הנמלים שטיפסו על עץ גבוה

ביערות הגשם של צפון אוסטרליה חיות מושבות נמלים יוצאות דופן. במקום במחילות באדמה הן מתגוררות על צמרות עצים הנישאים לגובה של עשרות מטרים בתוך כדורים חלולים שהן מרכיבות מעלי העץ. בתהליך הבנייה, מתחברות הנמלים זו לזו והופכות את עצמן לכלי עבודה חיים, ולבסוף גם אורגות את העלים יחדיו בחוטי משי שמייצרים זחליהן, ומכאן שמן – נמלים אורגות. במחקר חדש, שממצאיו התפרסמו לאחרונה בכתב-העת המדעי Current Biology, חקרו מדעני מכון ויצמן למדע מקבוצתו של פרופ' עפר פיינרמן תופעה זו במעבדה באמצעות 52 מצלמות מסונכרנות ברזולוציה של 4K. המדענים חזו במושבת הנמלים יוצרת ומשתמשת ב"משקולות" ו"רוכסנים", פותרת בעיות מורכבות ומרכיבה שוב ושוב קינים יציבים מבלי להתבלבל – באופן שמרמז על יכולות קוגניטיביות מפותחות. 

כדי לחקור מושבת נמלים צריך תחילה לאתר אחת ולהעביר אותה בשלמותה אל בין כותלי המעבדה. לשם כך הרחיקו פרופ' פיינרמן וד"ר אהוד פוניו מהמחלקה לפיזיקה של מערכות מורכבות לטאונסוויל שבאוסטרליה. "כל מושבה של נמלים אורגות ביערות הגשם יכולה להתפרס על פני עשרות קינים וכמה צמרות בגובה עשרות מטרים", מתאר פרופ' פיינרמן. "אך יש רק מלכה אחת, שבלעדיה המושבה אינה שורדת לאורך זמן ומציאתה מאתגרת כמציאת תושב אחד בכל תל-אביב. לכן, מיקדנו את מאמצי החיפוש שלנו בעצים שנשתלו בשכונות חדשות בפאתי העיר, שם המושבות עדיין צעירות וקטנות והצמרות נמוכות".

""מושבת הנמלים מצליחה שוב ושוב לפתור בעיות מורכבות ולהגשים את הרצון הקולקטיבי, וזה מרמז שיש לה יכולות קוגניטיביות מפותחות ביותר שמקודדות בהתנהגות החברתית"

כשנמלים אורגות מזהות סכנה הן נושכות ומשחררות חומצה, וכדי לא להיפגע התמגנו המדענים בחליפות דבוראים. לא פעם, תושבים שהבחינו בצוות הממוגן ביקשו עזרה להיפטר מהנמלים התוקפניות, ומסעות החיפוש גלשו לחצרות הבתים. באחד הלילות הנמלים שנאספו הצליחו להימלט, אך המדענים לא אמרו נואש. כבר למחרת, חידשו את החיפושים ומצאו דרכים יצירתיות לשנע את הנמלים בתנאים נוחים ומבלי שיברחו.

בחזרה במעבדה, תכנן צוות החוקרים בהובלת גדי טרוצקי ומיכל רויטמן מקבוצתו של פרופ' פיינרמן, זירה מרושתת במצלמות המדמה ענף ועליו ארבעה עלים מלאכותיים. בכל ניסוי הם הכניסו לזירה מאות נמלים ועקבו אחר בניית הקן. "מושבת הנמלים השתמשה בשני סוגים של כלי עבודה – רוכסנים ומשקולות", מתאר פרופ' פיינרמן. "כדי לרכוס שני עלים יחד הנמלים התחברו לשרשראות שהתפרסו בין העלים ומשכו אותם זה לעבר זה. תחילה נוצרו שרשראות נמלים בבסיס העלים סמוך לענף, היכן שהמרחק בין העלים קצר, וככל שהעלים התקרבו נוצרו שרשראות נוספות קרוב יותר לקצה, כמעין רוכסן חי שהולך ונסגר. סגירת הרוכסן לא רק חיברה את העלים אלא גם גרמה להם להתכופף מעלה או מטה. המשקולות היו שרשראות נמלים שנתלו מקצות העלים ונועדו לכופפם מטה. אף שאלו יכולות מרשימות כשלעצמן, אנו משערים שבטבע למושבה מגוון כלים רחב אף יותר". 

בכל ניסוי בניית קן שינו המדענים את זווית הנטייה של העלים כלפי מעלה או מטה ובדקו כיצד זה ישפיע על מבנה הקן. "ראינו כי עד לזווית מסוימת הנמלים תמיד יכופפו את העלים לכדור כלפי מטה ומאותה זווית והלאה הן יכופפו אותם מעלה, משיקולים גאומטריים", מספר פרופ' פיינרמן. "בזווית המעבר ציפינו שהן יתבלבלו וימשכו עלים שונים לכיוונים שונים כך שלא ייווצר כדור סגור – אך זה לא קרה. גילינו כי הנמלים תמיד מכופפות קודם כל זוג עלים אחד בכיוון מסוים ורק אחר כך רוכסות אליו את העלים הנותרים, מה שמבטיח שכולם יתכופפו באותו כיוון". אבל איך הן יודעות לעשות את זה?

"ייתכן שנחשפו כאן יכולות קוגניטיביות קבוצתיות", אומר פרופ' פיינרמן. "אחת ההשערות היא שהנמלים מתקשרות ביניהן ומתאמות את סידור העלים באמצעות הפרשה וקליטה של חומרים כימיים בעלי ריח (פרומונים). אפשרות אחרת היא שהסידור מוכתב על ידי הדינמיקה הקבוצתית, ורק לאחר חיבור זוג עלים מתפנות הפועלות שעליהם לחבר עלים סמוכים. אבל ישנה גם אפשרות שלא מדובר בתכנון קבוצתי אלא בשיקולי יעילות מקומיים. כשמחברים עלה שלא התקפל לזוג שהתקפל הנמלים הבודדות שבאותו מקום צריכות להפעיל פחות כוח כדי לבצע את עבודת הכיפוף במהירות, והדבר יוצר אפקט דומינו שבמסגרתו העלים מתחברים בזה אחר זה. לעת עתה, שאלה זו נותרה פתוחה".

בשלב הבא, ניסו המדענים להבין מדוע הנמלים יוצרות תמיד קינים בצורת כדורים חלולים ולא בצורות אחרות, וגייסו לשם כך כלים מתחום הגאומטריה הגאוסיאנית. דמיינו כדורסל המורכב מפיסות עור – כל פיסת עור רחבה במרכז ודקה בקצוות בדומה לאליפסה. לעלים צורה אליפטית דומה ולכן כאשר הנמלים רוכסות את השוליים שלהם אלו לאלו, חוקי הגאומטריה קובעים שיתקבל בהכרח כדור. העובדה שזו הצורה האפשרית היחידה מקנה לקן קשיחות מבנית בפני מעיכה, יתרון גדול ביערות הגשם, והכדור החלול אף מצטיין בנפח פנימי נדיב למחיית המושבה. במקרה זה, תנאים גאומטריים ולא רצון המושבה מכריעים.

"בימים אלו אנו גוזרים ומסדרים את העלים בצורות שמקשות על הנמלים ליצור קן סגור", אומר פרופ' פיינרמן. "בכל זאת, המושבה מצליחה שוב ושוב לפתור בעיות מורכבות ולהגשים את הרצון הקולקטיבי, וזה מרמז לנו שיש לה יכולות קוגניטיביות מפותחות ביותר שמקודדות בהתנהגות החברתית".