هنگامی که بینی، دیگر نمی‌بوید

آلودگی می‌تواند حیواناتِ آبزی را، با صدمه رساندن به حس بویائیشان، در معرض خطر قرار دهد.

توضیح شکل: دلقک ماهی‌های بزرگ شده در آب‌های اسیدی شده به طور مناسب به بوها عکس‌العمل نشان نمی‌دهند. مثلاً آن‌ها به سمت بوی یک حیوان درنده شنا می‌کنند به جای این که از آن دور شوند.
در اقیانوس آرام در شمال استرالیا، یک منطقه‌ی خیلی کوچک خشکی به نام جزیره‌ی کیمب، توسط صخره‌های مرجانی محاصره شده است. این جزیره‌ی گرمسیری آن قدر کوچک است که شما می‌توانید دور آن را در عرض نیم ساعت شنا کنید. ماهی‌های نوزاد در اقیانوس، باید جزایری شبیه کیمب را پیدا کنند تا بتوانند خانه‌اشان را روی صخره‌های مجاور آن بسازند. در چنین جستجویی، ماهی‌ها تا حدی وابسته به حس بویاییشان هستند. این ماهی‌های جوان که هر کدام تنها به اندازه‌ی یک کشمش هستند به طرف بوی برگ‌های درخت‌های جزیره حرکت می‌کنند. این شبیه به این است که شما راهِ منزلتان را با دنبال کردن بوی گل‌های حیاط خانه‌اتان بیابید.

توضیح شکل: دلقک ماهی‌های نوزاد ممکن است خانه‌هایشان روی صخره‌های مرجانی را تا حدی با دنبال کردن بوی برگ‌های گیاهان گرمسیری که در آب افتاده‌اند پیدا کنند.
برای ماهی‌ها، یافتنِ درستِ راه خانه تنها فعالیتی نیست که نیاز به یک حس بویایی خوب دارد. ماهی‌ها هم‌چنین به پی‌گیریِ بوها برای یافتن غذا، اجتناب از حیوانات درنده، و آماده شدن برای جفت‌گیری می‌پردازند. اخیراً دانشمندان کشف کردند که تغییرات محیطی معینی می‌تواند حس بویایی ماهی‌ها را در معرض خطر قرار دهد. مردم مواد آلوده کننده را در دریاچه‌ها و رودخانه‌ها خالی می‌کنند. (آلوده کننده به مواد شیمیایی مضری گفته می‌شود که در محیط رها می‌شوند.) گازهای آزاد شده توسط اتومبیل‌ها و کارخانه‌ها در حالِ تغییر دادنِ شیمی اقیانوس است. چنین تغییرات شیمیایی ممکن است روی ماهی‌ها و دیگر مخلوقات آبزی به طُرُقی چنان مؤثر باشد که قدرت تشخیص حیوان برای بوهای مهم را تغییر دهد یا زایل نماید. این به این معناست که برخی از حیواناتِ مهاجر ممکن است هرگز راه خانه‌اشان را پیدا نکنند. برخی ممکن است دچار مشکلات زیادی در تولید مثل گردند. شاید مختل‌کننده‌تر از همه این باشد که برخی حیوانات ممکن است بوی خطر را تشخیص ندهند و هزینه‌ی آن را با جان‌هایشان بپردازند.

چیزِ ترسناک

ماهی‌ها، هم‌چون انسان‌ها، دارای بینی می‌باشند. آب از میان سوراخ‌هایی به دو محفظه راه پیدا می‌کند. هر محفظه دارای یک ساختار رُزگونه به نام گل‌وبُته است. (گل‌وبته قسمتی از بینی ماهی است. این قسمت، عضوی از ماهی است که شبیه گُل رُز است. مولکول‌های بو در این قسمت گیر می‌افتند و علائمی در این رابطه به مغز منتقل می‌شود.) مولکول‌های بو به سلول‌های روی عضوِ گل‌وبته‌ای که نورون نام دارند می‌چسبند. این نورون‌ها سپس علامت سریعی را به مغز ارسال می‌کنند. به این طریق است که ماهی یک بو را تشخیص می‌دهد. از آن جا که این نورون‌ها در معرض محیط هستند نسبت به تغییرات، بسیار حساسند. هر ماده‌ی شیمیایی در آب می‌تواند بر بینی اثر بگذارد. مثلاً مردم مقدار زیادی مس در محیط رها کرده‌اند. منشأ مسِ وارد شده به طبیعت عبارت است از کارخانه‌ها، خانه‌ها، مواد شیمیایی آفت‌کش، و ترمز اتومبیل‌ها. باران، این مس را به داخل رودخانه‌ها می‌شوید. مس می‌تواند حس بویایی ماهی‌ها را برباید. آن‌گاه برخی از آن‌ها ممکن است در تشخیص بوهای ویژه‌ای که به آن‌ها علامت می‌دهد که ممکن است درنده‌ای در نزدیکی آن‌ها در کمین باشد توفیق نداشته باشند. این بوی خطر، ماده‌ای شیمیایی به نام شرِکستاف در پوست ماهی است. شرکستاف به زبان آلمانی به معنای «چیز ترسناک» است. هنگامی که حیوان درنده‌ای به داخل پوست شکارش، که ماهی است، گاز می‌زند و پوست را می‌شکافد، این ماده آزاد می‌شود. به این طریق، دیگر ماهی‌ها باید بوی وحشت را تشخیص دهند و سریعاً دریابند که درنده‌ای به یکی از آن‌ها حمله کرده است. این امر به طور طبیعی نجات‌یافتگان را بر می‌انگیزد که سرِ جای خود بی‌حرکت بمانند تا رؤیتِ خود توسط درنده را مشکل سازند. اما مس می‌تواند این وضعیت را تغییر دهد.
در یک مطالعه، دانشمندان، تعدادی ماهی آزاد را در مخازنی آب که حاوی مس بود گذاشتند و دیگر ماهی‌های آزاد را در مخازن آبی بدون مس قرار دادند. سپس محققین، ماهی‌ها را به یک آکواریوم منتقل کردند و توسط سرنگ به درون آب آکواریوم، شرِکستاف تزریق کردند. ماهی‌های منتقل شده از مخازنِ بدونِ مس سرِ جایشان خشکشان زد و به تدریج برای اجتناب از خطرِ درنده به تَه رفتند. اما ماهی‌های آزادی که در معرض مس قرار گرفته بودند به شنای خود ادامه دادند.
جِن مَکلنتایر دانشمندی در مرکز تحقیق و توسعه‌ی پیواَلپ از دانشگاه ایالتی واشنگتن است که در مورد اثر آلودگی‌ها روی ارگانیسم‌های آبزی مطالعه می‌کند. او می‌خواست امتحان کند که آیا ماهی‌های در معرضِ مس واقع شده هم‌چنین احتمالِ بیشتری برای خورده شدن توسط درندگان را دارند یا نه. بنابراین او تعدادی ماهی آزاد را در مخازن کوچکی حاویِ آبِ مس‌دار قرار داد. بعداً او این ماهی‌ها را به مخزن بزرگ‌تری منتقل کرد و مقداری شرِکستاف به مخزن اضافه کرد تا به ماهی‌های آزاد «هشدار» دهد که درندگان ممکن است در همین نزدیکی باشند. نهایتاً او تعدادی قزل‌آلای قاتل، ماهی‌ای که ماهی‌های آزاد را می‌خورد، را در مخزن بزرگ رها نمود. مَکلنتایر هم‌چنین آزمایش را با ماهی‌هایی که در معرض مس قرار نگرفته بودند تکرار کرد.
ماهی‌هایی که در معرض مس قرار گرفته بودند بیشتر به اطراف شنا می‌کردند. و هم‌چنان‌که قابل انتظار بود ماهی‌های قزل‌آلای قاتل سریع‌تر به آن‌ها حمله کرده و آن‌ها را می‌گرفتند. مَکلنتایر می‌گوید به نظر می‌رسید که ماهی‌های آزادِ در معرضِ مس واقع شده «واقعاً اصلاً نمی‌دانستند که در چه خطری قرار گرفته‌اند». آن‌ها واقعاً آماده نبودند. این آزمایش‌ها نشان می‌دهد که برای برخی حیوانات، یک حس بویایی ضعیف، به معنای مرگ و زندگی است. جمعیتِ بسیاری از ماهی‌های آزاد در غرب آمریکا تاکنون در حال تحلیل رفتن بوده‌اند. دانشمندان اکنون دارند نگران می‌شوند که مبادا آلودگی مس، کارِ ازدیادِ جمعیت را برای این ماهی‌ها مشکل سازد.

تصمیم‌های بد

علاوه بر ریختنِ مواد شیمیایی به رودخانه‌ها و دریاچه‌ها، فعالیت‌های بشری، شیمیِ اقیانوس‌ها را تغییر داده است. ترافیک و تولید صنعتی ازجمله منابعِ ساطع کننده‌ی گازی به نام دی‌اکسید کربن هستند که توسط سطح اقیانوس جذب می‌شود. (مولکول گازِ دی‌اکسید کربن متشکل از یک اتم کربن و دو اتم اکسیژن است.) هرچه اقیانوس، دی‌اکسید کربنِ بیش‌تری جذب کند، آب، اسیدی‌تر می‌شود. (اسیدی شدن، خاصیتی است بیان‌گرِ سطح یون‌های هیدروژن در محلول. مثلاً آب‌لیمو اسیدی‌تر از سفید کننده‌هاست. اسید، ماده‌ای شیمیایی است که میزان یون‌های هیدروژن در یک محلول را افزایش می‌دهد.)
فیلیپ ماندی، که یک متخصص زیست شناسی دریایی در دانشگاه جیمز کوک در تاونزویل استرالیا است، در این تردید بود که آیا اسیدی شدنِ اقیانوس ممکن است بر توانایی ماهی‌ها برای تشخیص بو مؤثر باشد. یکی از هم‌کارانش به نام دانیل دیکسون قبلاً در حال مطالعه روی این موضوع بوده است که چگونه دلقک ماهی‌های نوزاد از بو برای یافتن صخره‌های نزدیک جزایر مناطق گرمسیری استفاده می‌کنند. او کشف کرد که بوی برگ‌های گیاهان گرمسیری که به داخلِ آبِ بالای صخره‌ها می‌افتند این ماهی‌ها را به خود جذب می‌کنند.

توضیح شکل: دانیل دیکسون و دیگر محققین، در حالِ مطالعه روی این موضوع هستند که چگونه تغییرات در شیمی اقیانوس می‌تواند روی توانایی ماهی‌ها در پاسخ‌گوییِ درست به بوها مؤثر باشد.
او همراه با ماندی تعدادی از دلقک ماهی‌ها را در آزمایشگاه بزرگ کرد. برخی از آن‌ها با آب دریای معمولی و بقیه در آب دریای اسیدی‌تر پرورش داده شدند. آن‌گاه دیکسون مقداری برگ را در آب خیساند. در یک ظرف، او برگ‌هایی از یک گیاه گرمسیری که به طور معمول دلقک ماهی‌ها را جذب می‌کند خیساند. در ظرفی دیگر، او برگ‌هایی از یک گیاه باتلاقی بدبو را خیساند که دلقک ماهی‌ها نوعاً از آن اجتناب می‌کنند. سپس دیکسون کاریزی طولانی ساخت. دو جریان آب به داخل آن برقرار کرد و ماهی‌ها قادر بودند هر کدام از این جریان‌ها را برای شنا انتخاب کنند. از آن‌جا که دو جریان با یک سرعت و در یک جهت جاری بودند با هم مخلوط نمی‌شدند. در یک آزمایش، او آبِ یک جریان را با برگ‌های گیاه گرمسیری معطر کرد. در آزمایشی دیگر، او آبِ آن جریان را با بوی درخت باتلاقی آغشته نمود.
دلقک ماهی‌های بزرگ شده در آب دریای معمولی، تقریباً در تمام اوقات در جریانِ معطر به برگ استوایی شنا می‌کردند؛ آن‌ها به وضوح از جریانِ حاملِ بوی درخت باتلاقی اجتناب می‌کردند. اما ماهی‌های بزرگ شده در آبِ اسیدی‌تر، به گزینش‌گریِ آن‌ها نبودند. آن‌ها تقریباً به نظر می‌آمد که جذب آبِ بدبو می‌شوند. دیکسون توضیح می‌دهد که «ماهی‌ها عیناً شروع کردند به این که همه چیز را دوست داشته باشند». نگران کننده‌تر این که دلقک ماهی‌های بزرگ شده در آب اسیدی، به هنگام مواجهه با بوی ماهی‌هایی به نام راک کُد و داتلیبَک از واکنش مناسب باز می‌مانند. این دو گونه ماهی، دلقک ماهی‌ها را می‌خورند، لذا بوی آن‌ها باید حس دلقک ماهی‌ها را تحریک کند. اما در کاریز، ماهی‌های بزرگ شده در آب اسیدی، تمامِ اوقاتشان را به شنا در جریانی که به آن بویِ این ماهی‌های شکارچی تزریق شده بود، و نه در آب بی‌بو، پرداختند. این شبیه این است که ترجیح دهیم در وسط یک اتوبان، و نه در پیاده‌رو، قدم بزنیم.
این مطالعات به دانشمندان گفت که ماهی‌ها حس بویایی‌اشان را از دست نداده‌اند بلکه آن‌ها فقط تمی‌توانند بوی خوب را از بوی بد تشخیص دهند. ماندی نتیجه می‌گیرد که «آن‌ها هنوز قادر به بوییدن هستند اما تصمیمِ اشتباه می‌گیرند».

علائم مغزیِ وارونه

مطالعاتِ بیش‌تر، رفتارِ غریبِ حتی بیش‌تری را در ماهی‌های در معرضِ آب اسیدی شده آشکار ساخت. دلقک ماهی‌های بزرگ شده در چنین آب‌هایی از صداهایی که هشدار دهنده‌ی وجود درنده‌های خطرناک در نزدیکی آنهاست فرار نمی‌کردند. و دوشیزه ماهی‌ها هنگامی که در صخره‌های طبیعی قرار می‌گرفتند ریسکِ بیش‌تری می‌کردند و به مسافت‌های دورتری از خانه‌اشان شنا می‌کردند و اغلب توسط درندگان قورت داده می‌شدند. تیمِ باندی در تردید بودند که نکند مشکلی در مغز ماهی‌ها، و نه در بینی آن‌ها، به وجود آمده باشد. اگر چنین باشد ممکن است بتوان بسیاری از رفتارهای عجیب و غریب آن‌ها را توضیح داد.
گوران نیلسون، محققی در دانشگاه اُسلو در نروژ، که روی چگونگی کارکرد بدنِ ماهی‌ها مطالعه می‌کند یک ایده در این زمینه داشت. او می‌دانست که بسیاری از حیوانات دارای ماده‌ای شیمیایی به نام GABA در مغزشان هستند. GABA به سلول‌های مغزی علامت می‌دهد که دروازه‌ها را به روی کانال‌های دیواره‌های بیرونی باز کنند. هنگامی که دروازه‌ها باز می‌شوند موادی شیمیایی به نام کلراید و بی‌کربنات به داخل سلول جاری می‌شوند. زمانی که این اتفاق می‌افتد از فعالیت سلولی کاسته می‌شود. اما نیلسون می‌گوید شاید آبِ اسیدی شده به نحوی شیمیِ بدنِ یک ماهی را تغییر می‌دهد به گونه‌ای که جریانِ مواد شیمیایی در آن کانال‌ها برعکس می‌شود. شاید کلراید و بی‌کربنات به جای این که در زمانی که GABA علامت می‌دهد که سلول‌ها دروازه‌ها را باز کنند و به درون سلول‌های مغزی جریان پیدا کنند از داخل آن‌ها به خارج جریان می‌یابند. این می‌تواند ماهی‌ها را گیج کرده و به اشتباه بیاندازد به گونه‌ای که آن‌ها به جای اجتناب از بوی شکارچی به طرف آن شنا کنند.
برای آزمایشِ این ایده، نیلسون دارویی یافت که باعث می‌شد سلول‌های مغز کمتر باز شوند. در ماهی‌های بزرگ شده در آب اسیدی و در معرضِ این دارو قرار گرفته، تعدادِ علائمِ «وارونه» در مغز باید کاهش یابد، و این دقیقاً همان چیزی بود که دانشمندان مشاهده کردند. هنگامی که این ماهی‌ها در کاریزی با آبِ بدونِ بو و دارای بویِ درنده قرار داده شدند ماهی‌ها مجدداً دارای عکس‌العمل نُرمال گردیدند. آن‌ها از بوی حیوان درنده اجتناب نمودند. این آزمایش تأیید کرد که مشکلِ ایجاد شده در پردازش بو، نه در بینی که در مغز حیوان رخ داده است.

خرچنگ‌های گیج شده

اسیدی کردنِ آب اقیانوس می‌تواند دیگر حیوانات آبزی مثل خرچنگ‌ها را نیز، شاید تاحدودی با دخالت در حس بویایی آن‌ها، به زحمت اندازد. کِیت دِ لا هِی امتحان کرد که اسیدی کردنِ آب چگونه روی این که یک خرچنگِ گوشه‌گیر (hermit crab) پوستش را انتخاب کند مؤثر است. این خرچنگ‌ها از صدفِ حلزون‌های مرده برای محافظت از قسمت پایینیِ نرمِ بدنشان استفاده می‌کنند. این مطلب را متخصصی در زیست شناسی دریایی در دانشگاه پلی‌موت انگلستان توضیح داد. این حیوانات برای یافتن صدف‌ها به بو وابسته‌اند. آن‌ها هنگامی که به هدف نزدیک شوند به حس لامسه و حس بینایی برای انتخاب بهترین صدف اتکا می‌کنند.

توضیح شکل: خرچنگ‌های گوشه‌گیر از صدف حلزون‌های مرده برای محافظت از قسمت‌های پایینیِ نرمِ بدنشان استفاده می‌کنند. اما به نظر می‌رسد خرچنگ‌هایی که در معرض آب‌های اسیدی واقع شده‌اند در بوییدن و انتخاب یک صدف دچار مشکل هستند.
در آزمایشگاه، تیمِ دِ لا هِی صدف‌هایی را که خرچنگ‌های گوشه‌گیر انتخاب کرده بودند که با خود حمل کنند برداشتند و درعوض صدف‌هایی را که به‌نحوی برای آن‌ها کوچک بود به آن‌ها دادند. خرچنگ‌ها، انتخابی جز استفاده از آن صدف‌های کوچکِ نامساعد نداشتند. آن‌گاه محققین تعدادی از خرچنگ‌ها را در معرض آبِ اسیدی شده قرار دادند. سپس هر خرچنگ را نزدیک صدفی قرار دادند که درست اندازه‌ی مناسب را داشت. خرچنگ‌هایی که در آب نُرمال نگهداری شده بودند مکرراً شاخک‌های خود را تکان تکان می‌دادند، که این کاری است که خرچنگ‌ها برای استفاده از حس «بویایی» خود انجام می‌دهند. و معمولاً صدف‌های بیش از حد کوچکِ خود را با صدف‌های بزرگ‌تر عوض می‌کردند. بسیاری از خرچنگ‌های نگاه داشته شده در آبِ اسیدی شده صدفِ جدید را، حتی گرچه شانس آن‌ها برای بقا را افزایش می‌داد، نمی‌پذیرفتند. این خرچنگ‌ها هم‌چنین کمتر شاخک‌های خود را تکان تکان می‌دادند که نشانه‌ی این است بوی چندانی احساس نکرده‌اند. (صدف‌های جدید هم‌چنان به اندازه‌ی کافی نزدیک به بسیاری از خرچنگ‌ها بود که آن‌ها را بیابند. اما در طبیعتِ وحش، اگر صدف‌ها دورتر باشند ممکن است خرچنگ‌ها از آن‌ها محروم بمانند.) در آزمایشی در همین رابطه، تیمِ دِ لا هِی دریافتند که خرچنگ‌های گوشه‌گیر که در معرض آب اسیدی شده قرار داده شده بودند هم‌چنین در یافتنِ غذا نیز دچار مشکل بودند. او هنوز نمی‌داند که آیا اسیدی بودن، حس بویاییِ خرچنگ‌ها را کُند می‌کند یا توانایی آن‌ها برای پردازش بوها را تقلیل می‌دهد یا انرژی آن ها را به تدریج تضعیف می‌کند یا ترکیبی از همه‌ی این‌ها اتفاق می‌افتد. دانشمندان هم‌چنین نمی‌دانند آیا آلودگی‌ها، مثلاً آلودگی ناشی از مس، (در یک ماهی) به همان طریقی که اسیدی بودن مؤثر است در پردازش بوها تأثیر دارند یا نه. مثلاً مس ممکن است به سادگی به سلول‌های روی بینی بچسبد و مانعی برای ورود بوها ایجاد کند. اما علت هر چه باشد، عدمِ تواناییِ تشخیص و واکنشِ درست به بوها می‌تواند ماهی‌ها و دیگر حیوانات آبزی را در زحمتی جدی قرار دهد. به گفته‌ی کیت تی‌یِرنی، که دانشمندی در دانشگاه آلبرتا در ادمونتون و در حال مطالعه روی تأثیر آلودگی‌ها روی حیوانات است، برای ماهی‌ها، داشتنِ یک حس بویایی، کاملاً ضروری است و «آن‌ها، داشتنِ آن را لازم دارند».