Οι επιστήμονες καταρρίπτουν τη θεωρία για το «παράξενο» κεφάλι καρχαρία bonnethead

Μια αναπάντεχη επιστημονική ανατροπή έρχεται να αλλάξει τα όσα γνωρίζαμε για έναν από τους πιο αναγνωρίσιμους κατοίκους των ωκεανών.

Οι σφυροκέφαλοι καρχαρίες – του είδους bonnethead, τραβούσαν ανέκαθεν την προσοχή των ερευνητών εξαιτίας του ιδιαίτερου κεφαλιού τους, που θυμίζει φτυάρι.

Μέχρι σήμερα, η επιστημονική κοινότητα πίστευε ότι είχε αποκρυπτογραφήσει τον τρόπο με τον οποίο αναπτύσσεται αυτό το αλλόκοτο σχήμα ανάμεσα στα δύο φύλα.

Ωστόσο, μια νέα μελέτη καταρρίπτει τις προγενέστερες θεωρίες, φέρνοντας στο φως ένα συναρπαστικό εξελικτικό μυστήριο που αποδεικνύει ότι η φύση κρύβει ακόμα πολλά μυστικά.

Οι σφυροκέφαλοι καρχαρίες – bonnethead, αλλάζουν το σχήμα του κεφαλιού τους καθώς μεγαλώνουν, ανατρέποντας μια μακροχρόνια θεωρία και αφήνοντας τους επιστήμονες μπροστά σε ένα νέο εξελικτικό μυστήριο.

Οι επιστήμονες κατέρριψαν μια βασική θεωρία σχετικά με το γιατί οι αρσενικοί και οι θηλυκοί σφυροκέφαλοι καρχαρίες – του είδους bonnethead, έχουν διαφορετικό σχήμα κεφαλιού.

Αντί οι αρσενικοί να αναπτύσσουν μυτερό ρύγχος κατά την ενηλικίωση, στην πραγματικότητα και τα δύο φύλα ξεκινούν με πιο μυτερά κεφάλια που γίνονται πιο στρογγυλά με την ηλικία, ιδιαίτερα στα θηλυκά.

Μια νέα μελέτη για τους σφυροκέφαλους καρχαρίες μπόνετχεντ στη Φλόριντα αμφισβητεί μια προηγούμενη εξήγηση σχετικά με το πώς τα αρσενικά και τα θηλυκά αναπτύσσουν το ξεχωριστό σχήμα του κεφαλιού τους.

Ερευνητές από τη Σχολή Θαλάσσιων, Ατμοσφαιρικών και Γειωεπιστημών Rosenstiel του Πανεπιστημίου του Μαϊάμι, σε συνεργασία με άλλα ιδρύματα, διαπίστωσαν ότι τα κεφάλια των καρχαριών, που μοιάζουν με φτυάρι, γίνονται πιο στρογγυλά καθώς τόσο τα αρσενικά όσο και τα θηλυκά μεγαλώνουν, με τη συγκεκριμένη αλλαγή να είναι ιδιαίτερα έντονη στα θηλυκά.

Παλαιότερες έρευνες είχαν υποθέσει ότι τα αρσενικά ανέπτυσσαν το πιο μυτερό ρύγχος τους όταν έφταναν σε σεξουαλική ωριμότητα.

Στο «μικροσκόπιο» το σχήμα του κεφαλιού

Η συγκεκριμένη έρευνα αποτελεί την πρώτη λεπτομερή εξέταση τόσο του σχήματος του κεφαλιού όσο και της διατροφής των καρχαριών μπόνετχεντ στον κόλπο Μπισκέιν.

Οι επιστήμονες συμπεριέλαβαν επίσης καρχαρίες από τον κόλπο της Τάμπα για να διαπιστώσουν αν τα ίδια αναπτυξιακά πρότυπα εμφανίζονταν σε πληθυσμούς που ζουν σε αντίθετες πλευρές της Φλόριντα.

Οι bonnethead είναι μικροί συγγενείς των σφυροκέφαλων καρχαριών και αποτελούν το μοναδικό γνωστό είδος καρχαρία που παρουσιάζει σαφείς διαφορές στο σχήμα του κεφαλιού ανάλογα με το φύλο.

Τα αρσενικά έχουν συνήθως μια πιο εμφανή μυτερή προεξοχή κατά μήκος του μπροστινού άκρου του κεφαλιού, ενώ τα θηλυκά τείνουν να έχουν ένα πιο ομαλό και στρογγυλεμένο περίγραμμα.

Οι επιστήμονες περιγράφουν αυτού του είδους τη σωματική διαφορά μεταξύ αρσενικών και θηλυκών ως σεξουαλικό διμορφισμό.

“Τα ευρήματά μας δείχνουν ότι το μυτερό σχήμα του κεφαλιού δεν είναι ένα χαρακτηριστικό που αναπτύσσεται στα αρσενικά όταν φτάνουν στην ωριμότητα”, δήλωσε η Κάθι Λιου, επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης, την οποία διεξήγαγε κατά τη διάρκεια των μεταπτυχιακών της σπουδών στη Σχολή Rosenstiel.

“Τόσο τα νεαρά αρσενικά όσο και τα θηλυκά είχαν πιο μυτερά κεφάλια, αλλά το κεφάλι γινόταν πιο στρογγυλό καθώς οι καρχαρίες ωρίμαζαν. Αυτή η αλλαγή ήταν πολύ μεγαλύτερη στα θηλυκά.”

Εκτός «κάδρου» η διατροφή: Τι δεν εξηγεί το μυστήριο του καρχαρία

Οι ερευνητές εξέτασαν επίσης αν τα αρσενικά και τα θηλυκά μπορεί να αναπτύξουν διαφορετικά σχήματα κεφαλιού επειδή τρέφονται με διαφορετικές τροφές ή αναζητούν την τροφή τους με διαφορετικό τρόπο.

Τα αποτελέσματά τους έδειξαν ότι οι σφυροκέφαλοι καρχαρίες bonnetheads στον κόλπο Μπισκέιν και στον κόλπο της Τάμπα ανήκαν σε ξεχωριστά τροφικά πλέγματα και παρουσίαζαν διατροφικές αλλαγές καθώς μεγάλωναν.

Ωστόσο, τα αρσενικά και τα θηλυκά που ζούσαν στον ίδιο κόλπο βασίζονταν σε μεγάλο βαθμό στις ίδιες τοπικές πηγές τροφής.

“Τα ευρήματά μας δεν παρείχαν καμία ένδειξη ότι οι διαφορές στη διατροφή ή στον τρόπο αναζήτησης τροφής καθορίζουν την ανάπτυξη του σχήματος του κεφαλιού ανάλογα με το φύλο του καρχαρία”, δήλωσε η Λιου.
“Αυτή η μελέτη μάς βοηθά να περιορίσουμε τους πιθανούς παράγοντες για ένα βιολογικό χαρακτηριστικό που προβληματίζει εδώ και καιρό τους επιστήμονες”, δήλωσε η Κάθριν Μακντόναλντ, συγγραφέας της μελέτης, αναπληρώτρια καθηγήτρια στο Τμήμα Περιβαλλοντικής Επιστήμης και Πολιτικής και διευθύντρια του Προγράμματος Έρευνας και Προστασίας Καρχαριών στη Σχολή Rosenstiel.

“Εξετάζοντας το σχήμα του σώματος και τη διατροφή στα ίδια ακριβώς ζώα, μπορέσαμε να αξιολογήσουμε αν οι διατροφικές και οι μορφολογικές αλλαγές συνυπάρχουν. Τα αποτελέσματά μας υποδηλώνουν ότι υπάρχει κάποια άλλη αιτία πίσω από τις διαφορές στο σχήμα του κεφαλιού μεταξύ των αρσενικών και θηλυκών σφυροκέφαλων bonnetheads”.

Το οδοιπορικό της έρευνας: Μετρήσεις σε όλη τη Φλόριντα

Μεταξύ του Μαΐου 2022 και του Μαΐου 2023, η ομάδα συνέλεξε δείγματα από 105 σφυροκέφαλους καρχαρίες bonnethead στον κόλπο Μπισκέιν και από άλλους 39 στην περιοχή του κόλπου της Τάμπα.

Οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν ερευνητικά παραγάδια για να πιάσουν τους καρχαρίες στον κόλπο Μπισκέιν, ενώ οι καρχαρίες στον κόλπο της Τάμπα συλλέχθηκαν κυρίως με επιστημονικά απλάδια δίχτυα.

Κάθε καρχαρίας μετρήθηκε και ελήφθη ένα μικρό δείγμα μυϊκού ιστού. Στη συνέχεια, οι ερευνητές φωτογράφισαν και τις δύο πλευρές του κεφαλιού του ζώου πάνω σε έναν ειδικά σχεδιασμένο πίνακα με πλέγμα, προτού απελευθερώσουν γρήγορα τον καρχαρία.

Η ομάδα χρησιμοποίησε το λογισμικό ImageJ για να αναλύσει τις φωτογραφίες και να συγκρίνει με ακρίβεια την καμπυλότητα του κεφαλιού κάθε καρχαρία.

Αυτή η τεχνική επέτρεψε στους ερευνητές να συγκεντρώσουν λεπτομερείς μετρήσεις, διατηρώντας παράλληλα τον χρόνο διαχείρισης των ζώων όσο το δυνατόν πιο σύντομο.

Χημικά στοιχεία φέρνουν στο φως διαφορετικά τροφικά πλέγματα

Οι επιστήμονες ανέλυσαν επίσης τον μυϊκό ιστό από 137 καρχαρίες για να εντοπίσουν τα χημικά αποτυπώματα των ισοτόπων άνθρακα και αζώτου.

Αυτοί οι χημικοί δείκτες μπορούν να αποκαλύψουν σε ποιο σημείο ενός τροφικού πλέγματος τρέφεται ένα ζώο, προσφέροντας μια ευρύτερη εικόνα για τη μακροπρόθεσμη διατροφή του σε σύγκριση με την απλή εξέταση των θηραμάτων που κατανάλωσε πρόσφατα.

Τα ισοτοπικά αποτυπώματα των καρχαριών από τον κόλπο Μπισκέιν παρουσίασαν ελάχιστη επικάλυψη με εκείνα από τον κόλπο της Τάμπα. Αυτό υποδηλώνει ότι οι δύο πληθυσμοί τρέφονταν σε οικοσυστήματα που είχαν διαφορετικά περιβαλλοντικά χαρακτηριστικά.

Ωστόσο, οι ερευνητές διευκρίνισαν ότι αυτό δεν σημαίνει απαραίτητα ότι οι καρχαρίες έτρωγαν εντελώς διαφορετικά είδη θηραμάτων.

Τα ίδια ή παρόμοια θηράματα μπορούν να φέρουν διαφορετικά ισοτοπικά αποτυπώματα ανάλογα με το οικοσύστημα στο οποίο ζουν.

Γιατί οι καρχαρίες Bonnetheads έχουν μυτερά κεφάλια;

Οι επιστήμονες εξακολουθούν να μην γνωρίζουν ποιο πλεονέκτημα προσφέρει το μυτερό κεφάλι των bonnetheads.

Μια πιθανότητα που προτείνουν οι ερευνητές είναι ότι το συγκεκριμένο σχήμα θα μπορούσε να βοηθά τους νεότερους και μικρότερους σε μέγεθος καρχαρίες να κολυμπούν πιο αποτελεσματικά.

Καθώς τα θηλυκά μεγαλώνουν για να υποστηρίξουν την αναπαραγωγή και την κύηση, αυτό το πιθανό πλεονέκτημα ίσως γίνεται λιγότερο σημαντικό.

Μελλοντικές έρευνες σχετικά με την κολυμβητική απόδοση και την εμβρυϊκή ανάπτυξη θα είναι απαραίτητες για να δοκιμαστεί αυτή η πιθανότητα.

Μια εργασία αυτού του είδους θα μπορούσε επίσης να αποκαλύψει πότε ακριβώς αρχίζουν να εμφανίζονται για πρώτη φορά οι διαφορές στο σχήμα του κεφαλιού μεταξύ αρσενικών και θηλυκών.

Η έρευνα επεκτείνεται και εκτός Φλόριντα

Οι ερευνητές ανέφεραν ότι η ίδια φωτογραφική τεχνική θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για τη μελέτη των καρχαριών bonnetheads και σε άλλα μέρη της γεωγραφικής τους εξάπλωσης.

Η σύγκριση πληθυσμών από διαφορετικές περιοχές θα μπορούσε να αποκαλύψει επιπλέον παραλλαγές στο σχήμα του κεφαλιού και να βοηθήσει τους επιστήμονες να κατανοήσουν καλύτερα πώς διαφέρουν οι τοπικοί πληθυσμοί μεταξύ τους.

Αυτές οι συγκρίσεις θα μπορούσαν επίσης να έχουν αξία για την προστασία του είδους, βοηθώντας τους ερευνητές να εντοπίσουν βιολογικές και οικολογικές διαφορές που ενδέχεται να είναι σημαντικές κατά την ανάπτυξη στρατηγικών διαχείρισης ειδικά προσαρμοσμένων για κάθε περιοχή.

Συνδυάζοντας τις μετρήσεις του σχήματος του σώματος με πληροφορίες για τη διατροφή, οι επιστήμονες μπορούν να ελέγξουν αντικρουόμενες εξηγήσεις για το πώς αναπτύσσονται και εξελίσσονται τα ασυνήθιστα βιολογικά χαρακτηριστικά.

Η μελέτη των bonnetheads σε ένα ευρύτερο γεωγραφικό εύρος θα μπορούσε επίσης να αποκαλύψει διαφορές μεταξύ των πληθυσμών που διαφορετικά θα παρέμεναν κρυφές.

Η μελέτη με τίτλο: “A Head of the Curve: Bonnethead Shark (Sphyrna tiburo) Cephalofoil Morphology and Trophic Ecology”, δημοσιεύτηκε στο επιστημονικό περιοδικό Integrative Organismal Biology.Οι συγγραφείς είναι οι Κάθι Λιου (Σχολή Rosenstiel του Πανεπιστημίου του Μαϊάμι και Field School), Τζάσμιν Γκράχαμ (Minorities in Shark Science), Χ. Ρο και Σ. Λ. Κιμ (Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια, Μερσέντ), Τ. Ρ. Γουάιλι και Τζ. Μ. Γκάρντινερ (Havenworth Coastal Conservation), Λ. Τζ. Μπέικερ (Κρατικό Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια, Μοντερέι Μπέι) και Κ. Μακντόναλντ (Σχολή Rosenstiel και Field School).

Η έρευνα υποστηρίχθηκε από το Field School και το Πρόγραμμα Έρευνας και Προστασίας Καρχαριών του Πανεπιστημίου του Μαϊάμι. Οι εργασίες πεδίου στον κόλπο της Τάμπα υποστηρίχθηκαν από το Ταμείο Περιβαλλοντικής Αποκατάστασης του Κόλπου της Τάμπα (Tampa Bay Environmental Restoration Fund) και το Ταμείο Προστασίας της Disney (Disney Conservation Fund).

Η ανάλυση σταθερών ισοτόπων υποστηρίχθηκε από το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στο Μερσέντ, ενώ μερική υποστήριξη στο έργο παρασχέθηκε από το Ίδρυμα Maxwell/Hanrahan.