ما مقدار الطاقة التي تتطلبها ولادة كل طفل في الطبيعة؟
ما مقدار الطاقة التي تتطلبها ولادة كل طفل في الطبيعة؟
يقول الباحثون إن النماذج الرياضية في المملكتين الحيوانية والبشرية قللت إلى حد كبير من تقدير تكاليف الطاقة اللازمة للتكاثر.
وبحسب وكالة ISNA، فإن فترة حمل الأفيال تستمر لمدة تصل إلى عامين. الجنس الأنثوي لبعض أنواع الأسماك، مع الاحتفاظ بعشرات البيض والصغار في أفواههم، يتضورون جوعا لأسابيع، وعادة ما يتحمل الإنسان الحامل التعب والغثيان لعدة أشهر. هذه مجرد أمثلة قليلة حيث يتم التكاثر بواسطة الأمهات في جميع أنحاء المملكة الحيوانية.
وفقًا لداستن مارشال، عالم البيئة وعالم الأحياء التطوري في جامعة موناش في ملبورن، أستراليا، ربما يكون الباحثون قد قللوا كثيرًا من تقدير الطاقة اللازمة للتكاثر، وفقًا لمجلة Nature .
وفي دراسة نشرت في الأول من مايو 2024، أظهر مارشال وزملاؤه أن الطاقة الإضافية اللازمة لولادة طفل يمكن أن تكون أكثر إثارة للإعجاب بـ 24 مرة مما تقدره بعض النماذج الرياضية. أما بالنسبة للحيوانات التي تعتمد على مصادر الحرارة الخارجية لتنظيم درجة حرارة جسمها، فإن هذا الفرق يكون أقل. على سبيل المثال، تبلغ هذه النسبة حوالي 4 مرات أكثر بالنسبة لثعبان البامبا (Tomodon dorsatus) ومرتين بالنسبة لنوع من أسماك المياه المالحة تسمى الكبلين (Mallotus villosus).
هذه النتائج ليست مجرد فضول. يستخدم الباحثون نماذج رياضية لدراسة كيفية تغير متطلبات الطاقة على مدى حياة الحيوانات، على سبيل المثال أثناء النمو والتغذية والتكاثر، وهذه بدورها تساعد في تفسير سبب تطور الأنواع بالطريقة التي تتطور بها، مثل عدد النسل الذي لديهم أو المزايا من الحيوية على وضع البيض.
وتُظهر الأبحاث التي أجرتها مجموعة البحث التي يقودها مارشال أن تقديرات هذه النماذج للطاقة اللازمة للتكاثر غالباً ما تتجاهل أو تقلل من شأن الطاقة التي تنفقها الأمهات لنمو وحمل صغارهن، والتي يشار إليها أحياناً بالتكاليف غير المباشرة للتكاثر. وهذا يشبه افتراض أن الطاقة اللازمة لصنع البسكويت تساوي السعرات الحرارية الموجودة في البسكويت نفسه، وتجاهل الوقود اللازم لخبزه.
يقول مارشال إن النتائج يمكن أن تؤثر على النظريات حول جوانب أنماط حياة الحيوانات وتحسين التنبؤات حول كيفية استجابة الحيوانات لتغير المناخ.
إن حجم تكاليف الطاقة غير المباشرة هذه مذهل حقًا، كما تقول لورين باكلي، عالمة البيئة وعالمة الأحياء التطورية بجامعة واشنطن في سياتل.
كيفية قياس استهلاك الطاقة
في عام 2020، قررت مجموعة مارشال مراجعة عشرات الدراسات من الثلاثينيات إلى العقد الأول من القرن الحادي والعشرين والتي قامت بقياس إنفاق الطاقة لدى النساء الحوامل وغير الحوامل أو الطاقة المباشرة المخزنة في النسل، ووجدت بشكل عام بيانات غير كافية لحساب التكاليف غير المباشرة وجمع التكاثر المباشر منها 81 نوعًا، بدءًا من الحيوانات المجهرية التي تسمى الدوارات وحتى الأسماك والثعابين والبشر.
على سبيل المثال، بالنسبة للبيانات البشرية، قام الباحثون بدراسة ورقة بحثية عام 2004 تقيس معدل الأيض لدى البشر قبل وأثناء الحمل. استخدموا هذه الدراسة لتقدير الطاقة الإضافية المطلوبة خلال 9 أشهر من الحمل (التكاليف غير المباشرة) ودمجوها مع التكاليف المباشرة المقدرة مثل إجمالي محتوى الطاقة لحديثي الولادة.
جمع بيانات معدل الأيض ليس بالأمر السهل. لقياس الطاقة التي تستخدمها النساء الحوامل، يقوم الباحثون بفحص كمية الأكسجين التي يستهلكونها وكمية ثاني أكسيد الكربون التي يزفرونها.
على سبيل المثال، في دراسة أجريت عام 2007، قام ريان صامويل من جامعة ولاية داكوتا الجنوبية في بروكينجز وزملاؤه بإيواء خمسة خنازير حامل لمدة يوم في غرف زجاجية منفصلة مع أنابيب تحمل عينات الهواء داخل وخارج الغرف
كطالب ماجستير في المشروع، كانت لدي نوبات ليلية للبقاء ومراقبة الحيوانات، كما يقول صموئيل، الذي كان عليه التأكد من أن الخنازير كانت مرتاحة وأن المعدات تعمل بشكل صحيح. بالإضافة إلى المناوبات الليلية، هناك مشكلات أخرى تجعل من الصعب تتبع استخدام الطاقة أثناء الحمل لفترات أطول بكثير من يوم واحد. لو كان وقت التحقيق أطول، لكان علينا إيجاد طريقة لجمع فضلات الخنازير دون كسر ختم الغرفة.
يقول مارشال إنه ليس من المستغرب أن تكون مثل هذه القياسات نادرة في المجتمع العلمي. وبدلاً من ذلك، وجد الباحثون أنه من الأسهل حساب الطاقة المخزنة في النسل بمجرد تقدير كمية العظام والدهون والبروتين في أجسام الأطفال الرضع ودمجها مع محتوى الطاقة المعروف لتلك المكونات.
ويفترض واضعو النماذج أن هذه الطاقة تساوي تكلفة الطاقة اللازمة للتكاثر.
لكن بعض النماذج تتضمن أيضًا تقديرات للتكاليف غير المباشرة، لكن هذه التكاليف تتراوح بين 5 إلى 25 بالمائة فقط من إجمالي الطاقة المنفقة على الإنجاب، اعتمادًا على النموذج.
اختلال توازن الطاقة
ومع ذلك، فقد وجدت مجموعة مارشال أنه، خلافا لافتراضات النماذج السابقة، فإن التكاليف غير المباشرة للإنجاب غالبا ما تكون أعلى بكثير من التكاليف المباشرة.
ووجد الباحثون أنه في الثدييات، التي غالبًا ما تنمي المشيمة لتوفير الأكسجين والمواد المغذية، وإزالة النفايات، والحفاظ على درجة حرارة الجسم الأساسية الثابتة، تمثل التكاليف غير المباشرة حوالي 90 بالمائة من إجمالي تكاليف الطاقة للتكاثر، و10 بالمائة فقط من تكاليف الطاقة اللازمة للتكاثر. الطاقة متوفرة في أطفالهم.
في البشر، يتم استهلاك 96% من 208000 كيلوجول (حوالي 50000 كيلو كالوري) اللازمة للتكاثر عن طريق التكاليف غير المباشرة.
في المقابل، تستثمر الكائنات ذوات الدم البارد (خارجيات الحرارة) أقل من إجمالي تكلفة الطاقة اللازمة لتكاثرها في تكاليف غير مباشرة. في العصافير الولودة (الولودة، التي لا تضع البيض)، تمثل التكاليف غير المباشرة ما يقرب من 55? من طاقتها الإنجابية.
يقول ديفيد ريزنيك، عالم الأحياء التطوري في جامعة كاليفورنيا ريفرسايد: "بالنسبة للثدييات، فإن التكاليف غير المباشرة للتكاثر هائلة". وكان من الرائع رؤية مدى اختلافها عن الكائنات الحية الأخرى، بما في ذلك فطام الأطفال بعد الولادة، مثل الطاقة الإضافية اللازمة لإنتاج الحليب، مما يزيد من تكاليف الطاقة.
وجد الباحثون أنه من بين الكائنات الحية ذات الدم البارد، تنفق الأنواع التي تضع البيض قدرًا أقل من طاقتها الإنجابية على التكاليف غير المباشرة (إنتاج البيض ونقله) مقارنة بالأنواع الولودة.
يقول ريسنيك: "عندما تذهب إلى الولادات الحية، فإن التكاليف غير المباشرة تزيد بشكل كبير". وهذه هي تكلفة إبقاء الجنين لفترة أطول والتحرك معه وحمله.
قال الباحثون الذين تحدثوا إلى مجلة Nature إنهم فوجئوا بشكل عام بعدم قيام أحد من قبل بقياس التكاليف غير المباشرة للتكاثر.
يقول مارشال: "يقول معظم الباحثين إنه يبدو من الواضح أن هذه التكاليف كان يجب أن تكون موجودة، على الرغم من أنه لم يلاحظها أحد أو يعرف أنها مرتفعة جدًا".
ويضيف: لا يزال آخرون مندهشين من أن النماذج الرياضية افترضت أن هذه التكاليف صفر أو منخفضة.
يقترح مارشال أن نقص الباحثات في هذا المجال ربما دفع الباحثين إلى إيلاء اهتمام أقل للتكاليف غير المباشرة للإنجاب.
يقول باكلي أيضًا إنه ليس من المستغرب أن يتم التغاضي عن هذه التكاليف في مجال يهيمن عليه الباحثون الذكور.
تحديث النظريات
يقول أستا أودزيجونيتي من جامعة تسمانيا في هوبارت بأستراليا، الذي وضع نماذج لكيفية أداء الأسماك وسط تغير المناخ، إن التقديرات الأكبر للطاقة تحتاج إلى ربطها بنماذج لكيفية عيش الحيوانات.
يقول مارشال إن إجراء هذه التصحيحات سيستغرق وقتًا، لأنه ليس من السهل إعادة كتابة النماذج، لكن هذا، كما يقول، يمكن أن يغير بدوره ثقل الأدلة وراء بعض النظريات. مثل لماذا تعيش الحيوانات بالطريقة التي تعيش بها. على سبيل المثال، تصل الأسماك إلى الحد الأقصى لحجم جسمها للحفاظ على الطاقة اللازمة للتكاثر.
يقول أودزيجونيت إن التقديرات الجديدة لاستخدام الطاقة الإنجابية يمكن أيضًا أن تحسن التنبؤات حول كيفية تطور الأنواع وسط تغير المناخ. وذلك لأن النماذج التنبؤية تأخذ في الاعتبار عوامل مثل الطاقة اللازمة للتكاثر، وكيف تغير درجة الحرارة من سرعة التفاعلات في أجسام الحيوانات، ومدى نمو الحيوانات الكبيرة.
ويقول مارشال وفريقه إن الدراسة التي أجراها هي مجرد خطوة أولى نحو تحديد تكاليف التكاثر في جميع أنحاء المملكة الحيوانية.
وقال مارشال إنه بسبب البيانات المتفرقة، كان على الباحثين في كثير من الأحيان استقراء تكاليف الحمل من القياسات التي تم إجراؤها في نقاط قليلة فقط أثناء الحمل، مما حد من دقة تقديراتهم.
ويقول إنه ستكون هناك حاجة في المستقبل إلى دراسات تقيس التكاليف غير المباشرة للتكاثر على مدى فترة الحمل بأكملها.
يقول باكلي أيضًا في النهاية: نأمل أن يحاول العديد من الباحثين منا تحديد هذه التكاليف غير المباشرة بشكل أفضل.
طفل صغير
طفل رضيع
طفل بالانجليزي
طفل جميل
معنى طفل
طفل كبير
طفل صغير مولود
طفل يبكي