המחקר בוצע באמצעות מכשירי GPS הזעירים בעולם, שאיפשרו מעקב אחר העטלפים בניסויי שיבה הביתה לאחר העברתם למדבר.
מכשירי GPS מאפשרים לנו לנווט ביעילות לכל מקום, והפכו כבר לחלק בלתי נפרד מהחיים המודרניים הנוחים, הנשענים על טכנולוגיות מתקדמות. אבל היכולת לנווט ולהתמצא במרחב אינה רק שאלה של נוחות. למעשה, היא חיונית להישרדותם של בני-אדם ובעלי-חיים כאחד. עטלפי הפירות, לדוגמה, עפים עשרות קילומטרים מדי לילה לעץ הפרי הקבוע ממנו הם ניזונים, ושבים למערה. כיצד הם עושים זאת? במחקר שטח ראשון מסוגו, שנעשה באמצעות מכשירי GPS ממוזערים וייחודיים, עקבו מדענים אחר תנועתם של עטלפי פירות, ואספו נתונים מדויקים על הרגלי התעופה ועל כישורי הניווט שלהם. תוצאות המחקר מראות כי העטלפים מנווטים על-פי "מפה קוגניטיבית" מקיפה, הכוללת את השטח המוכר להם מראייה, וממקמים את עצמם בהתאם לאורות או לנקודות ציון אחרות הבולטות בשטח. המחקר, המתפרסם השבוע באתר של כתב-העת "רשומות האקדמיה למדעים של ארה"ב" (PNAS), מספק לראשונה הוכחות לשיטת הניווט בה משתמשים יונקים בטבע.
השאלה כיצד מצליחים בעלי חיים למצוא את דרכם – אם אלה יוני הדואר החוזרות אל השובך, או דגי הסלמון השבים מן הים כדי להטיל ביצים בנחל בו נולדו – מעסיקה מדענים מזה זמן רב. ניסיונות לחקור את השאלה הזו באמצעות ניסויי שטח בטבע נתקלו במגבלות טכניות, והניבו עד כה תוצאות לגבי ציפורים, דגים, חרקים, לובסטרים, צבי ים ועוד – אך לא יונקים. ניסויי מעבדה, המאפשרים מעקב מדויק יותר אחר תנועתם של יונקים, נעשים בקני מידה קטנים של מטרים בודדים, ובתנאים שאינם מדמים את הנעשה בניווט אמיתי בשטח. שיטה חדשה המאפשרת ליהנות משני העולמות פותחה בשיתוף פעולה בין חוקר המוח
ד"ר נחום אולנובסקי ממכון ויצמן למדע, לבין האקולוג פרופ' רן נתן, ראש המכון למדעי החיים באוניברסיטה העברית בירושלים, ותלמיד המחקר בקבוצתו (ממעבדת אקולוגיה של תנועה), אסף צוער. כן השתתפו במחקר מדענים מאיטליה ומשווייץ. המדענים פיתחו התקנים זעירים – שמשקלם כעשרה גרם – הכוללים מכשיר GPS הקטן ביותר בעולם (מבין המכשירים המשמשים כיום למעקב אחר חיות בר), וכן יחידת זיכרון וסוללה.
.jpg)
מכשיר ה-GPS שפותחו לצורך המחקר, גודלם כשני ס"מ רבועים ומשקלם כ-10 גרם, מותקנים על עטלף פירות. צילום: אסף צוער
בסדרת ניסויי שדה, עקבו המדענים באמצעות התקנים אלה אחר תנועותיהם של עטלפי פירות מצויים (Rousettus aegyptiacus) במשך מספר לילות רצופים.
בשלב הראשון אספו המדענים נתונים על מעופי הלילה השגרתיים של העטלפים ממערתם שבאזור שפלת יהודה, סמוך לבית שמש. התברר כי הם עפים בקו ישר, במהירות גבוהה (בממוצע כ-35 קמ"ש ובמקרים מסוימים אף יותר מ-60 קמ"ש), ובגובה רב (מאות מטרים), למרחק של עד כ-30 ק"מ לכל כיוון – אל עץ הפרי החביב עליהם, וכי הם חוזרים לאותו עץ במשך מספר לילות, תוך שהם מתעלמים מעצי פרי זהים לכאורה, סמוכים יותר למערה. הנתונים שאספו פרופ' נתן, ד"ר אולנובסקי, אסף צוער ושותפיהם למחקר מראים כי לעטלפים יכולת ניווט מרשימה, המשתווה לזו של יונים. הנאמנות של העטלפים לעצים המועדפים עליהם מסבירה גם מדוע קשה כל כך לגרום להם לנטוש אתר מסוים שבו הם אינם רצויים.
יכולתם של העטלפים "להתביית" על עץ מסוים תוך התעלמות מעצי פרי זהים מרמזת כי הניווט אינו מבוסס על ריחות העץ. בנוסף, ניתוח המסלול הראה כי הם אינם נעזרים בתוואי הדרך. מהו, אם כן, ההסבר ליכולת הניווט המרשימה הזאת? כדי לפענח את התעלומה, אספו המדענים את העטלפים בסביבתם המוכרת והעבירו אותם לאזור גבעות גורל, 44 ק"מ דרומית לבסיסם הקבוע. חלקם שוחררו משם עם רדת הערב, וחלקם קיבלו מזון במהלך הלילה ושוחררו רק בסופו. העטלפים ששוחררו בתחילת הלילה, כשהם רעבים, חזרו במסלול ישר אל עץ הפרי החביב עליהם, ולאחר מכן שבו למערה. לעומתם, העטלפים השבעים, ששוחררו בסוף הלילה, חזרו ישירות למערת הלינה הקבועה.
בשלב זה נועץ צוות המחקר בטייסים והפעיל מודל ממוחשב. כך התברר שמאזור גבעות גורל אפשר לראות למרחוק עצמים בולטים כארובות תחנת הכוח באשקלון וצמתים מרכזיים. לפיכך יתכן שהעטלפים, להם עיניים גדולות וחוש ראייה מצוין, מכירים ציוני דרך אלה ממעופם היום-יומי באזור המחיה שלהם, וכי הם מנווטים בעזרתם. כדי למנוע מהעטלפים להסתמך על ציוני דרך חזותיים מוכרים, השתמשו החוקרים ב"בור" טבעי, אשר שדה הראייה ממנו מצומצם: העטלפים נלקחו הפעם למכתש הגדול, במרחק 84 ק"מ מהמערה. מחציתם שוחררו מתחתית המכתש והמחצית השנייה מפסגת הר אבנון, הר גבוה הניצב על שפת המכתש. בעוד שהעטלפים ששוחררו מפסגת ההר עפו ישירות למערה, העטלפים ששוחררו בתוך המכתש תעו ונעו בתוכו זמן רב במסלול מפותל ורב-כיווני, אך בסופו של דבר הצליחו לצאת מתוכו בכיוון הנכון ולעוף חזרה למערה.
ממצאים אלה מאשרים כי העטלפים מנווטים בהתאם ל"מפה קוגניטיבית", אשר כוללת אזור נרחב המוכר להם ככל הנראה בעיקר מראייה. הניווט מונחה בעיקר על ידי ציוני דרך מרוחקים, כמו הרים וגבעות, או אורות יישובים, המאפשרים לעטלפים למקם את עצמם ביחס אליהם – באמצעות טריאנגולציה. בנוסף, במרבית המקרים יצאו העטלפים מחלקו הצפוני של המכתש, כלומר בכיוון הכללי אליו רצו להגיע. פרופ' נתן, ד"ר אולנובסקי ואסף צוער סבורים כי עובדה זו מצביעה על קיומו של מנגנון ניווט נוסף – המבוסס, כפי הנראה, על השדה המגנטי או על הריחות הנישאים עם הבריזה המגיעה מן הים התיכון – "מנגנון גיבוי" המשמש את העטלפים במקרים בהם הם אינם יכולים להסתמך על המפה הקוגניטיבית.
ניווט מבוסס מפה הודגם עד כה ביונקים בקנה-מידה של מטר או שניים, בתנאי מעבדה בלבד. הממצאים החדשים מהמחקר בעטלפי הפירות מהווים את הדוגמה הראשונה ביונקים, של ניווט מבוסס מפה בקני-מידה גדולים - כ-100 קילומטרים.
מסלול התעופה של העטלפים, שאורכו כ-30 ק"מ, ממערות לוזית (סמוך לבית שמש) אל עצי הפרי של מושב תלמי יחיאל (סמוך לקרית מלאכי).
מידע נוסף ותמונות נוספות אפשר לקבל במשרד דובר מכון ויצמן למדע 08-934-3856
לאחר מכן, החוקרים שאלו האם הסוג הזה של למידה קשור לשלב מסוים של השינה. בניסוי שני, הם חילקו את מעגלי השינה לפי שנת תנועת עיניים מהירה (תע"מ) ושינה ללא תע"מ, ואז הפעילו את ההתניה באחד השלבים בלבד. להפתעתם, הם מצאו שהתגובה המותנית הייתה חזקה יותר בשלב התע"מ, אבל העברת האסוציאציה משינה לערות התחוללה רק בשינה ללא תע"מ. המדענים סבורים שבזמן שנת תע"מ, אנו עלולים להיות מושפעים יותר מגירוים בסביבתנו, אבל "שכחון החלומות" – שגורם לנו לשכוח את רוב חלומותינו – עלול לפעול על כל למידה שמתרחשת בשלב הזה של השינה. לעומת זאת, שינה ללא תע"מ הינה שלב שחשוב לגיבוש זכרונות, ויתכן שהיא גם ממלאת תפקיד חשוב בסוג הזה של למידה תוך שינה.
מדעני מכון ויצמן למדע גילו: ריח לבן
עד היום מקובל היה לחשוב שאפשר לראות צבע לבן ולשמוע רעש לבן. מחקר של מדעני מכון ויצמן למדע מגלה כי אפשר גם להריח ריח לבן. הממצאים התפרסמו באחרונה בכתב-העת של האקדמיה הלאומית למדעים של ארה"ב (PNAS).
חוש הראייה "רואה" תערובות שונות של גלי אור בתדירויות שונות באותו צבע –לבן. גם חוש השמיעה תופס תערובות שונות של גלי קול בתדירויות מגוונות כזמזום המכונה "רעש לבן". כדי שייתפסו כ"לבנים", על הרעש והצבע למלא שני תנאים: התערובת היוצרת אותם צריכה להשתרע על-פני כל הטווח האפשרי של הגירוי, ועוצמת הגירויים של כל רכיבי התערובת צריכה להיות זהה. האם אפשר להשתמש באותם עקרונות בתחום חוש הריח, כדי ליצור ריח לבן? שאלה זו מעולם לא נבדקה עד כה, בין היתר בגלל הקשיים הטכניים שבמחקר כזה, כמו, לדוגמה, יצירת חומרי ריח רבים בעלי עוצמה זהה.
תלמידת המחקר טלי וייס, מקבוצת המחקר של פרופ' נועם סובל במחלקה לנוירוביולוגיה במכון ויצמן למדע, הובילה את המחקר בשאלה זו, יחד עם ד"ר קובי סניץ מאותה קבוצה. הם בחרו 86 חומרי ריח (המורכבים ממולקולה בודדת), אשר מייצגים את כל הטווח של עולם הריחות, ודיללו אותם לעוצמה זהה. לאחר מכן הכינו מחומרים אלה תערובות שונות, בעלות מספר מרכיבים משתנה, אשר מתפרסים על פני כל הטווח של עולם הריחות, וביקשו ממתנדבים להשוות בין זוגות של תערובות. הם גילו, כי ככל שהתערובות הכילו מספר רכיבים רב יותר, הן סווגו כדומות יותר – גם כשזוג התערובות לא הכיל כל רכיב משותף. תערובות שהכילו כ-30 חומרי ריח או יותר נתפסו על-ידי המתנדבים ככמעט זהות.
כדי להמשיך לחקור את התופעה יצרו המדענים תערובות ריח שונות, אותן כינו בשם חסר משמעות – "לורקס". לאחר שהנבדקים התרגלו לריח של אחת מתערובות ה"לורקס", הם נטו לכנות כך גם תערובות חדשות, אותן מעולם לא הריחו לפני כן, אך רק אם היו אלה תערובות שהכילו 30 חומרים או יותר, המתפרסים על-פני כל הטווח של עולם הריחות. כאשר התערובות הכילו 20 חומרים או פחות, הנבדקים לא התייחסו אליהן כאל "לורקס". ה"לורקס" – תערובת הריח הלבן – תוארה על-ידי הנבדקים כבעלת תכונות נייטרליות: לא בעלת ריח נעים, ולא בעלת ריח בלתי-נעים.
"הממצאים לא רק מרחיבים את מושג ה'לבן' אל מעבר לתחומים המוכרים של חוש הראייה וחוש השמיעה, ואינם מתמצים בהוספת חוש הריח לרשימת החושים בהם קיימת תופעה 'לבנה'. הם גם נוגעים לעקרונות הבסיסיים ביותר לפיהם פועל חוש הריח, ומערערים את התפיסות המקובלות לגביהם", אומר פרופ' סובל. בניגוד לתפיסה המקובלת, הרואה בחוש הריח "מכונה" לזיהוי מולקולות ריחניות, ממצאי המחקר מראים, כי המערכת מזהה ריח בכללותו, ולא חומרי ריח בודדים. גם התפיסה הקומבינטורית של חוש הריח, שזיהוי תערובות נעשה באמצעות הפעלת קומבינציות שונות של קולטנים, מחייבת כעת חשיבה מחודשת, שכן ממצאי המחקר "שמים גבול" לשיטה הקומבינטורית כאשר מדובר בתערובות ריח עם מספר גדול של חומרים.
במחקר השתתפו גם תלמידת המחקר עדי יבלונקה מקבוצתו של פרופ' סובל, וד"ר אלעד שניידמן מהמחלקה לנוירוביולוגיה במכון ויצמן למדע.
מידע נוסף אפשר לקבל במשרד דובר מכון ויצמן למדע 08-934-3856