Wind speed and dissolved oxygen predict mullet jumping in a subtropical estuary

في المياه الضحلة المشمسة للمصبات المائية شبه الاستوائية، تواجه الأسماك تحديًا مستمرًا وغير مرئي: يمكن لمقدار الأكسجين المذاب في الماء أن يتغير بشكل كبير. وخلافًا للبشر الذين يتنفسون الهواء بحرية، تعتمد معظم الأسماك كليًا على الخياشيم لاستخراج الأكسجين من الماء، وهي عملية تصبح صعبة عندما يكون الماء دافئًا، أو راكدًا، أو مزدحمًا بالطحالب. لقد طورت بعض الأسماك طرقًا متخصصة للتعامل مع ذلك، لكن أحد أكثر السلوكيات شهرة وإثارة للحيرة ينتمي إلى سمك البوري. تُعرف هذه الأسماك ذات الحراشف الفضية الشائعة بقفزاتها المذهلة، حيث تطلق نفسها تمامًا خارج الماء. لعقود من الزمن، ناقش العلماء سبب قيامها بذلك؛ إذ تشير بعض النظريات إلى أن القفزات هي وسيلة للهروب من المفترسات، أو للتخلص من الطفيليات، أو مجرد اللعب. ومع ذلك، تقترح فكرة قديمة تسمى فرضية "الجرس الغطاسي الداخلي" سببًا أكثر إلحاحًا: وهو أن الأسماك تقفز لابتلاع الهواء لأن الماء تحتها يفتقر إلى كمية كافية من الأكسجين لإبقائها على قيد الحياة. تشير هذه النظرية إلى أن أسماك البوري تمتلك جيبًا خاصًا في حلقها يمكنه حبس الهواء، مما يسمح لها بالتنفس مباشرة من الغلاف الجوي عندما يخذلها الماء.

لاختبار ما إذا كانت نظرية التنفس هذه تصمد في البرية، قام باحثون بمراقبة أسماك البوري في خليج "بيج ساراسوتا"، وهو مصب مائي ضحل على ساحل الخليج بفلوريدا. لم يكن السؤال هو ما إذا كانت مستويات الأكسجين المنخفضة تحفز القفز فحسب، بل ما إذا كان للرياح دور خفي. في الخلجان الضحلة، تفعل الرياح ما هو أكثر من مجرد إحداث تموجات على السطح؛ فهي تخلط الماء، وتجلب الهواء الغني بالأكسجين إلى الأعماق وتمنع الماء من أن يصبح راكدًا. أراد الباحثون معرفة ما إذا كانت الأيام الهادئة، التي تسمح للماء بالاستقرار والوقوع في حالة ركود محتملة وفقدان الأكسجين، ستؤدي إلى مزيد من القفز، حتى لو بدت مستويات الأكسجين المقاسة في تلك اللحظة تحديدًا مقبولة. كما تساءلوا عما إذا كانت هناك نقطة محددة تصبح فيها الرياح قوية بما يكفي لإيقاف القفز تمامًا، لتعمل كمفتاح طبيعي يحافظ على أكسجة المياه بما يكفي لبقاء الأسماك مغمورة.

على مدار فترة أربعة أشهر في عام 2025، وقف فريق من المراقبين على رصيف وراقبوا الخليج في فترات زمنية مدتها ساعة واحدة، مسجلين كل مرة تقفز فيها سمكة بوري من الماء. وإلى جانب القفزات، قاموا بقياس الأكسجين المذاب في الماء، وسرعة الرياح، ودرجة الحرارة، وعوامل بيئية أخرى. لقد جمعوا بيانات من 126 فترة مراقبة منفصلة، مما رسم صورة مفصلة للإيقاع اليومي للخليج. كان الهدف هو معرفة ما إذا كان يمكن التنبؤ بعدد القفزات من خلال الرياح ومستويات الأكسجين، وما إذا كان هذان العاملان يعملان معًا أو بشكل منفصل للتأثير على سلوك الأسماك.

رسمت النتائج صورة واضحة لسلوك الأسماك. وجد الباحثون أن أسماك البوري تقفز بشكل متكرر عندما يكون الماء هادئًا ومستويات الأكسجين منخفضة. وقد أكد هذا الفكرة الأساسية بأن الأسماك تتفاعل مع نقص الأكسجين في الماء. ومع ذلك، كشفت الدراسة عن أمر أكثر دقة: فالرياح كانت مهمة بقدر أهمية الأكسجين نفسه. فحتى عندما كانت مستويات الأكسجين متساوية، قفزت الأسماك بشكل أكبر بكثير في الأيام الهادئة مقارنة بالأيام العاصفة. وهذا يشير إلى أن الرياح ليست مجرد عامل خلفي، بل هي محرك رئيسي لهذا الس perilaku. فعندما تهب الرياح، فإنها تخلط الماء وتجدد الأكسجين، مما يقلل من الحاجة إلى قفز الأسماك من أجل الهواء. وعندما تهدأ الرياح، يصبح الماء ساكنًا، ويمكن لمستويات الأكسجين أن تنخفض في بقع موضعية، وتبدأ أسماك البوري في القفز.

أظهرت البيانات وجود عتبة محددة تغير عندها هذا السلوك. حدد الباحثون سرعة رياح تبلغ حوالي 6.3 كنقطة تحول. فدون هذه السرعة، ومع زيادة هدوء الرياح، يزدัง عدد القفزات بشكل حاد. أما فوق هذه السرعة، فيظل القفز منخفضًا ومستقرًا، بغض النظر عن مدى قوة الرياح. يشير هذا إلى أن النسيم الخفيف جدًا ليس كافيًا لخلط الماء بشكل كامل، ولكن بمجرد وصول الرياح إلى قوة متوسطة، فإنها تكون كافية لمنع ظروف نقص الأكسجين التي تحفز القفز. كما وجدت الدراسة أن سرعة الرياح والأكسجين المذاب مرتبطان ببعضهما بشكل ضعيف فقط، مما يعني أن اليوم الهادئ لا يضمن دائمًا انخفاض الأكسجين، واليوم العاصف لا يضمن دائمًا ارتفاع الأكسجين. ومع ذلك، تنبأ كلا العاملين بشكل مستقل بالقفز، مما يظهر أن الأسماك تستجيب لمزيج من السكون في الهواء والظروف الناتجة عنه في الماء.

وبينما تدعم النتائج بقوة فكرة أن أسماك البوري تقفز لتتنفس الهواء عندما يكون الماء سيئًا، فقد كان الباحثون حذرين في الإشارة إلى أن هذا ليس السبب الوحيد لقفز الأسماك. فالمفترسات، مثل القروش والطيور، شائعة في الخليج، والقفز هو تكتيك هروب معروف. لاحظت الدراسة وجود مفترسات خلال بعض فترات المراقبة، ولكن نظرًا لجمع البيانات من الشاطئ، كان من الصعب التمييز بين قفزة ناتجة عن مفترس وقفزة ناتجة عن نقص الأكسجين. يقترح الباحثون أن الدراسات المستقبلية باستخدام الكاميرات تحت الماء أو الطائرات بدون طيار يمكن أن تساعد في الفصل بين هذه الأسباب. بالإضافة إلى ذلك، لم تجد الدراسة دليلًا على نقص الأكسجين الشديد، المعروف باسم نقص الأكسجة، حيث تنخفض مستويات الأكسجين إلى مستويات خطيرة. بدلاً من ذلك، بدا أن القفز هو استجابة لانخفاضات متوسطة في الأكسجين، مما يشير إلى أن أسماك البوري حساسة حتى للتغيرات الصغيرة في بيئتها.

يوسع هذا البحث فهمنا لكيفية تفاعل الأسماك مع بيئتها، متجاوزًا مجرد الارتباط البسيط بين الأكسجين والسلوك ليشمل القوى الفيزيائية التي تشكل الماء. ويشير هذا إلى أن خلط الماء المدفوع بالرياح هو عامل حاسم في تحديد متى تحتاج أسماك البوري إلى استخدام قدرتها الفريدة على تنفس الهواء. ومع استمرار ارتفاع حرارة المياه الساحلية وزيادة عرضة التقلبات في مستويات الأكسجين بسبب تغير المناخ والتلوث، قد يصبح مثل هذا السلوك أكثر شيوعًا. لا تدعي الدراسة أن قفز أسماك البوري هو مؤشر مثالي لجودة المياه، ولا تثبت أن كل قفزة هي شهيق من أجل الهواء. ومع ذلك، فهي تقدم دليلًا قويًا على أنه في لحظات الهدوء والسكون في خليج شبه استوائي، من المرجح أن هذه الأسماك تأخذ نفسًا من السماء لتبقى على قيد الحياة في الماء الذي تحتها.