הנחיל

התנהגות קולקטיבית של בעלי-חיים, כמו "תופעת העדר", היא אחת התופעות המסקרנות בטבע. מקובל להניח, שתנועה מתואמת של להקות דגים או ציפורים נובעת מאינטראקציות קצרות-טווח, שכתוצאה מהן נוטים פרטים לנוע כמו שכניהם, כלומר "להתיישר" לפי שכניהם. אבל חרקים אינם "מתיישרים" זה עם זה תוך כדי תנועה. ואם כך, כיצד נוצרת התופעה הכה מוּכרת – נחילי חרקים המתאספים יחדיו ונעים במשותף באותו כיוון? פרופ' ניר גוב וחברי קבוצת המחקר שלו במכון ויצמן למדע, וקבוצה בראשות פרופ' ניק אולט מסטנפורד (ארצות-הברית), הציגו תיאוריה חדשה בעניין זה. במחקר, אשר פורסם באחרונה בכתב-העת המדעי New Journal of Physics, מתארים המדענים דמיון מתמטי בין דינמיקת התנועה של נחיל חרקים לבין דינמיקת תנועה של מאסות הנתונות להשפעת כבידה.

המדענים התמקדו בימשושים ("ברחשים"), שיֵש להם (כמו לדבורים, לעש, ולזבובי פירות), איבר שֶמַע רגיש המכונה "איבר ג'ונסטון", שהוא חלק מהמחושים שלהם. איבר זה רגיש לצלילים, וככל הנראה מאפשר את האינטראקציות האקוסטיות אשר מתקיימות בנחילים, ומתבססות על הצלילים האופייניים (מעין זמזום) הנשמעים כאשר החרקים המעופפים טופחים בכנפיהם. "הנחת המוצא שלנו הייתה, שכאשר ימשוש אחד שומע ימשוש אחר, הוא מגיב בתנועה מואצת לעבר מקור הקול, בהתאמה לעוצמת הקול הנקלטת", אומר ד"ר דן גורבונוס, חוקר בתר-דוקטוריאלי בקבוצת המחקר של פרופ' גוב במכון ויצמן למדע. "עוצמת הקול דועכת ביחס הפוך למרחק בריבוע מהמקור – בדיוק כמו במשיכה כבידתית בין שתי מאסות".

המדענים בחנו מאפיינים מתמטיים של תנועת נחילי ברחשים. באופן מפתיע למדי, נמצאו קווי דמיון בין המבנה של נחילי ברחשים לבין המבנה של צבירי כוכבים כדוריים הכוללים אלפי שמשות. דמיון זה הוביל אותם להשערה, שמבנה הנחיל מעוצב בין היתר באמצעות אינטראקציה אקוסטית – הם כינו אותה "כבידה מתואמת" – אשר פועלת בין הפרטים השונים בנחיל. עם זאת, יש הבדל גדול בין הכבידה האמיתית שפועלת בין מאסות (למשל כוכבים) לבין "כבידה מתואמת".

מהו ההבדל? כדי לענות על שאלה זו יש לזכור, שתפיסת הצליל של בעלי-חיים ממינים שונים, וגם של פרטים שונים מאותו מין, אינה קבועה, אלא מתאימה את עצמה לעוצמת הקול הכוללת. למשל, קל לנו לפענח לחישה בסביבה שקטה, אבל בחדר רועש, אנשים צריכים לצעוק כדי שנבין אותם. "ציפינו למצוא מנגנון דומה באיבר ג'ונסטון", אומר ד"ר גורבונוס. "לכן, שיערנו שהברחשים יפחיתו את רגישותם בסביבה מאוכלסת בצפיפות, ואכן, בניסוי מצאנו ראיות לכך".

יכולת ההסתגלות הזו מסייעת לנחיל להימנע מלקרוס לתוך עצמו, על אף האינטראקציה דמויית-הכבידה. כך למשל, כאשר זמזום הרקע חזק מדי, והסביבה המקומית צפופה מדי, הרגישות מופחתת, וכל ברחש יחיד מגיב פחות למשיכתם של חבריו.

המדענים צילמו את נחילי הברחשים בווידאו, וניתחו את תנועת הנחיל באמצעות תוכנה שיצרו פרופ' ניק אולט, ד"ר ג'יימס פאקט, ורואי ני מאוניברסיטת סטנפורד, שנועדה במקור לנתח זרימה דינמית של נוזלים, לרבות היווצרות מערבולות. פרופ' אולט ביקר במכון ויצמן למדע, והציג את המחקר שהיה אז בראשיתו. פרופ' גוב, ששמע את תיאוריו של פרופ' אולט, העלה את האפשרות שבין הפרטים בנחיל פועלת מעין כבידה אקוסטית. כדי לבחון את האפשרות הזאת, הצטרפו לצוות ד"ר ראובן ינקונסקו וכן ד"ר גורבונוס, שהרקע שלו הוא בחקר פיסיקת הכבידה.

המדענים סבורים, שמודל זה של כבידה אקוסטית מתואמת עשוי להתאים לתיאור יחסי הגומלין בין פרטים במערכות קיבוציות המקיימים אינטראקציות ארוכות טווח – החל מנחילי חרקים, דרך עדרי בעלי-חיים שונים, ועד "להקות" של תאים חיים הנעים בגופנו.