درسنامه آموزشی زیست شناسی (3) کلاس دوازدهم علوم تجربی با پاسخ فصل هشتم- گفتار 2: انتخاب طبیعی و رفتار
پژوهشگران در بررسی یک رفتار تلاش میکنند به دو نوع پرسش پاسخ دهند. پرسش نوع اول اینکه جانور چگونه رفتاری را انجام میدهد؟ برای پاسخ به این پرسش پژوهشگران فرایندهای ژنی، رشد و نمو و عملکرد بدن جانور را بررسی میکنند. پرسش نوع دوم این است که چرا جانور رفتاری را انجام میدهد؟ پرسش دوم به دیدگاه انتخاب طبیعی مربوط است. مثال زیر را بخوانید.
پرنده کاکایی پس از آنکه جوجههایش از تخم بیرون میآیند، پوستههای تخم را از لانه خارج میکند. جوجهها و تخمهای کاکایی در میان علفهای اطراف آشیانه به خوبی استتار میشوند (شکل 9). البته رنگ سفید داخل پوسته تخمهای شکسته بسیار مشخص است.


در رفتارشناسی با دیدگاه انتخاب طبیعی، پژوهشگران برای پاسخ به پرسش چرایی رفتارها و اثر انتخاب طبیعی در شکل دادن به آنها پژوهش میکنند. آنها نقش سازگارکنندگی رفتارهای گوناگون و به عبارتی نقش رفتارها را در بقا و زادآوری بیشتر جانوران بررسی میکنند. این کار با بررسی سود و هزینۀ رفتار برای جانور، انجام میشود.
فعّالیت 4 (صفحهٔ 116 کتاب درسی)
در پژوهش دربارۀ رفتار بیرون انداختن پوسته تخم در کاکاییها:
الف) پژوهشگر چه فرضیهای را دنبال میکرد؟
پژوهشگر فرض کرده بود کاکاییها رفتار دور انداختن پوستهٔ تخمهای شکسته از لانه را برای کاهش احتمال شکار شدن و افزایش احتمال بقای جوجهها انجام میدهند.
ب) چرا پژوهشگر فقط در کنار تعدادی از تخم مرغهای رنگ آمیزی شده، پوسته تخم کاکایی قرار داد؟
برای اینکه بررسی کند طبق فرضیهٔ او، کلاغ، بیشتر، تخمهای قرار گرفته در کنار پوستهٔ تخم را میخورند یا وجود این پوستهها تأثیری در انتخاب تخمها به عنوان غذا ندارد.
زادآوری (تولید مثل)
داشتن بیشترین تعداد زادههای سالم، معیاری برای موفقیت زادآوری در جانوران است. جانوران برای دستیابی به موفقیت در زادآوری (تولید مثل)، رفتارهای زادآوری انجام میدهند. انتخاب جفت یکی از این رفتارهاست. در رفتار انتخاب جفت، جانور ابتدا ویژگیهای جفت را بررسی میکند و بعد تصمیم میگیرد با آن جفتگیری کند یا نه. برای مثال انتخاب جفت را در طاووس بررسی میکنیم. ویژگیهای ظاهری طاووسهای نر و ماده متفاوت است. در فصل زادآوری دم طاووس نر، پرهای پرنقش و نگاری پیدا میکند. طاووس نر برای جلب جفت، دم خود را مانند باد بزن میگستراند تا بهتر در معرض دید جانور ماده قرار گیرد. طاووس ماده دم طاووسهای نر را بررسی میکند و نری را به عنوان جفت انتخاب میکند که رنگ درخشان و لکههای چشم مانند بیشتری روی پرهای دم خود داشته باشد (شکل 10).

در جانوران، مادهها بیشتر از نرها رفتار انتخاب جفت را انجام میدهند. چرا چنین است؟ در جانوران هر یک از والدین باید انرژی و مدت زمانی را برای زادآوری و پرورش زادهها صرف کنند. جانوران ماده معمولاً زمان و انرژی بیشتری صرف میکنند. برای مثال نگهداری از تخمها و جوجهها در پرندگان و بارداری و شیردادن به نوزادان در پستانداران فعالیتهای پرهزینهای هستند که جانوران ماده آنها را انجام میدهند. بنابراین، تولیدمثل برای آنها هزینۀ بیشتری دارد. پس جانوران ماده باید جفت انتخاب کنند تا موفقیت تولیدمثلی آنها تضمین شود.
شاید برای شما این پرسش مطرح شده باشد که پرهای زینتی دم طاووس نر با موفقیت زادآوری جانور ماده چه ارتباطی دارد؟ پژوهشها نشان دادهاند، جانوران ماده در انتخاب جفت به ویژگیهای ظاهری نرها توجه میکنند. درخشان بودن رنگ پرنده یکی از این ویژگیهایی است که نشانۀ سلامت و کیفیت رژیم غذایی آن است. جفتگیری با نری که این نشانه را دارد، سلامت جانور ماده و زادههایش را تضمین میکند. ویژگیهای ظاهری جانور نر نشانهای از داشتن ژنهای مربوط به صفات سازگارکننده نیز هستند؛ یعنی گرچه دم بلند و زینتی طاووس نر ممکن است حرکت جانور را دشوار و آن را در مقابل شکارچیها آسیبپذیرتر کند و احتمال بقای آن را کاهش دهد، اما بقای جانوری با این ویژگی هنگام تولید مثل، سازگارتر بودن آن را نشان میدهد. در نتیجه در صورت انتخاب آن، زادهها علاوه بر ویژگی ظاهری، ژنهای صفات سازگارتر را نیز به ارث میبرند. ویژگیهای ظاهری مانند دم زینتی طاووس نر یا شاخ گوزن نر از صفات ثانویۀ جنسی جانوران نر هستند که هنگام جفتیابی و رقابت با نرهای دیگر به کار میروند.
البته در گونههای مختلف جانوران، انتخاب جفت را فقط جانوران ماده انجام نمیدهند. در نوعی جیرجیرک، جانور نر هزینۀ بیشتری در تولید مثل میپردازد و بنابراین جفت را انتخاب میکند. جیرجیرک نر زامههای خود را درون کیسهای به همراه مقداری مواد مغذی به جانور ماده منتقل میکند. جانور ماده هنگام تشکیل تخم و برای رشدونمو جنین به مواد مغذی درون کیسه نیاز دارد (شکل 11). این کیسه بخش قابل توجهی از وزن بدن جانور نر را تشکیل میدهد. جانور نر، جیرجیرک مادهای را انتخاب میکند که بزرگتر باشد، زیرا بزرگتر بودن جیرجیرک ماده نشانۀ آن است که تخمکهای بیشتری دارد و میتواند زادههای بیشتری تولید کند. در این جانوران جیرجیرکهای ماده برای انتخاب شدن رقابت میکنند.

رفتار تولید مثلی دیگر در جانوران، نوع نظام جفتگیری آنهاست. طاووس نر نظام جفتگیری چند همسری دارد. در این نظام یکی از والدین پرورش و نگهداری زادهها را انجام میدهد. طاووس نر در نگهداری زادهها نقشی ندارد، البته میتواند با نگهداری از قلمرو، منابع غذایی، محل لانه و پناهگاه ایمن از شکارچیها، بهطور غیرمستقیم به مادهها کمک کند. در نتیجه، موفقیت تولید مثلی هر دو جانور نر و ماده افزایش مییابد. بیشتر پستانداران نظام چندهمسری دارند و بیشتر پرندگان مثل قمری خانگی تک همسراند. در این نظام هر دو والد هزینههای پرورش زادهها را میپردازند. همچنین، در این نظام جانور نر و ماده در انتخاب جفت سهم مساوی دارند.
غذایابی
رفتار غذایابی مجموعۀ رفتارهای جانور برای جستوجو و به دست آوردن غذاست. غذاهایی که جانوران میخورند معمولاً اندازههای متفاوتی دارند. غذاهای بزرگتر انرژی بیشتری دارند امّا ممکن است فراوانی آنها کمتر و بهدست آوردن آنها دشوارتر باشد. بنابراین، برای جانوران میزان سود یعنی میزان انرژی موجود در غذا و هزینۀ بهدست آوردن غذا و مصرف آن اهمیت دارد. موازنه بین محتوای انرژی غذا و هزینۀ بهدست آوردن آن، غذایابی بهینه نام دارد. براساس انتخاب طبیعی، رفتار غذایابیای برگزیده میشود که از نظر میزان انرژی دریافتی کارآمدتر باشد یعنی اینکه جانور در هر بار غذایابی، بیشترین انرژی خالص را دریافت کند. برای مثال خرچنگهای ساحلی صدفهای با اندازه متوسط را ترجیح میدهند زیرا آنها بیشترین انرژی خالص را تأمین میکنند. صدفهای بزرگتر انرژی بیشتری دارند امّا برای شکستن آنها باید انرژی بیشتری صرف شود.
هنگام غذایابی ممکن است جانور خود در خطر شکار شدن یا آسیبدیدن قرار گیرد. بنابراین رفتار برگزیده باید موازنهای بین کسب بیشترین انرژی و کمترین خطر را نیز نشان دهد. بههمین علت است که هنگام وجود شکارچی یا رقیب، جانوران رفتارهای غذایابی خود را تغییر میدهند و در حالتی آماده و گوش به زنگ به غذایابی مشغول میشوند.
گاهی جانوران غذایی را مصرف میکنند که محتوای انرژی چندانی ندارد اما مواد موردنیاز آنها را تأمین میکند. برای مثال طوطیهایی که در شکل 12 میبینید خاک رس میخورند تا مواد سمی حاصل از غذاهای گیاهی را در لولۀ گوارش آنها خنثی کند.

قلمروخواهی: قلمرو یک جانور، بخشی از محدودۀ جغرافیایی است که جانور در آن زندگی میکند. جانوران در برابر افراد همگونه یا افراد گونههای دیگر از قلمرو خود دفاع میکنند. این رفتار قلمروخواهی نام دارد. جانور با رفتارهایی مانند اجرای نمایش و یا تهاجم به جانوران دیگر اعلام میکند که قلمرو متعلق به آن است. مثلاً یک پرنده با آواز خواندن سعی میکند از ورود پرندۀ مزاحم به قلمرو خود جلوگیری کند. اگر آواز مؤثر نباشد، ممکن است پرندۀ صاحب قلمرو برای بیرون راندن مزاحم به آن حمله کند (شکل 13). این فعالیتها نیازمند صرف زمان و مصرف انرژی است. تهاجم ممکن است به آسیب دیدن پرندۀ صاحب قلمرو هم بینجامد. آواز خواندن ممکن است موقعیت پرنده را برای شکارچی آشکار کند. چرا پرنده هزینههای دفاع از قلمرو را میپذیرد؟ قلمروخواهی برای جانوران فایدههایی دارد: استفادۀ اختصاصی از منابع قلمرو میتواند غذا و انرژی دریافتی جانور را افزایش دهد. امکان جفتیابی جانور و دسترسی به پناهگاه برای در امان ماندن از شکارچی نیز افزایش مییابد.

مهاجرت: هر ساله با آغاز فصل پاییز پرندگان مهاجر از سیبری و اروپا به تالابها و آبگیرهای شمال ایران مهاجرت میکنند. این پرندهها پس از زمستان گذرانی، در اوایل بهار به سرزمین خود باز میگردند.
جابهجایی طولانی و رفت و برگشتی جانوران مهاجرت نام دارد. تغییر فصل و نامساعد شدن شرایط محیط و کاهش منابع مورد نیاز، جانوران را وا میدارد به سوی زیستگاههای مناسبتر برای تغذیه، بقا و زادآوری مهاجرت کنند. مهاجرت رفتاری غریزی است که یادگیری نیز در آن نقش دارد. بررسی مهاجرت سارها نشان داده است سارهایی که تجربۀ مهاجرت دارند بهتر از آنهایی که برای نخستین بار مهاجرت میکنند، مسیر مهاجرت را تشخیص میدهند.

در مسیر مهاجرت بسیاری از جانوران از جاهایی عبور میکنند که قبلاً در آنجاها نبودهاند. پس آنها چگونه در این محیطهای نا آشنا، راه خود را پیدا میکنند؟ جانوران برای جهتیابی از نشانههای محیطی استفاده میکنند. مثلاً جهتیابی هنگام روز با استفاده از موقعیت خورشید و در شب با استفاده از موقعیت ستارهها در آسمان انجام میشود.
وقتی هوا ابری است جانوران چگونه مسیر حرکت را تشخیص میدهند؟ آیا میدان مغناطیسی زمین در جهتیابی جانوران نقش دارد؟ برای پاسخ به این پرسش، پژوهشگران در یک روز ابری آهنربای کوچکی را روی سر کبوتر خانگی قرار دادند. با وجود این آهنربا، پرنده نتوانست مسیر درست را بیابد و به لانه باز گردد. پژوهشگران نتیجه گرفتند کبوتر خانگی میتواند موقعیت خود را نسبت به میدان مغناطیسی زمین احساس و با استفاده از آن جهتیابی کند. پژوهشگران در سر بعضی از پرندهها ذرات آهن مغناطیسی شده نیز یافتهاند. لاکپشتهای دریایی ماده پس از طی مسافتهای طولانی، برای تخمگذاری به ساحل دریا میآیند و پس از تخمگذاری دوباره به دریا باز میگردند. به نظر میرسد میدان مغناطیسی زمین در جهتیابی لاکپشتها نیز نقش دارد.
خواب زمستانی و رکود تابستانی
برخی جانوران برای بقا، در زمستان، خواب زمستانی دارند. در این حالت جانور به خواب عمیقی فرو میرود و یک دورۀ کاهش فعالیت را طی میکند که در آن دمای بدن، مصرف اکسیژن، تعداد تنفس جانور و نیاز جانور به انرژی کاهش مییابد. پیش از ورود به خواب زمستانی، جانور مقدار زیادی غذا مصرف میکند و در بدن آن چربی لازم به مقدار کافی ذخیره میشود تا هنگام خواب به مصرف برسد. رکود تابستانی نیز یک دورۀ کاهش فعالیت است که در آن سوختوساز جانور کاهش پیدا میکند. رکود تابستانی در جانورانی دیده میشود که در جاهای به شدت گرم مانند بیابان زندگی میکنند. این جانوران در پاسخ به نبود غذا یا دورههای خشک سالی، رکود تابستانی انجام میدهند.
فعّالیت 5 (صفحهٔ 120 کتاب درسی)
لاکپشتی که در شکل زیر میبینید، حتی وقتی در آزمایشگاه قرار دارد و غذا و آب کافی دریافت میکند، رکود تابستانی را نشان میدهد. چرا رکود تابستانی را رفتاری ژنی میدانند؟
رکود تابستانی یک رفتار ژنی و غریزی است، زیرا جانوران حتی در صورت مهیا بودن غذا و آب هوای خوب بازهم این رفتار را انجام میدهند.