Tradeoffs for locomotion in air and water
مچھلیوں اور پرندوں کی کچھ انواع ہوا اور پانی دونوں میں لوکوموٹ کرنے کے قابل ہیں، دو سیال میڈیا بہت مختلف خصوصیات کے ساتھ۔ سیال مادے کا ایک خاص مرحلہ ہے جو کسر کے دباؤ کے تحت خراب ہوتا ہے اور اس میں کسی بھی قسم کا مائع یا گیس شامل ہوتا ہے۔ چونکہ سیال آسانی سے خراب ہوتے ہیں اور اطلاق شدہ قوتوں کے جواب میں حرکت کرتے ہیں، اس لیے سیال میڈیم میں مؤثر طریقے سے لوکوموٹنگ منفرد چیلنجز پیش کرتی ہے۔ اس لیے جانوروں کی انواع میں مخصوص مورفولوجیکل خصوصیات کی ضرورت ہوتی ہے جو بنیادی طور پر سیال حرکت پر منحصر ہوتی ہیں۔ چونکہ ہوا اور پانی کی خصوصیات بہت مختلف ہیں، اس لیے تیراکی اور اڑان کی مورفولوجیکل ضروریات بہت مختلف ہیں۔ نتیجے کے طور پر، جانوروں کے بڑے تنوع کے باوجود جو اڑنے یا تیراکی کے قابل ہیں، ان پرجاتیوں کی صرف ایک محدود تعداد نے اڑنے اور تیرنے دونوں کی صلاحیت میں مہارت حاصل کی ہے۔ یہ انواع ہوا سے پانی اور پانی سے ہوا میں منتقلی سے وابستہ الگ الگ مورفولوجیکل اور طرز عمل کی تبدیلی کا مظاہرہ کرتی ہیں۔ اڑنے والے پرندے موجودہ انواع میں سے صرف کیڑے مکوڑے، پرندے اور چمگادڑ ہی حقیقی، مستقل، طاقت سے اڑنے کے قابل ہوتے ہیں۔ ایروڈینامک اصول پرندوں کو پرواز حاصل کرنے کے لیے، انہیں پہلے لفٹ پیدا کر کے کشش ثقل کی قوتوں کے نیچے کی طرف کھینچنے پر کامیابی سے قابو پانا ہوگا۔ یہ ان کے پروں کی پوزیشننگ یا حرکت کے ذریعے حاصل کیا جاتا ہے جس سے پروں کے نیچے کا دباؤ پروں کے اوپر سے زیادہ ہوتا ہے۔ یہ دباؤ کا فرق پروں پر ایک خالص اوپر کی طرف قوت پیدا کرتا ہے، اس طرح پرندے کو زمین سے اتارنے کی اجازت دیتا ہے، بشرطیکہ اوپر کی طرف قوت اس کے وزن سے زیادہ ہو۔ طاقتور پرواز حاصل کرنے کے لیے، فارورڈ فلائٹ پرندوں کو ڈریگ فورسز کا مقابلہ کرنا چاہیے جو پرواز کی سمت کے برعکس کام کرتی ہیں۔ اڑتے ہوئے جانور پر عمل کرنے والی ڈریگ قوتیں جسم کے جسم پر پرجیوی ڈریگ اور پروں پر محرک ڈریگ پر مشتمل ہوتی ہیں، دونوں ہی پرواز کی متعلقہ سمت کے خلاف کام کرتی ہیں۔ حملے کے زاویے کو ایڈجسٹ کرتے ہوئے جب کہ ونگ بیٹ فریکوئنسی کو مستقل رکھا جاتا ہے، پرندے اپنے پروں سے پیدا ہونے والی لفٹ کے ایک جزو کو پیچھے کی طرف بھیجنے کے قابل ہوتے ہیں، اس طرح پروپلسو فورس پیدا ہوتی ہے جسے تھرسٹ کہا جاتا ہے۔ پرواز کا ارتقاء بہت سے مسابقتی نظریات ہیں جو پرندوں کی پرواز کے ارتقاء کی وضاحت کرتے ہیں۔ سب سے زیادہ وسیع پیمانے پر قبول شدہ نظریات میں شامل ہیں: کورسوریل ماڈل: بائیپیڈز کو چلانے میں بتدریج لمبی چھلانگوں کے لیے پنکھ ایک استحکام کے طریقہ کار کے طور پر تیار ہوئے۔ اربوریل ماڈل: پرندوں کے ابتدائی آباؤ اجداد حقیقی اڑان بھرنے والوں کے بجائے گلائڈر تھے۔ جدید دور کی اڑنے والی گلہریوں کی طرح، ابتدائی پرندوں کے آباؤ اجداد کے بارے میں سوچا جاتا تھا کہ وہ درختوں پر چڑھتے ہیں اور پھر درختوں کی چوٹیوں سے نیچے اترتے ہیں۔ اچھلتے ہوئے پروویس ماڈل: اربوریل ماڈل کی طرح، یہ ماڈل تجویز کرتا ہے کہ ابتدائی شکاریوں نے اوپر سے حملہ کیا اور شکار پر اچھلتے وقت اپنے نزول کو مستحکم کرنے میں مدد کے لیے پروں کو تیار کیا۔ ونگ اسسٹڈ انکلائن رننگ (ڈبلیو اے آئی آر) سے پتہ چلتا ہے کہ بچوں میں کھڑی ڈھلوانوں کی تیز چڑھائی کے دوران کرشن کو بڑھانے کے لیے اضافی نیچے کی طرف قوت فراہم کرنے کے لیے پنکھ تیار ہوئے۔ لوکوموٹر ماڈیولز کی نئی ایسوسی ایشن: گیٹس اور ڈائل کی طرف سے 1996 میں متعارف کرایا گیا ایک نظریہ یہ بتانے کی کوشش کرتا ہے کہ پرندے کس طرح پروں کو تیار کرنے کے قابل تھے جو بالآخر حقیقی پرواز کی صلاحیت کا باعث بنے۔ وہ "لوکوموٹر ماڈیولز" کے خیال کو جسمانی گروہوں کے طور پر متعارف کراتے ہیں (یعنی۔ دو ٹانگیں) حرکت کے لیے ایک واحد فعال نیورومسکلر یونٹ کے طور پر مل کر کام کرنا۔ مصنفین کا خیال ہے کہ ابتدائی تھروپوڈز (پرندوں کے لیے ارتقائی پیش رو) کا آغاز ایک واحد لوکوموٹر ماڈیول سے ہوا جو دم کے ساتھ مل کر دو پچھلے اعضاء پر مشتمل تھا۔ وقت گزرنے کے ساتھ، ان جانوروں نے ایک دوسرا لوکوموٹر ماڈیول تیار کیا جسے آزادانہ طور پر کنٹرول کیا جا سکتا تھا: اگلے اعضاء، جو بالآخر فعال پروں میں تبدیل ہوئے اور پچھلے اعضاء سے دم کے فنکشن کو مزید الگ کر دیا، جس سے ایک اضافی (دم) ماڈیول تشکیل پایا۔ یہ ڈیکپلنگ جدید پرندوں کو آزادانہ طور پر اپنے تین لوکوموٹر ماڈیولز (پروں، ٹانگوں اور دم) کو نئے طریقوں سے مربوط کرنے کی آزادی دیتی ہے، اس طرح ایوین ٹیکسا میں نظر آنے والے انتہائی تنوع کا حساب کتاب ہوتا ہے۔ موافقت جیسا کہ قدرتی انتخاب سے تشکیل پانے والے کسی بھی ڈھانچے کے لیے درست ہے، پرندوں کی اناٹومی کسی خاص نوع کے رویے اور طرز زندگی کے مطابق تیار ہوئی ہے۔ مثال کے طور پر، وہ پرندے جو گھنے جنگلات میں رہتے ہیں اور جن کو اعلی نقل و حرکت اور عین مطابق لینڈنگ کی صلاحیتوں کی ضرورت ہوتی ہے ان میں پروں کی شکلیں اور جسم کے منصوبے ہوتے ہیں جو استحکام کو کم کرتے ہیں تاکہ تیز موڑ اور اچانک تیز رفتاری کو انجام دیا جا سکے۔ دوسری طرف سمندری پرندے کھلی ہوا میں طویل عرصے تک اڑتے ہیں کیونکہ زمینی کمیت دور سے الگ ہوتی ہے اور پانی کی سطح پر تیرتے ہوئے ہوا اور سمندری پانی کے درمیان درجہ حرارت کے فرق کی وجہ سے میٹابولک طور پر مہنگے ہو سکتے ہیں۔ نتیجے کے طور پر، بڑے سمندری پرندے زیادہ تر اڑتی ہوئی پرواز پر انحصار کرتے ہیں کیونکہ یہ ان جانوروں کو اپنے پروں کو فلاپ کرنے کی اضافی میٹابولک لاگت کے بغیر نسبتا مسلسل لفٹ حاصل کرنے کی اجازت دیتا ہے۔ چونکہ پرندے متحرک اڑان کے دوران ہوا کے نسبت ایک زاویے پر اڑتے ہیں، اس لیے انہیں اس تیز ہوا سے زیادہ پرواز کی رفتار حاصل کرنے کے قابل ہونا چاہیے۔ نتیجتا، جو پرندے متحرک اڑان پر انحصار کرتے ہیں ان کے پروں کی لوڈنگ کم ہوتی ہے اور پہلو کا تناسب زیادہ ہوتا ہے۔ دوسرے لفظوں میں، گلائڈنگ پرندوں کے پروں کی شکلیں ہوتی ہیں جو انہیں فکسڈ ونگ ہوائی جہاز کی طرح برتاؤ کرنے کی اجازت دیتی ہیں اور زیادہ تر غیر فعال گلائڈنگ پر انحصار کرتی ہیں۔ الباٹراس کے پاس کسی بھی موجودہ پرندے کے سب سے بڑے پنکھ ہوتے ہیں، جو ان کے انتہائی طویل ہجرت کے نمونوں کو حاصل کرنے کے لیے ایروڈینامک اور ڈھلوان چڑھنے کی تکنیکوں پر ان کے بنیادی انحصار کا ثبوت ہیں۔ اس کے برعکس، تھرمل اڑنے والے پرندے، جیسے کہ رپل کے گدھ، پروں کے بوجھ اور پہلو کے تناسب سے بہت چھوٹے ہوتے ہیں۔ چونکہ تیز ترین بڑھتی ہوئی ہوا تھرمل کے مرکز میں واقع ہوتی ہے، اس لیے یہ پرندے بہت تنگ موڑ کے ریڈیائی کو حاصل کرکے اپنے پرواز کے رویے کو بہتر بناتے ہیں۔ دوسرے لفظوں میں، ان پرندوں کے جسم کے بڑے پیمانے کے مقابلے میں چھوٹے پروں کا رجحان ہوتا ہے، جو انہیں گلائڈنگ میں کم مستحکم بناتا ہے لیکن انہیں بہت زیادہ نقل و حرکت دیتا ہے تاکہ وہ بہت تنگ موڑ انجام دینے کے قابل ہوں۔ تیراکی مچھلی جب کہ کچھ آبی جانور سمندر کے فرش کے ساتھ "چل کر" حرکت کرتے ہیں یا سوراخ کرتے ہیں، مچھلی کی حرکت کا غالب طریقہ تیراکی ہے، جو آس پاس کے پانی پر قوت لگانے سے حاصل ہوتا ہے، جس کے نتیجے میں، نیوٹن کے تیسرے قانون کے مطابق، ایک رد عمل والی قوت پیدا ہوتی ہے جو جانور کو آگے بڑھاتی ہے۔ ہائیڈروڈائنامک اصول اسی طرح پرواز کی ایروڈینامکس کے لیے، طاقت سے چلنے والی تیراکی کے لیے جانوروں کو زور پیدا کر کے ڈریگ پر قابو پانے کی ضرورت ہوتی ہے۔ تاہم، اڑنے کے برعکس، تیراکی کرنے والے جانوروں کو لازمی طور پر اعلی عمودی قوتوں کو فعال طور پر استعمال کرنے کی ضرورت نہیں ہے کیونکہ بہاؤ کا اثر کشش ثقل کے نیچے کی طرف کھینچنے کا مقابلہ کر سکتا ہے، جس سے ان جانوروں کو زیادہ کوشش کے بغیر تیرنے کی اجازت ملتی ہے۔ اگرچہ مچھلی کی حرکت میں بہت تنوع ہے، لیکن تیراکی کے رویے کو زور کی پیداوار میں شامل جسمانی ڈھانچوں، میڈین پیئرڈ فن (ایم پی ایف) اور باڈی کاڈل فن (بی سی ایف) کی بنیاد پر دو الگ الگ "طریقوں" میں درجہ بندی کیا جا سکتا ہے۔ ان درجہ بندی میں سے ہر ایک کے اندر، طرز عمل کے سپیکٹرم کے ساتھ متعدد وضاحتیں ہیں جو خالص طور پر بے ترتیب سے لے کر مکمل طور پر ارتعاش پر مبنی ہیں۔ غیر منظم تیراکی کے طریقوں میں زور پروپلسو ڈھانچے (عام طور پر پنکھ یا پورے جسم) کی لہر جیسی حرکتوں سے پیدا ہوتا ہے۔ دوسری طرف، آسکیلیٹری طریقوں کی خصوصیت یہ ہے کہ بغیر کسی لہر جیسی حرکت کے منسلک نقطہ پر پروپلسو ڈھانچے کے گھومنے سے زور پیدا ہوتا ہے۔ درمیانی جوڑی والے پنکھ بہت سی مچھلیاں اپنے دو پیکٹورل پنکھوں یا اپنے مقعد اور نچلے پنکھ دونوں کے مشترکہ رویے کا استعمال کرتے ہوئے تیرتی ہیں۔ میڈین پیئرڈ فن (ایم پی ایف) گائیٹ کی مختلف اقسام کو ترجیحی طور پر ایک پن جوڑی کو دوسرے پر استعمال کرکے حاصل کیا جا سکتا ہے، اور اس میں شامل ہیں: اونڈولیٹری راجفارم: شعاعیں، اسکیٹس، اور منتوں میں دیکھا جاتا ہے جب بڑے، اچھی طرح سے تیار شدہ پیکٹورل پنکھوں کے ساتھ عمودی اونڈولیشن کے ذریعے زور پیدا ہوتا ہے۔ ڈائیڈونٹفارم: جس میں پروپلشن بڑے پیکٹورل پنکھوں کے ساتھ اونڈلیشنز کو پھیلا کر حاصل کیا جاتا ہے۔ ایک طویل ڈورسل پنکھ کی اونڈلیشنز جبکہ جسم کا محور سیدھا اور مستحکم جمنوٹفارم رکھا جاتا ہے: ایک طویل مقعد پنکھ کی اونڈلیشنز، بنیادی طور پر الٹا ایمیفارم بیلسٹفارم: مقعد اور ڈورسل پنکھ دونوں اونڈولیٹ آسکیلیٹری ٹیٹراڈونٹفارم: ڈورسل اور مقعد پنکھ ایک یونٹ کے طور پر فلاپ ہوتے ہیں، یا تو مرحلے میں یا بالکل ایک دوسرے کی مخالفت کرتے ہیں۔ سمندری سورج مچھلی حرکت کی اس شکل کی ایک انتہائی مثال ہے۔ لیبریفارم: پیکٹورل پنکھوں کی ارتعاشی حرکات اور ڈریگ بیسڈ یا لفٹ کے طور پر درجہ بندی کی جا سکتی ہے جس کی بنیاد پر پروپلشن یا تو پانی کے ذریعے پنکھوں کو روئنگ موشن میں گھسیٹ کر یا لفٹ میکانزم کے ذریعے پیدا ہونے والے ڈریگ کے رد عمل کے طور پر پیدا ہوتا ہے۔ باڈی کاڈل پنکھ زیادہ تر مچھلیاں اونڈولیٹری لہریں پیدا کر کے تیرتی ہیں جو کاڈل پنکھ کے ذریعے جسم کے نیچے پھیلتی ہیں۔ غیر منظم حرکت کی اس شکل کو استعمال شدہ جسمانی ڈھانچے کی بنیاد پر باڈی کاڈل فن (بی سی ایف) تیراکی کہا جاتا ہے۔ اونڈولیٹری اینگوئلفارم: ایلوں اور لیمپریوں میں دیکھا جاتا ہے، یہ لوکوموشن موڈ بڑے طول موج میں پورے جسم کے اتار چڑھاؤ سے نشان زد ہوتا ہے۔ اس قسم کے بی سی ایف تیراکی میں آگے اور پیچھے دونوں طرف تیراکی ممکن ہے۔ سب کیرنگیفارم: اینگلیفارم تیراکی کی طرح، لیکن پچھلے حصے میں محدود طول و عرض کے ساتھ جو لہر کے پیچھے پھیلتے ہی بڑھتا ہے، یہ لوکوموشن موڈ اکثر ٹراؤٹ میں دیکھا جاتا ہے۔ کیرنگیفارم: جسم کے اتار چڑھاؤ جسم کی لمبائی کے پچھلے تیسرے حصے تک محدود ہوتے ہیں جس میں ایک سخت کاڈل پنکھ تھونیفارم کے ذریعہ پیدا ہونے والا زور ہوتا ہے: سب سے موثر آبی لوکوموشن موڈ۔ تھرسٹ صرف کاڈل پنکھ میں ہونے والی پس منظر کی نقل و حرکت کے دوران لفٹ کے ذریعے پیدا ہوتا ہے۔ یہ لوکوموشن موڈ ٹیلیوسٹ (رے فائنڈ) مچھلی، شارک اور سمندری ممالیہ جانوروں میں آزاد حالات میں تیار ہوا ہے۔ آسکیلیٹری آسٹراسیفارم: جسم سخت رہتا ہے اور سخت کاڈل پنکھ کو لاکٹ کی طرح ارتعاش میں بہایا جاتا ہے۔ اس قسم کے بی سی ایف لوکوموشن کا استعمال کرنے والی مچھلیاں، عام طور پر بنیادی طور پر ایم پی ایف تیراکی کے طریقوں پر انحصار کرتی ہیں، جس میں آسٹراسیفارم طرز عمل صرف ایک معاون طرز عمل ہوتا ہے۔ موافقت پرندوں کی پرواز میں موافقت کی طرح، مچھلیوں میں تیراکی کے طرز عمل کو استحکام اور چال چلن کے توازن کے طور پر سمجھا جا سکتا ہے۔ کیونکہ بی سی ایف تیراکی زیادہ کاڈل باڈی ڈھانچوں پر انحصار کرتی ہے جو صرف پیچھے کی طرف طاقتور زور دے سکتی ہے، لوکوموشن کی یہ شکل تیزی سے تیز کرنے اور مسلسل سفر کرنے کے لیے خاص طور پر موثر ہے۔ اس لیے بی سی ایف تیراکی فطری طور پر مستحکم ہے اور اکثر نقل مکانی کے بڑے نمونوں والی مچھلیوں میں دیکھی جاتی ہے جنہیں طویل عرصے میں زیادہ سے زیادہ کارکردگی کا مظاہرہ کرنا چاہیے۔ دوسری طرف ایم پی ایف تیراکی میں محرک قوتیں جسم کے دونوں طرف واقع متعدد پنکھوں سے پیدا ہوتی ہیں جنہیں وسیع موڑ کو انجام دینے کے لیے مربوط کیا جا سکتا ہے۔ نتیجے کے طور پر، ایم پی ایف تیراکی اعلی چال چلن کے لیے اچھی طرح سے ڈھال لی جاتی ہے اور اکثر چھوٹی مچھلیوں میں دیکھی جاتی ہے جن کے فرار کے وسیع نمونوں کی ضرورت ہوتی ہے۔ یہ بتانا ضروری ہے کہ مچھلیاں خصوصی طور پر ایک لوکوموٹر موڈ پر انحصار نہیں کرتی ہیں، بلکہ وہ لوموٹر "جنرلسٹ" ہیں، جو بہت سی دستیاب طرز عمل کی تکنیکوں میں سے طرز عمل کا انتخاب اور امتزاج کرتی ہیں۔ در حقیقت، سست رفتار پر، بنیادی طور پر بی سی ایف تیراک اکثر اپنے پیکٹورل، مقعد اور ڈورسل پنکھوں کی حرکت کو ایک اضافی استحکام کے طریقہ کار کے طور پر شامل کرتے ہیں، لیکن انہیں تیز رفتار سے اپنے جسم کے قریب رکھتے ہیں تاکہ ہموار لائننگ کو بہتر بنایا جا سکے اور ڈریگ کو کم کیا جا سکے۔ زیبرا فش کو ترقی اور پختگی کے دوران بدلتے ہوئے ہائیڈرو ڈائنامک اثرات کے جواب میں اپنے لوکوموٹر رویے کو تبدیل کرنے کے لیے بھی دیکھا گیا ہے۔ لوکوموٹر رویے کو اپنانے کے علاوہ، آبی بقا کے لیے بہاؤ کے اثرات کو کنٹرول کرنا بہت ضروری ہے کیونکہ آبی ماحولیاتی نظام گہرائی کے لحاظ سے بہت مختلف ہوتے ہیں۔ مچھلیاں عام طور پر غباروں کی طرح مخصوص اعضاء میں گیس کی مقدار کو منظم کرکے اپنی گہرائی کو کنٹرول کرتی ہیں۔ ان تیراکی کے مثانے میں گیس کی مقدار کو تبدیل کرکے، مچھلیاں فعال طور پر اپنی کثافت کو کنٹرول کرتی ہیں۔ اگر وہ اپنے تیراکی کے مثانے میں ہوا کی مقدار میں اضافہ کرتے ہیں، تو ان کی مجموعی کثافت آس پاس کے پانی سے کم ہو جائے گی، اور اوپر کی طرف بہاؤ کے دباؤ میں اضافہ مچھلیوں کو اس وقت تک بڑھنے کا سبب بنے گا جب تک کہ وہ اس گہرائی تک نہ پہنچ جائیں جس پر وہ دوبارہ آس پاس کے پانی کے ساتھ توازن میں ہوں۔ اس طرح مچھلی بنیادی طور پر ہوا میں گرم ہوا کے غبارے کی طرح برتاؤ کرتی ہے۔ تیراکی پرندے کچھ سمندری پرندوں کی انواع چارے کے دوران سطح کی خوراک یا پلنگ ڈائیونگ کا استعمال کرتی ہیں جس میں کشش ثقل اور/یا رفتار کو مختصر مدت کے لیے بہاؤ کے اثرات کا مقابلہ کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔ دیگر انواع طویل عرصے تک زیر آب رہ سکتی ہیں اور تعاقب غوطہ خوری کی مشق کر سکتی ہیں جس میں وہ فعال طور پر زیر آب رہنے اور شکار کا پیچھا کرنے کے لیے زور پیدا کرتے ہیں۔ چونکہ پرندوں نے لوکوموٹر ماڈیولز کو الگ کر دیا ہے، اس لیے تعاقب کرنے والے غوطہ خور اپنے پروں، پیروں، یا دونوں کے کچھ امتزاج کا استعمال کرتے ہوئے زور پیدا کر سکتے ہیں۔ ٹریڈ آفس برڈ اناٹومی بنیادی طور پر موثر پرواز کے لیے ڈھال لی گئی ہے۔ پرندوں کی انواع جو تیراکی کے ساتھ ساتھ پرواز پر بھی انحصار کرتی ہیں انہیں پرواز اور تیراکی کی مسابقتی ضروریات کا مقابلہ کرنا چاہیے۔ مورفولوجیکل خصوصیات جو پرواز میں فائدہ مند ہوتی ہیں دراصل تیراکی کی کارکردگی کے لیے نقصان دہ ہوتی ہیں۔ مثال کے طور پر، آؤک، جو اپنے پروں کو تیرنے اور اڑنے کے لیے استعمال کرتے ہیں، ان کے جسم کے سائز کے لیے کسی بھی جانور کے مقابلے میں سب سے زیادہ پرواز کے اخراجات ہوتے ہیں۔ اس کے برعکس، وہ پرندے جو اپنے پیروں کو تیرنے کے لیے استعمال کرتے ہیں اور زیادہ ماہر اڑانے والے ہوتے ہیں، ان کی تیرنے کی لاگت پروں سے چلنے والے غوطہ خوروں جیسے آکس اور پینگوئن سے زیادہ ہوتی ہے۔ آؤکس میں پروں کے سائز میں بتدریج کمی کی شدت کے طور پر، پینگوئنوں میں فلیپرز کا ارتقاء ان کی پرواز کی صلاحیتوں کی قیمت پر تھا۔ فارم رکاوٹیں کام کرتی ہیں، اور غوطہ خور اڑنے والی انواع کے پروں، جیسے کہ مور یا پیلیجک کورمورنٹ فلیپرز میں تیار نہیں ہوئے ہیں۔ ہائیڈرو ڈائنامک خصوصیات کے لیے ترمیم کیے جانے کے دوران پینگوئن کے فلیپرز موٹے، گھنے اور چھوٹے ہو گئے۔ ہلکی ہڈیاں پرندوں کا کنکال نظام کھوکھلی ہوا کی جگہوں کے ساتھ انتہائی ہلکا پھلکا بننے کے لیے تیار ہوا ہے جو تنفس کے نظام کے ساتھ انتہائی مربوط ہیں۔ ان موافقت کے نتیجے میں جسمانی وزن میں کمی کشش ثقل کے اثرات کو کم کرنے کے لیے انتہائی فائدہ مند ہے، اس طرح لفٹ حاصل کرنا آسان ہو جاتا ہے۔ تاہم، جو پرندے تیرتے ہیں، انہیں ہلکی ہڈیوں اور جسم کے بڑے پیمانے پر کمی کے بڑھتے ہوئے بہاؤ کے اثرات کا مقابلہ کرنا پڑتا ہے۔ اس کے بجائے، غوطہ خور پرندے اپنے پٹھوں کے بڑے پیمانے پر اضافہ کرتے ہیں، جس کے نتیجے میں جسم کے بڑے پیمانے پر مجموعی طور پر اضافہ ہوتا ہے جو بہاؤ کے اثرات کو کم کرتا ہے اور ڈوبنے کو آسان بناتا ہے۔ یہ اثر زیادہ تر اتلی غوطہ خور پرندوں میں دیکھا جاتا ہے کیونکہ بہاؤ کے اثرات سب سے زیادہ ہوتے ہیں۔ غوطہ خور پرندوں میں زیادہ مقدار کا تعلق زیادہ پروں کی لوڈنگ اور اس کے نتیجے میں بڑے پروں سے ظاہر ہوتا ہے۔ تیز پرواز کی رفتار زیادہ پروں کی لوڈنگ کے نتیجے میں بھی ہوتی ہے جو ممکنہ طور پر چھوٹے اڑنے والے پرندوں کے لیے نقصان دہ ہوگی جنہیں چھوٹی شاخوں پر بالکل اترنا پڑتا ہے۔ تاہم غوطہ خور پرندوں میں یہ رکاوٹ نہیں ہے کیونکہ کھلا پانی مشکل لینڈنگ کو ایڈجسٹ کر سکتا ہے۔ پینگوئنوں نے ہلکی ہڈیوں کی رکاوٹ کو مکمل طور پر کھو دیا اور طاقت اور وزن کے لیے اپنے پروں میں گھنے، کم تیز ہڈیاں تیار کیں۔ پینگوئنوں کے ذریعہ چھوٹے پتھروں کو نگلنا بھی بیلسٹ فراہم کرنے کے بارے میں سوچا جاتا ہے۔ اگرچہ بھاری بیلسٹنگ غیر فعال چڑھائی کو روک دے گی، بیون اور دیگر۔ اندازہ لگایا گیا ہے کہ 12 کلوگرام کے بڑے پرندے کو 50 میٹر کی گہرائی میں غیر جانبدار بہاؤ حاصل کرنے کے لیے کم از کم 1.3 کلوگرام کنکریوں کے بیلسٹ کی ضرورت ہوگی، جو ممکنہ طور پر اسے چارہ کے لیے فائدہ مند بناتا ہے۔ ہلکی ہڈیوں کی طرح، پرندوں میں بھی بڑی ہوا کی جگہوں کے ساتھ بڑے تنفس کے نظام ہوتے ہیں جو جسم کے وزن کو کم کرتے ہیں اور پرواز کے اعلی میٹابولک مطالبات کے لیے درکار زیادہ موثر آکسیجن کے تبادلے کی اجازت دیتے ہیں۔ پرندوں کے پاس خصوصی ڈھانچے بھی ہوتے ہیں جنہیں ہوا کی تھیلیاں کہا جاتا ہے جو ان کے پھیپھڑوں سے قریب سے وابستہ ہوتے ہیں جو جانور کے متاثر ہونے پر ہوا کو ذخیرہ کرتے ہیں، جسمانی وزن کو مزید کم کرتے ہیں اور پھیپھڑوں کے اندر آکسیجن کے جزوی دباؤ کو آس پاس کے ماحول کے برابر برقرار رکھتے ہیں۔ جبکہ پرواز کے لیے انتہائی فائدہ مند ہے، جسمانی وزن میں کمی (اور اس طرح پورے جسم کی کثافت) بہاؤ کی قوتوں میں اضافہ کرتی ہے اور زیر آب گہرائی کو برقرار رکھنا زیادہ مشکل بنا دیتی ہے۔ تیراکی کرنے والے پرندوں کو غوطہ لگانے سے پہلے سانس چھوڑتے ہوئے دیکھا گیا ہے، جس سے ان کی ہوا کا حجم کم ہوتا ہے اور اس طرح ان کے جسم کی مجموعی کثافت کم ہوتی ہے۔ دیگر مطالعات سے پتہ چلتا ہے کہ غوطہ خور پرندے اپنے خون کے آکسیجن کے ذخائر میں اضافہ کرتے ہیں اس طرح بیک وقت غوطہ لگاتے وقت اپنے پھیپھڑوں میں برقرار رکھنے والی آکسیجن کی مقدار کو کم کرتے ہیں اور انہیں طویل عرصے تک غوطہ لگانے کی اجازت دیتے ہیں۔ پلمیج برڈ پلمیج کا مقصد ہوا کو پکڑنا اور موڑنا ہے تاکہ پرواز میں لفٹ حاصل کرنا آسان ہو۔ ایک بار پھر، یہ موافقت تیراکی کے لیے نقصان دہ ہے کیونکہ ہوا کے حجم میں اضافہ بہاؤ قوتوں میں اضافہ کرتا ہے۔ غوطہ خوری کرنے والے کچھ پرندوں کو غوطہ خوری سے فورا پہلے شکار کرتے ہوئے دیکھا گیا ہے، اور کچھ محققین کا خیال ہے کہ اس سے ذخیرہ شدہ ہوا نکل سکتی ہے اور ہوا کا حجم کم ہو سکتا ہے، اس طرح جسم کی تمام کثافت میں اضافہ ہو سکتا ہے، بہاؤ کے اثرات کم ہو سکتے ہیں اور ڈوبنا آسان ہو سکتا ہے۔ رویے کے کارمورنٹس کا مشاہدہ کیا گیا ہے کہ وہ جسم کے بہاؤ میں تبدیلیوں کے ساتھ اپنے تیراکی کے رویے کو تبدیل کرتے ہیں۔ جب جسم کے وزن (اور اس طرح بہاؤ) کو مصنوعی طور پر تبدیل کیا گیا تو افقی طور پر تیراکی کرنے والے کارمورینٹس نے اضافی وزن شامل کرنے پر جسم کے جھکاؤ کے زاویے کو کم کر دیا اور وزن ہٹانے پر جھکاؤ کے زاویے کو بڑھا دیا۔ جب پرندوں کو منفی طور پر اچھالنے کے لیے کافی وزن شامل کیا گیا تو پرندے اپنے جسم کو اوپر کی طرف موڑتے تھے تاکہ ان کے پچھلے اعضاء کو پیڈل کرنے سے پیدا ہونے والا زور انہیں ڈوبنے سے روکنے کا کام کرے۔ دوسرے لفظوں میں، یہ پرندے بدلتے ہوئے بہاؤ کے مطابق ڈھالنے کے لیے اپنے جسم کے جھکاؤ کو متحرک طور پر ایڈجسٹ کر سکتے ہیں۔ چونکہ ہوا کی جگہیں بڑھتی ہوئی گہرائی کے ساتھ سکڑ جاتی ہیں، اس لیے غوطہ خور پرندوں کو غوطہ خوری کے دوران بدلتے ہوئے بہاؤ کے مطابق ڈھالنے کے قابل ہونا چاہیے۔ در حقیقت، برونچ کے گلموٹس اور سفید پروں والے اسکاٹروں دونوں کو دیکھا گیا ہے کہ وہ غوطہ خوری کے دوران اپنے چھلانگ لگانے کے رویے کو تبدیل کرنے کے لیے بوئینسی تبدیل کرنے کے لیے ایڈجسٹمنٹ کے طور پر تبدیل کرتے ہیں۔ لفٹ پر مبنی کچھ تعاقب کرنے والے غوطہ خور تیراکی کے دوران زور پیدا کرنے کے لیے بنیادی طور پر اپنے پروں پر انحصار کرتے ہیں۔ ان میں آؤکس، ڈائیونگ پیٹرلز اور پینگوئن شامل ہیں۔ ان جانوروں میں تھرسٹ کی پیداوار لفٹ کے اصولوں کے ذریعے پیدا ہوتی ہے، بالکل فضائی پرواز کی طرح۔ یہ پرندے بنیادی طور پر پانی کی سطح کے نیچے "اڑتے" ہیں۔ چونکہ ان کا پرواز اور تیراکی دونوں میں زور پیدا کرنے کا دوہرا کردار ہے، اس لیے ان جانوروں کے پروں میں دو مختلف سیال ذرائع کے فعال مطالبات کے درمیان سمجھوتہ ظاہر ہوتا ہے۔ چونکہ پانی کی کثافت ہوا سے بہت زیادہ ہے، اس لیے دونوں میڈیم میں ایک ہی پروں کی سیر پانی میں زیادہ زور پیدا کرے گی۔ نتیجے کے طور پر، تیراکی کرنے والے پرندوں میں نسبتا پروں کا سائز نسبتا سائز کے پرندوں سے چھوٹا ہوتا ہے جو صرف اڑتے ہیں۔ سمندری پرندوں کے جسم کی کمیت بھی متوقع سے زیادہ ہوتی ہے جو کہ ڈوبنے پر بہاؤ قوتوں کا مقابلہ کرنے کے لیے ایک طریقہ کار کے طور پر ہوتا ہے۔ چھوٹے پروں کا امتزاج اور جسم کے بڑے پیمانے پر اضافہ ان پرندوں میں زیادہ پروں کی لوڈنگ پیدا کرتا ہے، جس کے نتیجے میں پرواز کی رفتار تیز ہوتی ہے۔ اگرچہ تیز پرواز کی رفتار اڑنے والے پرندوں کے لیے درختوں کی چوٹیوں پر اترنے کے لیے نقصان دہ ہو سکتی ہے، لیکن پانی میں اترنے کے زیادہ اثرات کا بہت کم نتیجہ ہوتا ہے۔ وہ پرندے جو تیراکی کے لیے لفٹ پر مبنی پروپلشن پر انحصار کرتے ہیں، دیکھا گیا ہے کہ وہ اڑتے وقت پانی میں ڈوبنے اور تیراکی کے مقابلے میں زیادہ پنکھوں کی دھڑکن کی تعدد کا استعمال کرتے ہیں۔ یہ مشاہدہ براہ راست اس منطق کی پیروی کرتا ہے کہ پانی کی بڑھتی ہوئی کثافت اسی طرح کے پروپلشن کے لیے زیادہ زور پیدا کرتی ہے، لہذا ایک دی گئی رفتار کے لیے یکساں پروپلشن کل بنانے کے لیے کم پروپلشن بیٹس کی ضرورت ہوتی ہے۔ یہ بھی تجویز کیا جاتا ہے کہ لفٹ پر مبنی تیراکوں میں ڈریگ پر مبنی تیراکوں کے مقابلے میں تیراکی کی رفتار اور میٹابولک کارکردگی زیادہ ہوتی ہے کیونکہ وہ اپنے پروں سے پانی کی زیادہ مقدار کو ہٹانے کے قابل ہوتے ہیں (اس طرح زیادہ رد عمل کا سامنا کرنا پڑتا ہے) جو کہ اپنے پیروں کے ساتھ موازنہ کرنے والے سائز کے پرندے سے زیادہ ہوتا ہے۔ نہ صرف وہ پرندے جو اپنے پروں کا استعمال کرتے ہیں وہ پانی کے ذریعے خود کو آگے بڑھانے کے لیے لفٹ کا استحصال کرتے ہیں۔ گریبس اپنے پیروں کو اس طرح گھومتے ہیں جس کے نتیجے میں لفٹ سے پیدا ہونے والا زور پیدا ہوتا ہے۔ تیراکی کا یہ انداز پرندوں کو تیز تر اور شاید اس سے زیادہ موثر تیرنے کی اجازت دیتا ہے جب وہ باقاعدہ پیڈلنگ حرکت کا استعمال کرتے ہیں۔ گریبس کے پاؤں کافی خاص ہوتے ہیں، جو پنکھوں سے ملتے جلتے ہوتے ہیں، اور لفٹ پر مبنی پروپلسو میکانزم کا استعمال متغیر ارتقاء کی نشاندہی کرتا ہے۔ بہت سے پاؤں سے چلنے والے پرندے، بشمول کورمورنٹس، اپنے پروپلسو اسٹروک کے مختلف مراحل کے دوران لفٹ اور ڈریگ کے امتزاج کا استعمال کر سکتے ہیں، جہاں پرندوں کے پاؤں کی اکثر پائی جانے والی مثلث شکل پرندوں کو ڈیلٹا ونگز کی طرح قوت پیدا کرنے والے طریقہ کار کا استعمال کرنے کی اجازت دے سکتی ہے۔ یہ بڑی قوتیں پیدا کرنے کی اجازت دیتا ہے، لیکن ممکنہ طور پر خالص ڈریگ پر مبنی پیڈلنگ کے مقابلے میں زیادہ موثر تیراکی بھی کرتا ہے۔ ڈریگ بیسڈ اس حقیقت کا فائدہ اٹھاتے ہوئے کہ پرندے اپنے تین لوکوموٹر ماڈیولز میں سے کسی کو بھی آزادانہ طور پر جوڑ سکتے ہیں، کچھ تعاقب کرنے والے غوطہ خور تیراکی کے دوران زور کی پیداوار کے لیے بنیادی طور پر اپنے جال والے پچھلے اعضاء پر انحصار کرتے ہیں اور فضائی پرواز کے لیے ونگ فنکشن کو الگ کرتے ہیں۔ ڈریگ پر مبنی تعاقب غوطہ خوروں میں کچھ خنزیر کی انواع شامل ہیں۔ مچھلیوں میں دیکھے جانے والے نمونوں کی طرح، ڈریگ پر مبنی پرندوں کے تیراک اپنے لفٹ پر مبنی ہم منصبوں کے مقابلے میں زیادہ قابل عمل ہوتے ہیں۔ نتیجے کے طور پر، ڈریگ پر مبنی تیراکی کے طریقہ کار زیادہ تر ان پرندوں میں دیکھے جاتے ہیں جو زیادہ ماحولیاتی رکاوٹوں کے ساتھ ایسٹورائن ماحول میں رہتے ہیں جن سے بچنا ضروری ہے۔ کچھ تیراکی کرنے والے پرندوں کو غوطہ خوری کے مختلف مراحل میں مختلف پروپلسو میکانزم کا استعمال کرتے ہوئے دیکھا گیا ہے۔ ڈریگ پر مبنی تیراکی اکثر تیراکی کرنے والے پرندوں میں غوطہ خوری کے چارے (یا نیچے) مرحلے کے دوران مشاہدہ کی جاتی ہے کیونکہ یہ شکار کا تعاقب کرنے کے لیے زیادہ نقل و حرکت فراہم کرتا ہے جبکہ اترنے کے دوران زیادہ موثر لفٹ پر مبنی تیراکی کے طریقہ کار کا استعمال کیا جاتا ہے۔ گیلموٹس کو غوطہ خوری کے چڑھائی کے مرحلے کے دوران وقفے وقفے سے لفٹ پر مبنی تیراکی کا استعمال کرتے ہوئے دیکھا گیا لیکن انہیں سطح پر اٹھانے کے لیے زیادہ تر غیر فعال بہاؤ قوتوں پر انحصار کرتے ہیں۔ اڑان کے بغیر پرندوں کے تیراک آبی طرز زندگی کے حق میں اڑنے کی صلاحیت کھو دینے والے پرندوں کی کچھ مثالوں میں شامل ہیں: پینگوئن: تیراکی کے لیے سب سے زیادہ موافقت پذیر پرندوں میں سے ایک، پینگوئن اپنے پروں سے پیدا ہونے والی لفٹ کے ذریعے تیرتے ہیں اور ایک انتہائی ہموار جسمانی شکل کا مظاہرہ کرتے ہیں جو ڈریگ کو کم کرتی ہے۔ فلائٹ لیس کورمورنٹ میگیلنک فلائٹ لیس اسٹیمر ڈک فاکلینڈ فلائٹ لیس اسٹیمر ڈک وائٹ ہیڈ فلائٹ لیس اسٹیمر ڈک آکلینڈ آئی لینڈ ٹیل کیمبل آئی لینڈ ٹیل گریٹ آؤک مانکلا ہیسپیرونیٹس فلائنگ فش بنیادی طور پر تیراکی کے لوکوموشن کی براہ راست پرواز میں منتقلی سمندری مچھلیوں کے ایک ہی خاندان میں تیار ہوئی ہے جسے ایکسکوٹیڈی کہا جاتا ہے۔ اڑنے والی مچھلیاں اس لحاظ سے حقیقی اڑانے والی نہیں ہیں کہ وہ طاقت سے چلنے والی پرواز کو انجام نہیں دیتی ہیں۔ اس کے بجائے، یہ انواع اپنے "پروں" کو فلاپ کیے بغیر براہ راست سمندر کے پانی کی سطح پر اڑتی ہیں۔ اڑنے والی مچھلیوں نے غیر معمولی طور پر بڑے پیکٹورل پنکھ تیار کیے ہیں جو ایئر فوئل کے طور پر کام کرتے ہیں اور جب مچھلی خود کو پانی سے باہر نکالتی ہے تو لفٹ فراہم کرتے ہیں۔ ہائپوکاڈل کو ڈوبا کر اضافی فارورڈ تھرسٹ اور اسٹیئرنگ فورسز پیدا کی جاتی ہیں (یعنی۔ نیچے) ان کے کاڈل پنکھ کا پانی میں لوب اور اسے بہت تیزی سے کمپن کرتا ہے، غوطہ خور پرندوں کے برعکس جس میں یہ قوتیں اسی لوکوموٹر ماڈیول کے ذریعہ پیدا ہوتی ہیں جو پروپلشن کے لیے استعمال ہوتی ہیں۔ اڑنے والی مچھلیوں کی 64 موجودہ انواع میں سے صرف دو الگ الگ جسمانی منصوبے موجود ہیں، جن میں سے ہر ایک دو مختلف طرز عمل کو بہتر بناتا ہے۔ ٹریڈ آفس دم کی ساخت جبکہ زیادہ تر مچھلیوں میں برابر سائز کے لوبوں کے ساتھ کاڈل پنکھ ہوتے ہیں (یعنی۔ ہوموکاڈل)، اڑنے والی مچھلی میں ایک بڑھا ہوا وینٹرل لوب ہوتا ہے (یعنی۔ ہائپوکاڈل) جو اضافی تھرسٹ پروڈکشن اور اسٹیئرنگ کے لیے دم کے صرف ایک حصے کو پانی پر واپس ڈوبانے میں سہولت فراہم کرتا ہے۔ بڑے پیمانے پر کیونکہ اڑنے والی مچھلیاں بنیادی طور پر آبی جانور ہیں، ان کے جسم کی کثافت بہاؤ کے استحکام کے لیے پانی کے قریب ہونی چاہیے۔ تاہم، تیراکی کے لیے اس بنیادی ضرورت کا مطلب یہ ہے کہ اڑنے والی مچھلیاں دیگر عادت سے اڑنے والوں کے مقابلے میں بھاری ہوتی ہیں، جس کے نتیجے میں نسبتا سائز کے پرندے کے مقابلے میں اڑنے والی مچھلیوں کے لیے ڈریگ تناسب کے لیے ونگ لوڈنگ اور لفٹ زیادہ ہوتی ہے۔ ان مختلف ایروڈینامک ڈیزائنوں کی بنیاد پر اڑنے والی مچھلیوں کو دو الگ الگ درجہ بندی میں درجہ بندی کرنے کے لیے ونگ ایریا، ونگ اسپین، ونگ لوڈنگ، اور پہلو تناسب میں فرق کا استعمال کیا گیا ہے۔ بائیپلین باڈی پلان بائیپلین یا سائپسیلورس باڈی پلان میں، پرواز کے دوران لفٹ فراہم کرنے کے لیے پیکٹورل اور پیلوک پنکھ دونوں کو بڑھایا جاتا ہے۔ ان مچھلیوں میں "چپٹے" جسم بھی ہوتے ہیں جو لفٹ پیدا کرنے والے کل رقبے میں اضافہ کرتے ہیں اس طرح انہیں زیادہ ہموار شکلوں سے بہتر ہوا میں "لٹکنے" کی اجازت دیتے ہیں۔ اس اعلی لفٹ پیداوار کے نتیجے میں، یہ مچھلیاں بہترین گلائڈر ہیں اور زیادہ سے زیادہ پرواز کے فاصلے اور مدت کے لیے اچھی طرح سے ڈھال لی گئی ہیں۔ تقابلی طور پر، سائپسیلورس اڑنے والی مچھلی میں پروں کی لوڈنگ کم ہوتی ہے اور پہلو کا تناسب چھوٹا ہوتا ہے (یعنی۔ وسیع تر پنکھ) ان کے Exocoetus monoplane ہم منصبوں کے مقابلے میں، جو اس متبادل باڈی پلان کے ساتھ مچھلی سے زیادہ طویل فاصلے تک اڑنے کی ان کی صلاحیت میں معاون ہے۔ بائیپلین ڈیزائن والی اڑنے والی مچھلیاں پانی سے لانچ کرتے وقت "ٹیکسینگ گلائڈ" کا استعمال کرتے ہوئے اپنی ہائی لفٹ پروڈکشن صلاحیتوں سے فائدہ اٹھاتی ہیں جس میں ہائیپوکاڈل لوب پانی میں رہتا ہے تاکہ پانی کی سطح کو صاف کرنے کے بعد بھی زور پیدا کیا جا سکے اور پنکھوں کو لفٹ نسل کے لیے حملے کے ایک چھوٹے سے زاویے کے ساتھ کھولا جاتا ہے۔ مونوپلین باڈی پلان Exocoetus یا مونوپلین باڈی پلان میں، لفٹ فراہم کرنے کے لیے صرف پیکٹورل پنکھوں کو بڑھایا جاتا ہے۔ اس باڈی پلان والی مچھلیوں میں زیادہ ہموار جسم، اعلی پہلو تناسب (لمبے، تنگ پروں)، اور بائیپلین باڈی پلان والی مچھلیوں کے مقابلے میں زیادہ ونگ لوڈنگ ہوتی ہے، جس کی وجہ سے یہ مچھلیاں زیادہ پرواز کی رفتار کے لیے اچھی طرح سے ڈھال لیتی ہیں۔ مونوپلین باڈی پلان کے ساتھ اڑنے والی مچھلیاں اپنے بائیپلین ہم منصبوں سے مختلف لانچنگ طرز عمل کا مظاہرہ کرتی ہیں۔ زور کی پیداوار کی مدت کو بڑھانے کے بجائے، مونوپلین مچھلیاں پانی سے تیز رفتار سے حملے کے بڑے زاویے (بعض اوقات 45 ڈگری تک) سے چلتی ہیں۔ اس طرح، مونوپلین مچھلیاں تیز پرواز کی رفتار کے لیے اپنی موافقت کا فائدہ اٹھا رہی ہیں، جبکہ بائیپلین ڈیزائن والی مچھلیاں ٹیک آف کے دوران اپنی لفٹ پروڈکشن کی صلاحیتوں کا استحصال کرتی ہیں۔ اوک برڈ فلائٹ فن اور فلیپر لوکوموشن فش لوکوموشن فلوڈ ڈائنامکس فلائنگ فش فلائنگ سب میرین حوالہ جات مزید پڑھنے کے ذرائع (بالترتیب تیراکی اور اڑان کی مخصوص حیاتیاتی مثالوں کے لیے SEE خاص طور پر pp 115-117 اور pp 207-216) (SEE خاص طور پر مچھلی کے تیراکی پر گہرائی سے نظر ڈالنے کے لیے pp 615-652 اور ریڑھ کی ہڈی والی پرواز کے تفصیلی تجزیے کے لیے pp 845-867) بیرونی لنکس لیب ویب سائٹ ڈاکٹر جے آر لوورن کے لیے جو غوطہ خور پرندوں کی نقل و حرکت کی خصوصیات کی تحقیقات کرتے ہیں۔ ڈاکٹر میٹ میک ہنری کے لیے لیب ویب سائٹ جو کم رینالڈ کی تعداد میں تیراکی کی ہائیڈرو ڈائنامکس پر تحقیق کرتے ہیں۔ ڈاکٹر فرینک فش کی مائع لائف لیبارٹری جو سمندری ممالیہ جانوروں میں تیراکی کا مطالعہ کرتی ہے بنیادی اصولوں کا تعارف