העטלף נחת

 

 

מנסים לעקוב  אחר מטרה נעה בחשיכה? ייתכן שהשיטה היעילה ביותר אינה לכוון את מרכז קרן האור של הפנס היישר אליה. במקום זה, נראה שקל יותר יהיה לבצע את המשימה אם קרן האור תופנה מעט ימינה או שמאלה ממרכז המטרה. על אף שהתאורה בשולי הקרן חלשה ומפוזרת יותר, היא מקלה על זיהוי כיוון התנועה של העצם ביחס למרכז הקרן, הבהיר יותר. ד"ר נחום אולנובסקי והחוקר הבתר-דוקטוריאלי ד"ר יוסי יובל, מהמחלקה לנוירוביולוגיה במכון ויצמן למדע, הראו באחרונה שעטלפים - בעלי-חיים ש"רואים" באמצעות גלי קול - מכוונים את גלי הסונאר שלהם לשני צידי העצם שהם מעוניינים לאתר, ובדרך זו "תופסים" אותו באיזור ה"שיפוע" המרחבי של קרן הסונאר, ולא במוקד הקרן, החזק יותר. ממצאים אלה פורסמו באחרונהבכתב-העת המדעי Science.

 

התמצאות בעזרת תהודה - באמצעות הפעלת סונאר - היא סוג של חישה פעילה: על בעל-החיים לשדר אותות כדי לקבל בחזרה מידע על סביבתו. בדומה לדרך שבה מערכות סונאר המותקנות בצוללות מאפשרות זיהוי ספינות אויב, גם העטלפים שולחים גלי קול ומקשיבים להד החוזר אליהם. השינויים בגלי הקול החוזרים מספקים להם מידע על סוג העצמים המצויים באיזור ועל מיקומם המדויק. לרשות המדענים הבוחנים את הסונאר של בעלי-חיים עומד, אם כן, כלי מחקר ייחודי: הנוסחאות המתמטיות המשמשות את מהנדסי הצוללות, מתאימות, עקרונית, גם לבעלי-החיים. המדענים, שהתבססו על המסורת הזו של שימוש בחשיבה מתמטית לחקר הסונאר, פיתחו תיאוריה שממנה עולה, כי יעילות גילוי העצם עולה ככל שפוחתת היעילות שבה מאותר מיקומו. המשמעות המעשית של התיאוריה הזאת בשביל עטלף חרקים, למשל, היא שכדי לתפוס חרק בסבך צמחייה, האסטרטגיה הטובה ביותר תהיה למקד עליו את מלוא עוצמת הקרן. לעומת זאת, החישובים מראים כי כאשר עש גדול מעופף באוויר הפתוח - טרף אשר קל לגלותו אך לעיתים קשה לאתר את מיקומו המדויק, השיטה הרגישה ביותר לגילוי שינויים במיקומו תהיה הסטת הקרן ממרכז המטרה וניצול השיפוע המרבי של הקרן. האם העטלפים אכן מתנהגים לפי הכללים התיאורטיים האלה? במילים אחרות, האם הם מסוגלים להתאים את מערכת הסונאר שלהם למצבים משתנים? כדי לענות על השאלה, אילפה קבוצת המדענים בראשות ד"ר אולנובסקי עטלפים לאתר כדור גדול ושחור הממוקם באופן אקראי בחדר חשוך לחלוטין - ולנחות עליו. בתנאי החשכה שבמעבדה, העטלפים יכלו לנווט באמצעות שימוש בתהודה בלבד. מערכת מיקרופונים מיוחדים מסביב לקירות החדר עקבה אחר גלי הקול ששידרו העטלפים, ושתי מצלמות וידאו רגישות לקרינה אינפרא-אדומה רשמו את מסלולי התעופה התלת-ממדיים שלהם.

 

 עטלפי הפירות המצויים, הנחקרים במעבדה של ד"ר אולנובסקי במכון ויצמן למדע, משתמשים במערכת תהודה ייחודית. שלא כמו מיני העטלפים הקטנים יותר, המייצרים קולות ציוץ אולטרא-סוניים בקצב קבוע, עטלפים אלה משמיעים קולות נקישה כפולה. המדענים סברו, כי הנקישות הכפולות יסייעו להבין את אסטרטגיות האיתור שמפעילים העטלפים. ואכן, הם מצאו כי קיים דפוס קבוע בקולות האלה: הזוג הראשון של הנקישות כוון שמאלה ולאחר מכן ימינה, ואילו הזוג השני כוון לימין ואחר-כך לשמאל. עד הנחיתה, העטלפים המשיכו לשגר את קרני הקול משני צידי הכדור, בדיוק באופן היעיל שחזתה הנוסחה. כלומר, בעלי-החיים פעלו ביעילות הרבה ביותר, בדיוק לפי החישוב התיאורטי.

 

בניסוי נוסף בדקו המדענים מצב שבו העטלפים צריכים לאתר את הכדור בתנאי רעש, המקשים על הגילוי. מאחורי הכדור הם תלו לוח גדול שהחזיר את גלי הקול לעטלפים. במקרה זה, במקום לקלוט את ההדים המוחזרים מהכדור בחדר השקט, נאלצו העטלפים לגלות אותו בסביבה רועשת, מרובת-הדים. הפעם, כשהעטלפים התקרבו למטרתם, הם התחילו לצמצם את טווח הסטת הקרן, ולכוון אותה פחות או יותר ישר לכיוון מרכז הכדור.

 

ד"ר אולנובסקי: "המחקר שלנו, שנעשה בשיתוף עם פרופ' סינתיה מוס ותלמיד המחקר בן פאלק מאוניברסיטת מרילנד, מראה כי השיטה האופטימלית לעקוב אחר מיקומו של עצם היא לתפוס אותו בזווית, בשיפוע הקרן. יתר על כן, הראינו שהעטלפים מסוגלים למצוא את האיזון בין משימות גילוי ואיתור, ולאמץ את האסטרטגיה הטובה ביותר לפי הצרכים המשתנים".

 

חישה פעילה נפוצה מאוד בעולמנו: מכשירי סונאר ומכ"מ משמשים לניווט ספינות ומטוסים, דולפינים ולווייתנים מנווטים באוקיינוסים באמצעות תהודה, כלבים מבצעים מעקב באמצעות רחרוח, והעיניים שלנו נעות מצד לצד כדי לראות את סביבתנו. גם חיידקים משתמשים בסוג של חישה פעילה כדי לנוע לעבר חומרים רצויים ולהתחמק מחומרים מזיקים. ד"ר אולנובסקי וד"ר יובל סבורים, שאסטרטגיית ה"חישה על-פי השיפוע", הטובה לעטלפים, עשויה להיות שימושית גם בעבור בעלי-חיים אחרים.