למה הפסיקו הפינגווינים לעוף?

הפינגווינים איבדו את יכולת התעופה לפני עידן ועידנים, ואפשר שהמדענים הבינו סוף-סוף את הסיבה לכך. מחקר חדש מעלה את האפשרות שההתנתקות מהקרקע דרשה מאמץ רב מדי מהעופות הללו, אשר נהיו לשחיינים מצטיינים.

יכולת התעופה הייתה יכולה להקל מאוד את חייהם של פינגווינים באנטארקטיקה מכמה בחינות. מסעם המייגע של הפינגווינים הקיסריים, למשל, היה יכול להסתיים בתוך כמה שעות במקום בימים רבים ומאתגרים. גם הבריחה מטורפים, כמו הידרורגות נמריות, על שפת המים הייתה משימה קלה יותר לו יכלו הפינגווינים לעוף מהמקום. לפיכך תהו המדענים לא אחת למה ואיך איבדו עופות אלה את יכולת התעופה.

תאוריית ביומכניקה נפוצה מעלה את האפשרות שכנפיהם של עופות אלה, שבעבר היו מותאמות לתעופה, הלכו והתייעלו בשחייה עד שבסופו של דבר איבדו את יכולתן להרים את הפינגווינים מהקרקע. עם ההתייעלות בצלילה התרבו ההזדמנויות ללקט מזון במעמקים. פינגווין קיסרי בן ימינו מסוגל לעצור את נשימתו למשך יותר מ-20 דקות ולצלול במהירות לעומק 450 מטרים כדי לאכול. המחקר החדש על עלויות האנרגיה של עופות החיים בימינו, שעפים וצוללים, מספק ראיות חיוניות לגיבוי התיאוריה הזאת. "למותר לציין שהצורה מגבילה את התפקוד בקרב חיות בר, ותנועה בתווך אחד מחייבת ויתור על תנועה בתווך אחר," מוסר אחד ממחברי המחקר, קייל אליוט מאוניברסיטת מניטובה. "בשורה התחתונה, סנפירים טובים לא מתאימים לתעופה."

האוריה החיכנית (Uria lomvia) משתמשת בכנפיה לצלילה בדומה מאוד לפינגווינים, אבל היא גם עפה. מדענים העלו את ההשערה שהפיזיולוגיה וניצול האנרגיה שלה דומים מאוד לאלה של אבות הפינגווינים המעופפים האחרונים. עופות שוחים אחרים, הקורמורנים הלבימיים (Phalacrocorax pelagicus), נעים במים בעזרת רגליהם. אליוט ועמיתיו קובעים שאפשר לראות בעופות אלה דגמים ביומכניים של ניצול האנרגיה באורח חייו של אב הפינגווינים הקדמון שהיה האחרון לפרוש כנפיים.

ניתוח טכני ובדיקת איזוטופים מקיפה של שריפת האנרגיה של האוריות מגלים מדוע הפינגווינים בימינו מקורקעים. לפי המחקר, האוריות צוללות ביתר יעילות מעופות מעופפים אחרים ואין להן מתחרים בצלילה למעט הפינגווינים עצמם. חרף זאת, התעופה גובה מהאוריות מחיר אנרגטי ששום עוף או חולייתן מוכר אחר אינו משלם ואשר קשה לטפחו.

הצוות בחן אוריות חיכניות במושבה בנונבוט (Nunavut) שבקנדה וקורמורנים לבימיים באי מידלטון (Middleton) אשר באלסקה. חברי הצוות הזריקו לעופות איזוטופים יציבים של חמצן ושל מימן לשם סימון העלויות הגופניות של פעילויותיהם. הצוות אף צייד את האוריות במכשירים קוצבי זמן, שעוקבים אחר פעילויות אלה אגב תיעוד תנועות, מהירויות ונתונים אחרים, בדומה מאוד למדי צעדים. "למעשה העופות עושים שלוש פעולות בלבד: ישיבה, שחייה ותעופה. לכן על ידי מדידת עופות רבים ובשילוב של הנתונים מקוצבי הזמן שלהם עם עלויות החיים הכוללות לפי מדידות איזוטופים, אפשר לחשב את עלותו של כל מרכיב בתקציב," מסביר ג'ון ספיקמן, אחד ממחברי המחקר, שעומד בראש הקבוצה לחקר האנרגטיקה באוניברסיטת אברדין בסקוטלנד.

"ההנחה היא שהפינגווינים התפתחו מאב קדמון הדומה לבני משפחת האלקיים," ממשיך ספיקמן. "התפתחותו הייתה כרוכה בצמצום הדרגתי של גודל הכנפיים, אשר ייעל בעיקר את הצלילה ופחות את התעופה. נוסף על כך, עצמות הפינגווינים התעבו במשך הדורות. עצמות קלות שמאפשרות לעופות לעוף ביתר קלות פינו דרך לעצמות צפופות יותר, אשר אולי עזרו להפחית את הנטייה לצוף, לטובת הצלילה." לדעתו של ספיקמן, השינויים בכנפיים היו ההתאמה העיקרית.

"תוצאות אלה מתקבלות מאוד על הדעת," אומרת ג'וליה קלארק מאוניברסיטת טקסס, שחוקרת את אבולוציית העופות ואת אופן הטמעתה של תנועת התעופה בצלילה במים. "נבחנו כמה תרחישים אפשריים למקורם של הפינגווינים, אבל כמעט לא נבדקו נתונים רלוונטיים. הממצאים החדשים מעופות צוללים אחרים, כמו האוריות, מספקים הסבר אלגנטי לצעד מרכזי במעבר מכנפיים לסנפירים."

קטסופומי סטו, אקולוג התנהגותי מהמכון לחקר האוקיינוס של אוניברסיטת טוקיו וחוקר מלגאי בחברת נשיונל ג'יאוגרפיק, מוסיף שהמחקר מציג כי נחיצותם של הפינגווינים ליתרון במים היא סיבה חשובה לכך שהפינגווינים הפסיקו לעוף ופיתחו מידות גוף גדולות יותר. "דוגמה מעניינת לכך היא הפינגווין הזוטר, פינגווין קטן מכמה מבני משפחת האלקיים, ששוקל כקילוגרם אחד בלבד," הוא מספר. "עלות הצלילה של האוריה קרובה לזו של הפינגווין הזוטר, משמע שפינגווינים זוטרים יוצאים נפסדים לעומת האוריה, אשר צוללת ועפה." גוף גדול יותר משפר את היעילות ומאפשר צלילות ארוכות יותר, ואולי בשל כך נוצרו פינגווינים גדולים יותר באבולוציה מהירה זמן קצר לאחר שאיבדו בעלי החיים האלה את יכולת התעופה.

מהשוואה של מספר מינים, כמו במחקר זה, עולה דפוס שאי אפשר להתעלם ממנו, אומר כריס תקסטר, אקולוג של עופות ימיים בקרן הבריטית לאורניתולוגיה. "כשמשתמשים בכנפיים מעל ובתוך המים עלולה לחול נקודת מפנה שאחריה עלות התעופה נהיית גבוהה מדי ואינה בת קיימא." קלארק, סטו ותקסטר לא השתתפו במחקר, שפורסם בכתב העת Proceedings of the National Academy of Sciences.

אין בידי המדענים מאובנים מהאבות הקדמוניים המעופפים של הפינגווינים, והפינגווין המוקדם ביותר ברשומות מתוארך למעט לאחר גבול הקרטיקון-שלישון (לפני 58-60 מיליוני שנים). "מפתה להעלות את ההשערה שהאבולוציה של הפינגווינים התרחשה בזמן ההתגוונות של מיני היונקים, מיד לאחר הכחדת הקרטיקון-שלישון," כאשר מינים רבים נכחדו, אומר ספיקמן. "חרף זאת, השערה זו אינה מגובה בשום ראיה ישירה, ואין לדעת באיזה שלב בקרטיקון העליון התפתחו הפינגווינים."

בטבע מתרחשות התאמות כאלה מסיבה טובה, ובדרך כלל הן נובעות מצורכי הישרדות והתרבות. מכאן עולה טענה משכנעת בנוגע לסיבה המשוערת שהביאה את הפינגווינים לוותר על התעופה עם המעבר לימים. "ידוע לנו שבהתגוונות היונקים אחרי הכחדת הקרטיקון-שלישון הופיעו פתאום (במונחים גיאולוגיים) המוני יונקים שקרוב לוודאי היו  מתחרים רציניים על משאבי המים, כמו הלווייתנאים והטורפים הימיים," מתאר ספיקמן. "לכן אפשר שבסביבה התחרותית שנוצרה לפתע השתלם יותר לעופות ימיים להשתפר בשחייה ובצלילה. יכול להיות שדי היה בדרבון להתייעלות בסביבה ימית כדי להטות את הכף לטובת אי-תעופה."

לקריאת כל התגובות ברצף