غواصی به عمق نزدیک به ۳۰۰۰ متر و باقی ماندن در زیر آب برای بیش از دو ساعت، شاهکاری فیزیولوژیک است که قوانین زیست‌شناسی را برای پستانداران هوازی به چالش می‌کشد. برای انسان، چنین عملی بدون تجهیزات پیشرفته مرگبار است؛ فشار خردکننده، کمبود مطلق اکسیژن و تاریکی محض، محیطی غیرقابل سکونت را ایجاد می‌کنند. با این حال، برخی از گونه‌های نهنگ، به‌ویژه نهنگ نوک‌دار کوویر (Cuvier’s beaked whale)، این کار را به طور معمول انجام می‌دهند.
یک مطالعه برجسته در سال ۲۰۱۴، رکوردی شگفت‌انگیز را برای این گونه ثبت کرد: غواصی به عمق ۲,۹۹۲ متر و ماندن در زیر آب به مدت ۱۳۷.۵ دقیقه (بیش از دو ساعت) (منبع ۱). این توانایی خارق‌العاده نتیجه میلیون‌ها سال تکامل و مجموعه‌ای از سازگاری‌های پیچیده و هماهنگ است. در ادامه، این سازگاری‌ها را بر اساس میزان اهمیتشان بررسی می‌کنیم.
اولویت ۱: هنر مدیریت اکسیژن؛ یک نفس برای ساعت‌ها
مهم‌ترین چالش برای یک پستاندار در اعماق، مدیریت ذخایر محدود اکسیژن است. نهنگ‌ها برای این چالش، به یک سیستم مدیریت انرژی و اکسیژن فوق‌کارآمد مجهز شده‌اند.
۱. مخازن اکسیژن داخلی (میوگلوبین فوق‌متمرکز): برخلاف تصور عمومی، نهنگ‌های غواص عمیق، با شش‌های پر از هوا غواصی نمی‌کنند (که در بخش فشار به آن می‌پردازیم). در عوض، آن‌ها اکسیژن را عمدتاً در خون و عضلات خود ذخیره می‌کنند. عضلات آن‌ها حاوی غلظت بسیار بالایی از پروتئینی به نام میوگلوبین است که به اکسیژن متصل می‌شود و به عضلات رنگ قرمز تیره (نزدیک به سیاه) می‌دهد. این غلظت میوگلوبین می‌تواند ۱۰ تا ۲۰ برابر بیشتر از پستانداران خشکی‌زی باشد و به عضلات اجازه می‌دهد تا در طول غواصی طولانی، منبع اکسیژن مستقل خود را داشته باشند (منبع ۲).
۲. پاسخ غواصی (The Diving Reflex): کلید اصلی صرفه‌جویی به محض شروع غواصی، یک پاسخ فیزیولوژیک قدرتمند و خودکار به نام «پاسخ غواصی» فعال می‌شود که شامل دو فرآیند کلیدی است:
- برادی‌کاردی (Bradycardia): ضربان قلب به شدت کاهش می‌یابد. برای مثال، ضربان قلب نهنگ نوک‌دار کوویر می‌تواند از حدود ۳۰-۴۰ ضربه در دقیقه در سطح، به تنها ۴ تا ۶ ضربه در دقیقه در اعماق کاهش یابد. این کاهش چشمگیر، مصرف اکسیژن توسط عضله قلب را به حداقل می‌رساند (منبع ۳).
- انقباض عروق محیطی (Peripheral Vasoconstriction): جریان خون از اندام‌های غیرضروری مانند پوست، باله‌ها و سیستم گوارش منحرف شده و به سمت اندام‌های حیاتی مانند مغز، قلب و عضلات شنا هدایت می‌شود. این کار تضمین می‌کند که اکسیژن گران‌بها تنها در جایی مصرف شود که مطلقاً ضروری است (منبع ۴).
۳. متابولیسم و حرکت بهینه: نهنگ‌ها در طول غواصی، نرخ متابولیسم خود را به طرز چشمگیری کاهش می‌دهند تا مصرف انرژی و اکسیژن را کم کنند. علاوه بر این، آن‌ها تمام مسیر را شنا نمی‌کنند. پس از رسیدن به یک عمق مشخص، شش‌هایشان به دلیل فشار کاملاً فشرده می‌شود و شناوری آن‌ها منفی می‌شود. در این حالت، آن‌ها به سادگی و بدون صرف انرژی زیاد، به سمت اعماق سُر می‌خورند (Glide). این استراتژی سُر خوردن، بخش قابل توجهی از انرژی غواصی را ذخیره می‌کند (منبع ۵).
اولویت ۲: مهندسی بدن برای مقاومت در برابر فشار خردکننده
در عمق ۳۰۰۰ متری، فشار حدود ۳۰۰ برابر بیشتر از سطح دریاست. این فشار می‌تواند ریه‌ها را پاره کند، حفره‌های هوایی را در هم بشکند و باعث بیماری کاهش فشار (The Bends) شود. نهنگ‌ها برای مقابله با این چالش، سازگاری‌های ساختاری شگفت‌انگیزی دارند.
۱. قفسه سینه و ریه‌های انعطاف‌پذیر: برخلاف انسان‌ها که قفسه سینه مقاومی دارند، دنده‌های نهنگ‌ها به ستون فقرات اتصال کاملاً ثابتی ندارند و می‌توانند به داخل جمع شوند. این ویژگی به کل قفسه سینه اجازه می‌دهد تا تحت فشار شدید، بدون شکستن استخوان‌ها، فشرده شود. قبل از غواصی، نهنگ حدود ۹۰٪ از هوای شش‌های خود را بیرون می‌دهد. با افزایش عمق و فشار، هوای باقی‌مانده فشرده شده و ریه‌ها به طور کامل جمع می‌شوند (Lung Collapse). این هوا به مجاری تنفسی فوقانی که دیواره‌های غضروفی و مقاومی دارند رانده می‌شود؛ جایی که تبادل گاز با خون صورت نمی‌گیرد (منبع ۶).
۲. جلوگیری از بیماری کاهش فشار (The Bends): بیماری کاهش فشار زمانی رخ می‌دهد که گاز نیتروژن تحت فشار بالا در خون حل شده و هنگام بازگشت سریع به سطح، به شکل حباب درآید که می‌تواند کشنده باشد. با جمع شدن کامل ریه‌ها و انتقال هوای باقی‌مانده به مجاری غیرجاذب، نهنگ‌ها از ورود نیتروژن به جریان خون خود در اعماق جلوگیری می‌کنند. این سازگاری، آن‌ها را در برابر این بیماری مهلک ایمن می‌سازد (منبع ۶).
اولویت ۳: ناوبری و شکار در تاریکی مطلق
در اعماق اقیانوس، نور خورشید وجود ندارد و محیط در تاریکی مطلق فرو رفته است. بینایی در این شرایط تقریباً بی‌فایده است. نهنگ‌های غواص عمیق برای یافتن مسیر و شکار، به حسی بسیار پیشرفته‌تر متکی هستند.
۱. مکان‌یابی صوتی (Echolocation یا Biosonar): نهنگ‌های دندان‌دار مانند نهنگ نوک‌دار کوویر و نهنگ عنبر، استادان بیوسونار هستند. آن‌ها پالس‌های صوتی متمرکز و پرانرژی (کلیک) از طریق ساختاری در پیشانی خود به نام ملون (Melon) به محیط اطراف ارسال می‌کنند. پژواک این صداها که از اشیاء (مانند ماهی مرکب یا موانع) بازمی‌گردد، توسط فک پایین آن‌ها دریافت شده و از طریق کانال‌های چربی به گوش داخلی منتقل می‌شود. مغز آن‌ها با تحلیل این پژواک‌ها، یک تصویر صوتی دقیق از محیط اطراف می‌سازد که به آن‌ها اجازه می‌دهد در تاریکی مطلق با دقتی باورنکردنی شکار کنند (منبع ۷).
نتیجه‌گیری
غواصی نهنگ‌ها به اعماق اقیانوس یک پدیده منفرد نیست، بلکه مجموعه‌ای هماهنگ از سازگاری‌های فیزیولوژیک، آناتومیک و رفتاری است. آن‌ها با تبدیل بدن خود به یک «باتری اکسیژن» از طریق میوگلوبین، فعال‌سازی «کلید صرفه‌جویی» با پاسخ غواصی، داشتن یک ساختار بدنی «ضدفشار» و استفاده از «چشم‌های صوتی» برای دیدن در تاریکی، بر یکی از خشن‌ترین محیط‌های روی زمین غلبه کرده‌اند. این موجودات شگفت‌انگیز، نمادی از قدرت بی‌نظیر تکامل در شکل دادن به حیات برای تسخیر ناشناخته‌ها هستند.
