הניווט הצפוף של העטלפים

זה קורה כל ערב, עם השקיעה: כאלפיים עטלפים, מהמין יזנוב גדול (Rhinopoma microphyllum), יוצאים מפתח המערה בעמק החולה שבה הם מבלים את היום בשינה, ועפים לחפש אחר חרקים טעימים. הזרם המהיר של נפנופי הכנפיים וציוצים גבוהים מתנקז לפתח שדרכו עוברים כ-25 עטלפים כל שנייה. 

עטלפי יזנוב יוצאים בהמוניהם מהמערה

איך מצליחים העטלפים למצוא את דרכם בסביבה הצפופה הזו? עטלפים מנווטים בעיקר בעזרת איכון הד (אֶקוֹלוֹקַצְיָה, echolocation): הם משמיעים קולות בתדר גבוה, רובם מעבר לטווח השמיעה שלנו, מקשיבים להד שחוזר מהעצמים באזור, וכך מרכיבים במוחם מפה של סביבתם. בשיטה הזו הם מסוגלים לאתר לא רק חפצים דוממים אלא גם בעלי חיים שנמצאים בתנועה, כמו החרקים שהם טורפים או  העטלפים שעפים לצידם. 

אבל כשיש כל כך הרבה עטלפים בחלל קטן, וכולם משמיעים את ציוציהם הגבוהים, נוצרת בעיה: הקולות מפריעים וחוסמים זה את זה, ומונעים מהעטלפים לשמוע את ההד החוזר מציוציהם שלהם. זאת דווקא בזמן שהם צריכים את יכולת איכון ההד שלהם יותר מתמיד, כדי לנווט בסביבה צפופה ומשתנה במהירות. 

למרות זאת, אפילו במושבות גדולות יותר שמונות מאות אלפי עטלפים, הם מצליחים לצאת מהמערה כמעט באותו זמן – ומתנגשים זה בזה רק לעיתים רחוקות. איך הם מצליחים לעשות זאת?

"זו אחת השאלות הכי בסיסיות בתחום – איך העטלפים נעים בקבוצה בלי להפריע זה לזה" אמר פרופ' יוסי יובל מהמחלקה לזואולוגיה באוניברסיטת תל אביב בראיון לאתר מכון דוידסון. "וזה מגיע לשיא ביציאה מהמערה".

במהלך השנים הציעו חוקרים תשובות שונות לבעיה, אך היה קשה מאוד לבדוק אותן: המחקרים התבססו לרוב על קבוצות קטנות של עטלפים במעבדה, או על הקלטות של עטלפים בטבע שנעשו מהקרקע, ולכן הם התקשו לשחזר מה שומע העטלף שנמצא בתוך הלהקה.  

כעת מתפרסם מחקר של יובל וחוקרים נוספים ממעבדתו, שבו הם עשו שימוש במכשירי GPS זעירים שעקבו אחר תנועת העטלפים, ומיקרופונים שהקליטו את קריאותיהם. את המחקר הובילה ד"ר איה גולדשטיין, שהייתה תלמידת מחקר של יובל והיום עובדת במכון מקס פלנק בגרמניה. המסקנה העיקרית של החוקרים היא כי למרות שרוב ההדים מהציוצים של העטלפים בזמן היציאה מהמערה אכן נחסמים, הם מקבלים מספיק מידע על העטלפים הקרובים אליהם ביותר בשביל לעשות את דרכם בבטחה. אין להם צורך באסטרטגיה מיוחדת, מעבר לשינוי קל של קצב הקריאות, כדי להתגבר על ההפרעה. 

העטלפים היחידים בארץ שהתנהגותם כוללת יציאה משותפת מהמערה, וגם גדולים מספיק בשביל שאפשר יהיה להצמיד אליהם תגי GPS ומיקרופונים. יזנוב גדול יוצא מהמערה | צילום:  Jens Rydell

הקלטה מגב העטלף

החוקרים התמקדו בעטלפי היזנוב, אמר יובל, משום שהם העטלפים היחידים בארץ שהתנהגותם כוללת יציאה משותפת מהמערה, וגם גדולים מספיק בשביל שאפשר יהיה להצמיד אליהם תגי GPS ומיקרופונים, בלי לפגוע ביכולת התנועה שלהם. אבל גם גדולים זה דבר יחסי: משקלם הוא בין 30 ל-40 גרם בלבד. התגים שבהם השתמשו החוקרים לתעד את המיקום של העטלפים הם תגי "אטלס", פיתוח ישראלי של פרופ' רן נתן מהאוניברסיטה העברית ופרופ' סיון טולדו מאוניברסיטת תל אביב. משקלו של כל התקן רק קצת יותר מגרם, והיתרון המרכזי שלהם הוא שהם משדרים את המידע לתחנות בסיס ולא רק שומרים אותו אצלם, כך שלא צריך למצוא ולהחזיר אותם. את התגים מהדור הקודם החוקרים היו אוספים מרצפת המערה לאחר שנפלו מגבם של העטלפים, אך באופן בלתי נמנע, חלקם היו נופלים מחוץ למערה, איש שם לאורך מסלולי התעופה של העטלפים, ואובדים עם המידע שעליהם. בעזרת תגי אטלס אפשר לפיכך לעקוב אחר יותר עטלפים, והחוקרים הצליחו לתעד את תנועותיהם של 96 פרטים, כולל יותר מ-70 בו זמנית.

בנוסף הצמידו החוקרים לחלק מהעטלפים מיקרופונים שהקליטו את הקריאות שלהם, ואת הקריאות של חבריהם לצידם. את המכשירים האלו הם כן היו צריכים למצוא ולהשיב, ולכן יש בידם הקלטות רק מ-16 עטלפים. הם שיחררו את העטלפים נושאי המכשירים סמוך לפתח המערה, ואלו הצטרפו ללהק היוצא ממנה.

הדבר הראשון שעלה מהנתונים הוא שהעטלפים ממהרים להתפרש ולעוף ימינה או שמאלה ברגע שהם יוצאים מהמערה, וכך מפחיתים את הצפיפות. "ההפרעה הגבוהה ביותר נראית ביציאה מהמערה, אבל היא נמשכת שניות", אמר יובל. כחמישים מטר מפתח המערה העטלפים כבר מתרחקים זה מזה, והחסימה של הדי הציוצים יורדת בצורה משמעותית. 

בנוסף, בעזרת הנתונים יכלו החוקרים לחשב את מידת החסימה של הדי הציוצים – עד כמה הציוצים של השכנים מפריעים לכל עטלף לקלוט את ההדים מהציוצים שהוא עצמו משמיע. הם מצאו שאומנם סמוך ליציאה מהמערה כמעט כל החזרי ההד ברדיוס של שלושה מטר מהעטלף נחסמים – 94 אחוזים מהם לא מצליחים להגיע לאוזניהם – אך המצב טוב בהרבה ברדיוס קטן יותר, של מטר אחד. ברדיוס כזה, רק 63 אחוזים מההדים נחסמים, כלומר 37 אחוזים מגיעים ליעדם. יובל מבהיר שהעטלפים אינם זקוקים לכל המידע בשביל לנווט: "העטלפים צועקים עשר פעמים בשנייה, יש המון יתירות. אם אני מפספס את ההד בקריאה הראשונה, אני אשמע בשנייה".

העטלפים שינו במקצת את מנהגיהם בתגובה להפרעה, וקראו קריאות קצרות יותר, בעוצמה פחותה, ובקצב גבוה יותר – זמן קצר יותר בין קריאה לקריאה. יובל הסביר שהם מעלים את קצב הקריאות שלהם בכל מצב בו הם צריכים להשיג יותר מידע, גם, למשל, כאשר הם עפים באזור שיש בו הרבה חפצים דוממים. קיצור הקריאות תורם גם הוא להשגת פרטים רבים יותר, כי כך סוף הקריאה לא מתנגש עם ההד של תחילתה. 

העטלפים ממהרים להתפרש ולעוף ימינה או שמאלה ברגע שהם יוצאים מהמערה, וכך מפחיתים את הצפיפות. עטלפים עוזבים את המערה באלפיהם | צילום: ערן עמיחי

סימולציה של תעופה

בעזרת הנתונים מתגי אטלס וממכשירי ההקלטה פיתחו החוקרים הדמיה של מעוף העטלפים. הם השתמשו במודל של האוזן הפנימית של העטלף כדי לקבוע מה הוא שומע בכל רגע, ובדקו אם העטלפים בהדמיה מסוגלים להגיב למידע שהם מקבלים ולזוז כדי להימנע מהתנגשות. "כמובן שבסימולציה יש כל מיני הנחות", אמר יובל, "אבל ניסינו להשתמש בהנחות הפשוטות ביותר: שהעיבוד במוח הוא הכי פשוט שיכול להיות, שהחסימה של ההדים היא הכי גבוהה. אם הסימולציה הפשוטה מצליחה להתמודד עם החסימה, כנראה שגם העטלף יצליח".

והעטלפים בסימולציה אכן הצליחו – גם כאשר הצפיפות שלהם הייתה גבוהה מאוד, הם כמעט לא התנגשו. יובל אמר שהוא הופתע כמה מעט היה צריך להניח בשביל להשיג את התוצאה הזו. "אנחנו נותנים לעטלפים בהדמיה חוקים מאוד פשוטים, יכולות מאוד פשוטות, והם עדיין מצליחים לנוע בלי להתנגש".

בעזרת הסימולציה הראו החוקרים שלעטלפים לא נדרשה אסטרטגיה מיוחדת כדי לנווט בהצלחה ביציאה מהמערה, מעבר למה שהם עושים בכל מצב שבו נדרשת תשומת לב לתנאי הסביבה. זאת בניגוד להשערות שהוצעו בעבר, לפיהן העטלפים מאמצים התנהגויות שונות כדי למנוע את החסימה, למשל משנים את תדירות הקריאות שלהם כך שיהיו שונות זו מזו, או קוראים בזמנים שונים כדי שהקריאות לא יחפפו. לא נמצאו ראיות לשימוש בשיטות כאלו בהקלטות של היזנובים, והסימולציה מראה שהם גם לא זקוקים להן. 

ייתכן, כמובן, שהעטלפים משתמשים בעיבוד מתוחכם יותר מההנחות הפשוטות שנכללו בסימולציה ויכול להיות שהם נעזרים בחושים נוספים כמו ראייה. בניגוד לתפישה הרווחת בציבור, עטלפים אינם עיוורים, והיות שהם יוצאים מהמערה בשעות בין הערביים, כשעדיין יש אור, הם עשויים להשתמש גם בחוש הזה כדי לנווט. אך המחקר מראה שגם ללא העזרה הנוספת הזו, החישה העיקרית שלהם, של איכון הד, מסוגלת לאפשר להם לנווט בבטחה. 

"המחקרים התיאורטיים ומחקרי המעבדה שנעשו בעבר מאפשרים לנו לשער אפשרויות שונות", סיכמה גולדשטיין בהודעה לעיתונות. "אבל רק כשאנחנו שמים את עצמנו, עד כמה שאפשר, בנעליהם של בעלי החיים, נוכל להבין את האתגרים שעומדים בפניהם ומה הם עושים כדי להתמודד איתם".