάνειας στους ωκεανούς θα μπορούσε να έχει πρακτικές εφαρμογές. «Πολλά από αυτά που με δίδαξαν τα διαφανή ζώα, τα εφάρμοσα αργότερα στον καταρράκτη του ανθρώπινου ματιού», λέει ο δρ Τζόνσεν. Στην πορεία, όμως, της εξέλιξης των θαλάσσιων ζώων έχουν αναπτυχθεί και δύο ακόμα μορφές τεχνολογίας Stealth: οι καθρέφτες και μικροί βιολογικοί λαμπτήρες.

Πολλοί θηρευτές αναζητούν τροφή ψάχνοντας για σιλουέτες ζώων που κολυμπούν από πάνω τους. «Βλέπεις πολλά ζώα με μάτια που κοιτούν ψηλά, ενώ υπάρχουν ακόμα και καλαμάρια με ένα μεγάλο μάτι να κοιτά προς τα επάνω και ένα “φυσιολογικό” μάτι να κοιτά στο πλάι», λέει ο δρ Στίβεν Χάντοκ, ειδικός επιστήμονας στο ερευνητικό ινστιτούτο του Monterey Bay Aquarium της Καλιφόρνιας.

Οι ασημένιες πλευρές ψαριών όπως η ρέγγα και η σαρδέλα είναι συστήματα καθρεφτών: Αντανακλούν το κατερχόμενο φως, με τον ίδιο περίπου τρόπο που ένα τμήμα του ουρανού αντανακλάται κάποιες φορές πάνω σ’ ένα γυάλινο ουρανοξύστη και τον κάνει να «χάνεται» μέσα στον ουρανό. Συνεπώς, ένας θηρευτής που βρίσκεται χαμηλότερα μπορεί να δει το μπλε του νερού, αλλά όχι το ψάρι που κολυμπά από πάνω. «Ενας τόνος είναι ειδικά προσαρμοσμένος για να καμουφλάρεται», λέει ο δρ Τζόνσεν. Ο Ερικ Ντέντον, Βρετανός θαλάσσιος βιολόγος, μελέτησε τα ψάρια-καθρέφτες τη δεκαετία του ’60 και διαπίστωσε ότι οι καθρέφτες ήταν κάθετοι, κάτι που μεγιστοποιούσε την ψευδαίσθηση.

Η τρίτη στρατηγική, η οποία ονομάζεται αντιφωτισμός, μιμείται επίσης το κατερχόμενο φως. Αντί όμως για καθρέφτες, το ζώο παράγει τη δική του λάμψη, όπως περίπου το κάνουν και οι πυγολαμπίδες με τα φωτοφόρα τους όργανα. Ο δρ Χάντοκ είδε με τα μάτια του την αποτελεσματικότητα του αντιφωτισμού σ’ ένα εργαστήριο με χαμηλό φωτισμό στο οποίο είχε τοποθετήσει μία διάφανη δεξαμενή με ένα είδος ψαριού που ζει στην επιφάνεια του βυθού. Το ψάρι ήταν ξαπλωμένο στη βάση της δεξαμενής και κοιτούσε τα ψάρια που κολυμπούσαν από πάνω του σε απόσταση περίπου μισού μέτρου. «Όταν τα ψάρια άναβαν τα ειδικά φώτα της κοιλιάς τους, ήταν αδύνατον να τα διακρίνω μέσα στο περιβάλλον τους», λέει ο δρ Χάντοκ.

Διαρροή φωτός

Οι διάφοροι οργανισμοί που χρησιμοποιούν τη στρατηγική του αντιφωτισμού, βεβαιώνονται ότι το φως του παράγουν στρέφεται μόνο προς τα κάτω. «Δεν θέλουν να υπάρχει διαρροή φωτός προς τις άλλες πλευρές τους γιατί αυτό θα τα έκανε ευάλωτα. Γι’ αυτόν τον λόγο έχουν φακούς, καθρέφτες και φίλτρα πάνω στα φωτοφόρα όργανά τους», λέει ο δρ Χάντοκ.

Ο καρχαρίας-κόπτης χρησιμοποιεί επίσης τη μέθοδο του αντιφωτισμού, όμως με πολύ πιο βίαιες συνέπειες. Μικροσκοπικά όργανα που παράγουν φως τού παρέχουν το τέλειο καμουφλάζ. «Όμως αυτό που χαλάει την κάλυψή του είναι μία μαύρη ρίγα πίσω από τα σαγόνια του», λέει η δρ Ουίντερ. Η ίδια εξηγεί ότι η μαύρη ρίγα λειτουργεί σαν δόλωμα, επειδή μοιάζει με μικρό ψάρι, το οποίο θα ήθελε πολύ να το φάει κάποιος τόνος. Όταν πλησιάζει ένας τόνος, ο καρχαρίας κάνει μία γρήγορη στροφή γύρω του και του κόβει ένα κομμάτι σάρκας. Αυτή η παρατήρηση έλυσε το μυστήριο τού πως ένας μικρός, αργοκίνητος καρχαρίας, που το μήκος του ελάχιστα ξεπερνά το μισό μέτρο, κατάφερνε να δαγκώσει ένα μεγαλύτερο και πιο γρήγορο τόνο.

Κάποια ζώα χρησιμοποιούν πάνω από μία μέθοδο καμουφλάζ. Ο βασικός λόγος είναι ότι ένα ζώο είναι αδύνατον να είναι εντελώς διαφανές. Συγκεκριμένοι ιστοί, όπως ο αμφιβληστροειδής χιτώνας, χρειάζεται να απορροφήσουν φως για να λειτουργήσουν. Το κατά τα άλλα διάφανο μακρυπλόκαμο καλαμάρι διαθέτει ένα όργανο που παράγει φως για να κρύψει τα μεγάλα αδιαφανή του μάτια, λέει ο δρ Χάντοκ, προσθέτοντας ότι «ολόκληρο το μάτι παίρνει ανάλογη κλίση όταν το καλαμάρι κολυμπά πάνω κάτω ώστε το φως να στοχεύει συνεχώς προς τα κάτω».

Ένα διάφανο καλαμάρι, επίσης, έχει αδιαφανές έντερο, διότι οι τροφές που καταναλώνει είναι επίσης αδιαφανείς ή, στη χειρότερη περίπτωση, λαμπυρίζουν, κάτι το οποίο τραβά την προσοχή των μεγαλύτερων θηρευτών. Για να ελαχιστοποιήσει την πιθανότητα να γίνει ορατό από κάποιο θηρευτή που κολυμπά κάτω από αυτό, το έντερο του καλαμαριού είναι μακρύ και λεπτό σαν βελόνα και αναδιπλώνεται με κάθετη διάταξη. Το έντερο αυτό καθ’ αυτό μπορεί επίσης να διαθέτει καθρέφτες ως συμπληρωματικό καμουφλάζ.

Κάποιοι οργανισμοί έχουν εφεύρει τρόπους για να νικούν το καμουφλάζ. Κάποια είδη καλαμαριών και γαρίδων έχουν μάτια που μπορούν να ξεχωρίζουν μεταξύ δύο πολώσεων του φωτός, κάτι το οποίο μπορούν επίσης να κάνουν και πολλά έντομα, όχι όμως και ο άνθρωπος ή τα περισσότερα χερσαία ζώα, εκτός και αν χρησιμοποιήσουν πολωτικά (polarized) γυαλιά ηλίου.

Στο ανθρώπινο μάτι το χρώμα του αντανακλώμενου φωτός δεν αλλάζει. Όταν όμως το φως αντανακλάται, η κλίση της πόλωσής του, δηλαδή ο προσανατολισμός του, αλλάζει.

Ένα μάτι, λοιπόν, που μπορεί να διακρίνει τις διαφορετικές πολώσεις φωτός, μπορεί να καταλάβει αν το φως προέρχεται από τις ακτίνες του ήλιου ή όχι, και τότε ένα ψάρι-καθρέφτης ξεχωρίζει σαν τη μύγα μες στο γάλα.

«Αποδεικνύεται, λοιπόν, ότι ενώ οι στρατηγικές καμουφλάζ είναι ιδιαίτερα αναπτυγμένες, μπορούν να νικηθούν με την πολωμένη όραση», λέει ο δρ Τζόνσεν. Αυτό μπορεί, για παράδειγμα, να επιτρέψει σ’ ένα καλαμάρι να εντοπίσει ένα πεινασμένο τόνο που το πλησιάζει και να τραπεί σε φυγή.

Πολλά είναι ακόμα εκείνα που δεν γνωρίζουμε για τη ζωή στους ωκεανούς. «Πιάνουμε μόνο τα μικρά, τα αργά και τα... χαζά, επειδή οτιδήποτε άλλο απλά μας ξεφεύγει», λέει ο δρ Τζόνσεν. «Περιτριγυριζόμαστε από έναν εντελώς μυστηριώδη κόσμο. Και το γεγονός ότι δεν τον βλέπουμε, μας κάνει τις περισσότερες φορές να τον αγνοούμε».

Πηγή: Καθημερινή

Δεν υπάρχουν σχόλια:

Από το Blogger.