Ontogenetic variation in phototactic responses of juvenile chum salmon (Oncorhynchus keta) under different light intensities

تواجه الأسماك التي تعيش في الأنهار تحديًا مستمرًا: كيف تتحرك بأمان عبر عالم غالبًا ما يكون مسدودًا بالمنشآت التي صنعها الإنسان. فالطرق والسدود، التي بُنيت لحجز المياه من أجل الطاقة أو الري، تعمل كجدران تمنع الأسماك من السباحة عكس التيار. ولمساعدتها على المرور، يبني المهندسون قنوات خاصة تسمى ممرات الأسماك. ولكن بينما تساعد هذه القنوات الأسماك على الصعود، فإن المسار نحو الأسفل غالبًا ما يكون أكثر خطورة. إذ يمكن للأنابيب الضخمة التي تغذي التوربينات بالمياه أن تعمل مثل مكانس كهربائية عملاقة، حيث تشفط الأسماك الصغيرة وتقتلها. ولحل هذه المشكلة، استكشف العلماء ما إذا كان الضوء يمكن أن يوجه هذه الأسماك الصغيرة بعيدًا عن الخطر. فلدى العديد من الحيوانات، بما في ذلك الأسماك، رد فعل غريزي تجاه الضوء يسمى "الانتحاء الضوئي" (phototaxis). وهو ببساطة الميل للسباحة نحو مصدر الضوء أو السباحة بعيدًا عنه. ولقد تساءل الباحثون لعقود مما إذا كان بإمكانهم استخدام هذا الغريزة لتوجيه أسماك السلمون الصغيرة بعيدًا عن المداخل الخطرة ونحو مخارج آمنة، لكن الإجابة تعتمد بشكل كبير على كيفية تفاعل الأسماك مع مستويات السطوع المختلفة وكيف يتغير سلوكها مع نموها من صغار "الفرای" (fry) الضئيلة إلى اليافعات الأكبر حجمًا.

في دراسة حديثة، شرع باحث يدعى كيشي ماتسودا في اختبار كيفية استجابة أسماك سلمون "تشوم" الصغيرة، وهي نوع حيوي لمصائد الأسماك في اليابان، للضوء. وكان الهدف هو معرفة ما إذا كانت هذه الأسماك، في الحجم الذي تكون عليه عند إطلاقها في البرية، ستسبح نحو الضوء الأبيض أو ستتجنبه، وما إذا كان هذا السلوك سيتغير مع نموها. أُجريت التجربة في حوض داخلي محكم في محطة أبحاث في نيكو. وقد صُمم الحوض ليحاكي نهرًا ذا تدفق لطيف، وكانت الجدران مغطاة لمنع أي ضوء خارجي. وفي الداخل، وضع الباحث مجموعة من مصابيح LED البيضاء في أحد الأطراف. ثم أدخل مائة سمكة سلمون صغيرة، يبلغ طول كل منها حجم إصبع صغير تقريبًا، إلى الحوض. لم تكن هذه الأسماك قد نمت بالكامل بعد؛ بل كانت في مرحلة تسبق مباشرة بدء رحلتها الطبيعية نحو المحيط.

ولم يكتفِ الباحث بتشغيل الأضواء وإطفائها فحسب، بل أنشأ تسلسلًا دقيقًا لمستويات السطوع، بدءًا من الظلام التام وزيادة الكثافة تدريجيًا لتصل إلى مستويات تفوق بكثير سطوع غرفة عادية. سُمح للأسماك بالسباحة بحرية، وقامت الكاميرات بتسجيل مساراتها. قام الفريق بعدّ عدد الأسماك التي تجمعت بالقرب من الأضواء عند كل مستوى سطوع. وقارنوا هذه النتائج ببيانات من دراسة سابقة استخدمت نفس الطريقة تمامًا ولكن مع أسماك سلمون أكبر سنًا وأكبر حجمًا تُعرف باسم "السمولت" (smolts). وقد أتاح ذلك مقارنة مباشرة لكيفية سلوك الأسماك في مرحلتين مختلفتين من حياتها المبكرة.

وكشفت النتائج أن الأسماك لم تسبح ببساطة نحو الضوء أو بعيدًا عنه في خط مستقيم، بل تغير رد فعلها اعتمادًا على مدى سطوع الضوء. فعندما كان الضوء خافتًا، كانت أسماك السلمون الصغيرة تميل للسباحة بالقرب من المصدر، مما أظهر انجذابًا طفيفًا. ومع ازدياد سطوع الضوء، تجمعت المزيد من الأسماك بالقرب منه، ووصل الأمر إلى ذروة حيث لوحظ أكبر عدد من الأسماك في المنطقة المضاءة. ومع ذلك، بمجرد أن أصبح الضوء ساطعًا جدًا — وتحديدًا عندما تجاوز السطوع حوالي 1,000 لوكس، وهو ما يعادل شدة يوم غائم ساطع أو مكتب جيد الإضاءة — انقلب السلوك. بدأت الأسماك تتجنب الضوء، وتسبح بعيدًا عن المصدر وتظل في الأجزاء الأكثر ظلامًا من الحوض. وقد ظل هذا النمط ثابتًا لكل من صغار "الفرای" والسمولت الأكبر حجمًا. وبينما أظهرت الأسماك الأكبر سنًا ميلًا أقوى قليلاً للتجمع بالقرب من الضوء مقارنة بالصغيرة، إلا أن الشكل العام للاستجابة كان متماثلًا لكلا المجموعتين.

يشير هذا الاكتشاف إلى أن غريزة تجنب الضوء الساطع موجودة في وقت مبكر جدًا من حياة سلمون "تشوم"، قبل وقت طويل من استعدادها للهجرة إلى المحيط. وتشير الدراسة إلى أن هذه الأسماك الصغيرة تتجنب على الأرجح المناطق شديدة الإضاءة للاختباء من المفترسات أو للبقاء في أجزاء أكثر أمانًا وظلمة من النهر. كما توضح الدراسة حقيقة عملية لجهود الحفظ؛ فبما أن الأسماك لا تظهر انجذابًا قويًا للضوء الأبيض عند المستويات المنخفضة التي قد تُستخدم لتوجيهها، فإن استخدام مثل هذه الأضواء لجذب صغار الأسماح نحو مخرج آمن قد لا ينجح بشكل جيد. ومع ذلك، تقترح الدراسة أن الأضواء البيضاء الساطة جدًا قد تكون مفيدة لغرض مختلف: وهو إبعاد الأسماك عن أنابيب السحب الخطرة. فمن خلال إنشاء منطقة من السطوع الشديد، قد يتمكن المديرون من ردع كل من صغار "الفرای" والسمولت الأكبر سنًا عن دخول الآلات التي قد تؤذيهم.

لقد أُجريت الدراسة في حوض، لذا لم تأخذ في الاعتبار التيارات المعقدة، أو الظلال، أو وجود المفترسات الموجودة في النهر الحقيقي. كما أنها اختبرت الضوء الأبيض فقط، مما يترك الباب مفتوحًا أمام التساؤل عما إذا كانت الألوان المختلفة قد يكون لها تأثيرات مختلفة. ومع ذلك، فإن النتائج تقدم صورة واضحة لكيفية إدراك هذه الأسماك لعالمها؛ فهي تظهر أن سلوك سلمون "تشوم" ليس مجرد مفتاح بسيط بين البحث عن الضوء وتجنبه، بل هو استجابة دقيقة تصل لذروتها عند منطقة وسطى وتتحول إلى تجنب عندما يصبح الضوء شديد الكثافة. ويساعد هذا الفهم العلماء والمهندسين على تصميم أنظمة أفضل لحماية هذه الأسماك أثناء تنقلها في أنهار شبابها.