איך חיות שותות?

שתייה היא פעולה שאנחנו עושים כל הזמן כמעט בלי לחשוב עליה, ממש כמו נשימה או מצמוץ. אבל חיות אחרות גומעות מים בצורה שונה מאוד מאיתנו, וחלקן נדרשות לתמרונים מורכבים שיתאימו לפיזיולוגיה ולאורח החיים שלהן. ברור למשל שחיה מעופפת שגומעת צוף מפרחים תשתה אחרת מטורפים הולכים על ארבע, ושג'ירפה לא תשתה כמו כלב. הטבע מציג שלל פתרונות יצירתיים לצריכת משקה החיים – המים.

אקרובטיקה של הלשון

אם יש לכם בבית כלבים וחתולים בטח שמתם לב שהם שותים באופן מאוד שונה זה מזה. כלבים נוטים לדחוף את ראשם לכלי השתייה ולפזר מים מסביב, בעוד שחתולים ניגשים לקערה בעדינות ושותים ממנה כאילו הפה שלהם בכלל לא נוגע במים. האמת לא כל כך רחוקה מכך.

כשאנחנו שותים משקה בקשית, שרירי הלחיים שלנו מאפשרים לנו לסגור את הפה וליצור כיס עם לחץ אוויר נמוך, שיוצר מעין רִיק. המים שבכוס נלחצים במעלה הקש בזכות לחץ האוויר הגבוה שקיים בחוץ וכך נכנסים לפה שלנו. גם סוסים, פילים, כבשים וחזירים שותים באותו אופן.

בניגוד אלינו, לכלבים וחתולים, וגם לטורפים אחרים, יש מבנה לחיים שונה שנועד לאפשר להם לפתוח את הלסת כדי לנגוס בטרף. מבנה הלחיים הזה לא מאפשר להם ליצור רִיק ולכן הם אינם יכולים לשאוב את המים לפה שלהם. במקום זאת הם נעזרים בלשון הגמישה שלהם כדי להכניס את המים לפה נגד כוח הכבידה.

כדי לחקור איך כלבים שותים צילמו חוקרים מאוניברסיטת וירג'יניה טק, במצלמות הילוך איטי, 19 כלבים מגזעים שונים בזמן ששתו מים. לאחר מכן לקחו את התמונות וניסו להתאים אותם למודלים מתמטיים שמדדו את תנועת הלשון ואת כמויות המים שנלקחו.

הם גילו שכלבים עושים תנועות מדויקות במהירות גבוהה. למעשה הם תופסים את המים בלשונם, שמכורבלת לאחור, וכשהם מחליקים את הלשון לתוך הנוזל, הם עושים זאת מהר מספיק כדי ליצור תנע שיאלץ את המים לעלות במעלה הלשון לתוך הפה שלהם. 

מאחר שמבנה הלסת של כלבים וחתולים דומה מאוד, החוקרים הניחו שחתולים ישתו בצורה דומה, אבל התבדו. בניגוד לכלבים, שתוחבים את לשונם עמוק לתוך הנוזל, חתולים בקושי נוגעים בפני המים, וגם כמעט לא מכופפים את הלשון. חתולים משתמשים בתנועות מעודנות יותר מכלבים, ומתבססים פחות על תנע, מה שבהחלט תואם את אופיים.

מלכודת הצוף של יונק הדבש?

יונקי דבש (Trochilidae) הן ציפורים יוצאות דופן, החל במעופן הדומה למעוף חרקים וכלה בלשונן הארוכה שמשמשת אותן לשתות צוף מפרחים. למעשה לשונן ארוכה עד כדי כך שהיא מתקפלת ונכרכת בתוך הגולגולת שלהן בכמה סיבובים בשעת מנוחה .

זה אינו הדבר היחידי שמייחד את הלשון של יונק הדבש. מתברר שהיא גם מתחלקת לשניים בקצה שלה, והקצוות החיצוניים שלה מתפתלים פנימה ויוצרים שני צינורות סמוכים. מאחר שהצינורות אינם סגורים בקצותיהם, הציפור יכולה להשתמש בהם כמעין קשיות שתייה.

כמו קשיות שתייה. צילום במיקרוסקופ של הלשון המפוצלת של יונק הדבש | צילום מהפייסבוק של הביולוגית קרין בונדר

במשך שנים האמינו חוקרים שהמבנה הצר של צינורות הלשון מביא לידי כך שברגע שטובלים אותה בנוזל הוא עולה במעלה הצינורות מכוח הנימיות. אבל בעיני מרגרט רובגה (Rubega) הטיעון הזה לא נשמע הגיוני. ראשית, מים שעולים בכוח הנימיות עושים את זה לאט מאוד, ואילו יונק דבש יכול לטבול את לשונו בפרח 18 פעמים בשנייה. בנוסף, כוח הנימיות מושפע מכוח הכבידה, כך שסביר להניח שיונקי הדבש היו מעדיפים לנצל אותו ולשתות מפרחים שנמצאים גבוה מהם, אך בפועל הם לא נוהגים כך. ולבסוף, יש לזכור שתהליך הנימיות איטי אפילו יותר כשמדובר בנוזלים סמיכים יותר ממים – למשל צוף.

כשרובגה שמעה על הטיעון הזה לראשונה היא עוד הייתה סטודנטית ולא העזה לחלוק על דברי המרצים שלה. כשהפכה גם היא לחוקרת, החליטה לחקור את הנושא לעומק. בעזרת סטודנט מהמעבדה שלה, אלחנדרו ריקו גברה (Guevara), היא בנתה מערכת ניסוי מתוחכמת שכללה פרחים מלאכותיים עם מעטה זכוכית בצידם האחד שאיפשר להם לצלם את לשונותיהן של הציפורים במצלמות מהירות שפועלות בקצב של 1,200 תמונות בשנייה.

תוצאות המחקר הראו שכאשר יונק הדבש מוציא את לשונו החוצה, הוא משתמש במקור שלו כדי למעוך את שתי הצינוריות של לשונו למבנה שטוח של צינור. כשהלשון נטבלת בצוף הסמיך, הנוזל סביבה לוחץ על הצינוריות מבחוץ ודוחף אותן מחדש למבנה המעוגל המקורי שלהן, שמכיל כעת צוף שנדחף בעצמו פנימה במעלה הצינורית. הפרש הלחצים שנוצר בין הלשון לבין הנוזל דוחף את הצוף במעלה צינוריות הלשון.

הצינוריות הנפרדות מקנות ללשון מבנה מפוצל שמזכיר לשון של נחש. כשהציפור מושכת את לשונה מהפרח, הצינוריות מתגלגלות אחורה וכך לוכדות את הנקטר שנאסף בהן. הלשון משמשת כמלכודת צוף, שנפתחת כשהיא נמצאת בתוך הנוזל, ובדרכה החוצה נסגרת ותופסת צוף מלוא הפה.

יונק הדבש משתמש בטכניקה דומה גם כדי לבלוע. כל פעם שהוא מאריך את לשונו החוצה הוא דוחף אותה למטה בעזרת המקור, ובתוך כל סוחט ממנה את הצוף הלכוד בה. ומכיוון שתכולת המקור מוגבלת, והלשון נעה קדימה, הנקטר המשוחרר יכול לנוע רק אחורה. הלשון מתנהגת כך כמו משאבת בוכנה: כשהיא נמשכת פנימה היא מביאה צוף לתוך המקור, וכשהיא נדחפת החוצה היא דוחפת את הצוף שבפה אל הגרון.

איך שותה החיה הגבוהה בעולם?

במהלך טיול בפארק הלאומי נאטושה שבנמיביה ראה פיליפ בינדר (Binder) ג'ירפות שותות מים. כל אדם אחר היה נהנה מהמחזה וממשיך בחייו, אבל את בינדר המחזה הזה המשיך לרדוף. "זה ממש מוזר. איך הן מסוגלות להעלות מים לאורך הצוואר הארוך הזה?" הרהר.

בינדר הוא פיזיקאי באוניברסיטת הוואי, שעוסק בדינמיקה לא ליניארית ובתורת הכאוס, אבל כשהיה בשבתון בקייפטאון, הוא לא הצליח להוציא את דמותה של הג'ירפה הצמאה מראשו. הוא גייס לעזרתו את הפיזיקאי דייל טיילור מאוניברסיטת קייפטאון, והשניים החלו לחקור את הדקויות של תהליך השתייה של הג'ירפה: אורך הצוואר, קיבולת הוושט ומשך פרקי השתייה הטיפוסיים. יחד הם חיפשו מנגנונים אפשריים שיסבירו איך הג'ירפה שותה.

תחילה הם חשבו שהג'ירפה משתמשת בצוואר שלה כמעין קש שתייה ענקי באורך של שמונה מטרים. כביכול, הג'ירפה מורידה את לחץ האוויר בוושט ובבטן וכך מאפשרת ללחץ האטמוספרי לדחוף את המים במעלה גרונה אל הוושט. אבל חישובים גילו להם שהפרש הלחצים שהג'ירפה מסוגלת לייצר יכול להעלות מים רק עד גובה הכתפיים שלה, וזה כמובן לא מספיק.

מה שהוביל אותם לפתרון היה דווקא ספר לימוד וטרינריה משנת 1890, שציין כי מעלי גרה כמו פרות וכבשים משתמשים בלשונם כמשאבת בוכנה כדי לשתות. סרטון יוטיוב של גן חיות באריזונה הציג להם גם הוא ג'ירפה ששתתה באופן שהזכיר מאוד משאבה.

במשאבת בוכנה, תנועת הבוכנה לכיוון אחד שואבת מים פנימה דרך שסתום חד-כיווני, וכשהיא נעה בכיוון השני המים נהדפים החוצה דרך שסתום אחר שמאפשר להם לצאת בכיוון אחד בלבד. אבל איפה בתוך צווארה הארוך מחביאה הג'ירפה משאבת בוכנה עם שני שסתומים?

לפי המודל שפיתחו, שפתי הג'ירפה משמשות כשסתום הראשון של המשאבה, ואילו האפיגלוטיס (מכסה הגרון שסוגר על קנה הנשימה בזמן בליעה) הוא השסתום השני. כששפתי הג'ירפה נוגעות במים, היא דוחפת את לסתה לאחור ובכך מאפשרת למים להיכנס לפיה בזמן שמכסה הגרון סגור. בשלב הבא הג'ירפה סוגרת את שפתייה, מרפה את מכסה הגרון ומזיזה את הלסת כך שהנוזל נשאב במעלה הגרון לתוך הוושט.

החוקרים מעריכים ש"המשאבה" של הג'ירפה פועלת במהירות של כ-6.7 קמ"ש – מהר מספיק כדי לגבור על הלחץ של המים שכבר מאוחסנים בוושט ולמנוע מהם לחזור החוצה. בהתבסס על ממדי הוושט של הג'ירפה, הם העריכו שהוא יכול להכיל בערך 5 ליטר מים. חישובים נוספים גילו כי כל פעולת שאיבה שולחת כנראה כ-300 מיליליטר מים לגרון, ובפרק שתייה ממוצע של כ-25 שניות הג'ירפה יכולה להשלים עד 17 מחזורי שאיבה.

ולסיום הנה סרטון חמוד של חיות מהספארי ברמת גן שותות מים: