علماء يكشفون سر قدرة الأخطبوط على العبور من أضيق الثقوب

أكد علماء أن الأخطبوط يتبع استراتيجيتين للانضغاط كي يجتاز ثقوبًا صغيرة جدًا، وذلك بعدما كشفوا الكيفية التي يعتمد عليها هذا المخلوق البحري اللا فقاري للتسلل عبر فتحات تبدو مستحيلة، حيث ينظم أذرعه الثمانية وجسمه الرخو ضمن تسلسل حركي يتغير كلما ضاقت الفتحة، وهي استراتيجية قد توفر دروسًا لتصميم روبوتات قادرة على دخول الأماكن الضيقة، بحسب "رويترز".

وعلى عكس البشر والحيوانات الأخرى ذات الهياكل العظمية الصلبة، يتمتع الأخطبوط بجسم مرن للغاية يعتمد على بنية عضلية تعتمد على السوائل للدعم والحركة، وهو نظام من العضلات يوفر الدعم والحركة معا من دون عظام.

ويمكن لأذرع الأخطبوط الثمانية شديدة المرونة أن تنثني وتتمدد، في حين يستطيع الجزء المركزي من جسمه، المعروف باسم العباءة، تغيير شكله، فضلا عن أن الجهاز الدوري للأخطبوط مهيأ للالتواءات والتقلصات، إذ تحتوي الأوعية الدموية الرئيسية على أنظمة ضخ عضلية تساعد في الحفاظ على تدفق الدم حتى عندما يتعرض جزء من الجسم للانضغاط.

وقال وينسي شين، الباحث في مختبر الروبوتات اللينة بجامعة سنغافورة الوطنية وإحدى معدي الدراسة المنشورة في دورية "جورنال أوف إكسبيريمنتال بيولوجي" العلمية، إن الأخطبوط يتمتع في الطبيعة بالقدرة على المرور من مساحات أصغر من جسمه، وهي قدرة تعرف بسلوك الانضغاط، مشيرا إلى أنهم استكشفوا ما إذا كان هناك نمط عام في كيفية تنفيذ هذا المخلوق لهذا السلوك يمكن تطبيقه على الروبوتات مستقبلًا.

وصور الباحثون مقاطع فيديو لثلاثة من نوع الأخطبوط الشائع في مرحلة ما قبل البلوغ وهي تعصر أجسامها للمرور عبر فتحة قابلة للتعديل، ورصدوا استراتيجيتين رئيسيتين، أولاهما عملية من ثلاث خطوات تستخدمها الأخطبوطات عندما تكون الفتحة أعرض من المسافة بين عيني الحيوان، وعملية من أربع خطوات تستخدمها عندما تكون أضيق.

وأوضح "شين" أنهم توقعوا في البداية أن تستخدم الحيوانات الاستراتيجية نفسها، لكنهم فوجئوا عندما وجدوا أن الاستراتيجية تغيرت؛ ففي المناورة المكونة من ثلاث خطوات، يستكشف الأخطبوط الفتحة أولا بذراع واحدة، ثم يمرر عدة أذرع أخرى من خلالها، قبل أن يستخدم الأذرع التي تم إدخالها للضغط على الحاجز لسحب الأذرع المتبقية والرأس والعباءة عبر الفتحة. وعندما تكون الفتحة أكثر ضيقًا، يضيف الأخطبوط خطوة تتمثل في سحب الأذرع المتبقية عبر الفتحة قبل أن يعصر الرأس والعباءة كل على حدة.

وليس من الواضح ما الذي يحدد أضيق فجوة يستطيع الأخطبوط أن يعصر جسمه للمرور عبرها، فبينما اعتُبر منقار الحيوان -الذي يؤدي وظيفة فكيه ويعد الجزء الصلب الوحيد من جسمه- العامل المقيد لزمن طويل، أشار شين إلى أن التجارب توضح أن العامل قد يكون بدلا من ذلك حجم الأذرع القريبة من الجسم.

من جانبه، قال مايكل كوبا، عالم الأحياء بجامعة نابولي فيديريكو الثاني والمشارك في إعداد الدراسة، إن الفكرة هي أن الأخطبوط يستخدم حاسة اللمس في أذرعه لاستكشاف الفتحة، مشيرًا إلى أن الانضغاط للدخول إلى المساحات الضيقة يوفر للأخطبوط طريقًا للهروب وإمكانية الوصول إلى فرائس لا تستطيع مخلوقات بحرية أخرى بلوغها بسهولة.

وأضاف "كوبا" أن أنواع الأخطبوطات المختلفة قد لا تتعامل مع المساحات الضيقة بالطريقة نفسها، موضحًا أن الأخطبوط الشائع مفترس عام في المياه الساحلية، ولا سيما حول الشواطئ الصخرية حيث توجد ثقوب كثيرة يمكنه الانضغاط للمرور عبرها، بينما الأنواع التي تعيش في قيعان بحرية رملية أو التي تختلف كثيرا في أشكال أجسامها وأطوال أذرعها قد تستخدم استراتيجيات مختلفة لاجتياز الفتحات.

ويأمل الباحثون أن يساعد فهم كيفية حل الأخطبوط لهذه المشكلة المهندسين في تصميم روبوتات أكثر تنوعًا للتنقل عبر مساحات ضيقة مماثلة.

وبين شين أن روبوتات البحث والإنقاذ المصممة للتحرك عبر الحطام غالبا ما تكون طويلة ونحيلة لأنها تحتاج إلى مقطع عرضي صغير لاجتياز الفجوات الضيقة، مشيرا إلى أن روبوتا مستوحى من الأخطبوط قد يتمكن من حمل قدر أكبر من المعدات عبر أذرع مرنة مزودة بأجهزة استشعار أو أدوات أو أجهزة اتصال مختلفة.

وأفاد "شين" بأن تصنيع روبوت من هذا النوع يمثل تحديًا هندسيًا، إذ يجب أن تكون أذرعه ناعمة لينة بما يكفي للانضغاط عبر الفتحات الضيقة، وبارعة بما يكفي للانحناء والالتواء والتمدد أثناء سحب بقية الجسم عبر الفتحة، لافتًا إلى أن المشغلات التقليدية اللازمة للتحكم في مثل هذه الحركات المعقدة تضيف عادة مكونات صلبة ما يجعل الروبوت أكثر صلابة.

واختتم "كوبا" بالإشارة إلى أن الدراسة تسلط الضوء على مدى ما لا يزال يتعين تعلمه عن هذا الكائن البحري نفسه، مؤكدًا أن البشر ينجذبون إلى الأخطبوط باعتباره الكائن الذكي الرخو في المحيط، لكن لا يُعرف سوى القليل جدًا عن كيفية عيش الأخطبوط حياته اليومية.