משפירית ועד כוכב ים: מדוע בעלי חיים אינם רואים את הזמן באותו קצב?

מחקר השווה את מהירות עיבוד המידע החזותי אצל 237 מינים ומצא כי תעופה, מרדף אחר טרף וסביבה מוארת קשורים ליכולת להבחין בשינויים מהירים. עם זאת, המדד אינו מוכיח שהזמן עצמו עובר אחרת עבורם

ניסיון לחבוט בזבוב מסתיים לעיתים קרובות בכך שהחרק נעלם עוד לפני שהיד הגיעה אליו. אין לו יכולת לחזות את העתיד, אבל מערכת הראייה שלו מסוגלת להבחין בשינויים מהירים בהרבה מאלה שהעין האנושית קולטת. מבחינתו, תנועתה של היד עשויה לספק רצף ארוך יותר של תמונות חזותיות שעליהן אפשר להגיב.

מחקר השוואתי רחב, שכלל נתונים מ־237 מינים – ממדוזות וכוכבי ים ועד חרקים, דגים, עופות ויונקים – מצא כי הקצב שבו בעלי חיים מעבדים מידע חזותי קשור לאורח חייהם. בעלי חיים מעופפים, טורפים הרודפים אחר טרף ומינים הפועלים בסביבה מוארת נוטים להבחין בשינויים המתרחשים בפרקי זמן קצרים יותר.

המחקר, שנערך בידי חוקרים מטריניטי קולג' בדבלין ומאוניברסיטת גולווי, פורסם בכתב העת Nature Ecology & Evolution. הוא מספק תמיכה רחבה לרעיון שלפיו האבולוציה מתאימה את מהירות פעולתה של מערכת החושים לדרישות הסביבה.

כדי להשוות בין המינים השתמשו החוקרים במדד המכונה תדירות קריטית של מיזוג הבהובים – Critical Flicker Fusion, או בקיצור CFF. בניסוי כזה מציגים לבעל החיים אור שנדלק וכבה במהירות הולכת וגוברת.

בתחילה אפשר להבחין בכל הבהוב בנפרד. כאשר קצב ההבהוב עובר סף מסוים, מערכת הראייה כבר אינה מפרידה בין ההבזקים, והאור נראה רציף. ככל שהסף גבוה יותר, בעל החיים מסוגל להבחין בשינויים מהירים יותר.

גם בני אדם מכירים את התופעה. סרט קולנוע, מסך מחשב או נורת LED מציגים למעשה רצף של תמונות או תנודות באור, אך מעל קצב מסוים הן מתמזגות בעינינו לתמונה יציבה. אצל בני אדם סף ההבחנה משתנה לפי תנאי התאורה, הניגודיות ומיקום הגירוי בשדה הראייה, אך מקובל לדבר על סדר גודל של כ־60 הבהובים בשנייה בתנאים מסוימים.

חרקים מהירים מסוגלים להגיע לערכים גבוהים בהרבה. אצל שפיריות וזבובים נמדדו במקרים מסוימים קצבים של מאות הבהובים בשנייה. אין פירוש הדבר שהם חושבים מאות מחשבות בשנייה, אלא שמערכת הראייה שלהם יכולה לספק למוח מידע מעודכן בתדירות גבוהה במיוחד.

אחד הממצאים הבולטים במחקר היה הקשר לתעופה. בממוצע, לבעלי חיים מעופפים הייתה רזולוציית זמן חזותית גבוהה בערך פי שניים מזו של בעלי חיים שאינם עפים.

בעל חיים העף במהירות זקוק לראייה חדה ומהירה

היתרון ברור: בעל חיים העף במהירות צריך לזהות מכשולים, שינויי כיוון, טורפים וטרף בתוך שברי שנייה. שפירית הרודפת אחר חרק באוויר אינה יכולה להסתפק בתמונה המתעדכנת באיטיות. סטייה קטנה במסלולו של הטרף עשויה לקבוע אם המרדף יסתיים בארוחה או בהחמצה.

החוקרים מצאו גם שטורפי מרדף – בעלי חיים הרודפים באופן פעיל אחר טרף מהיר ומתמרן – נטו לעבד מידע חזותי במהירות גבוהה יותר ממינים הניזונים מצמחים או ממזון שאינו בורח. בסביבה המימית נמצא יתרון למינים קטנים ובעלי יכולת תמרון גבוהה, שצריכים לעקוב אחר תנועה בשלושה ממדים.

בקצה האחר נמצאים בעלי חיים איטיים, כמו כוכבי ים ומינים מסוימים החיים במעמקי הים. עבור בעל חיים שנע באיטיות וניזון ממקור מזון נייח, השקעת אנרגיה במערכת ראייה מהירה במיוחד אינה בהכרח כדאית.

עיבוד מהיר של מידע אינו ניתן בחינם. תאי חישה, עצבים ורשתות מוחיות מהירות צורכים אנרגיה רבה. לכן האבולוציה אינה צפויה לפתח מערכת כזאת אלא כאשר היא מעניקה יתרון ממשי בהישרדות או ברבייה.

לא רק ראייה

אין דרך לשאול זבוב אם שנייה נראית לו ארוכה יותר, ואין ודאות שסף הבהוב גבוה פירושו שהעולם כולו נחווה אצלו כסצנה בהילוך איטי. תפיסת זמן כוללת גם זיכרון, קשב, הערכת משכי זמן, שעונים ביולוגיים ועיבוד של קולות, ריחות ומגע – ולא רק ראייה.

לכן נכון יותר לומר כי מינים שונים חיים בעולמות חזותיים בעלי רזולוציית זמן שונה. שפירית יכולה להפיק מידע שימושי מאירועים מהירים מדי עבורנו, ואילו בעל חיים איטי עשוי שלא להבחין בחלק מן השינויים שאדם רואה.

האם נורת LED מהבהבת בעיני בעלי החיים?

לממצאים יש גם משמעות מעשית. נורות, מסכים ותאורה מלאכותית עשויים להיראות רציפים לבני אדם, אך להבהב בעיני בעלי חיים בעלי רזולוציית זמן גבוהה יותר.

הבהוב כזה עלול להשפיע על יכולתם של עופות, חרקים ודגים לנווט, לצוד או לזהות טורפים. הוא עשוי גם לשבש ניסויים בבעלי חיים: תאורה שנראית לחוקר רגילה לחלוטין עלולה ליצור עבור בעל החיים סביבה חזותית מרצדת.

החוקרים סבורים כי תכנון תאורה בשמורות טבע, במתקני גידול, באקווריומים ובסביבות עירוניות צריך להביא בחשבון לא רק את הראייה האנושית, אלא גם את מערכות הראייה של המינים החשופים אליה.

המחקר מזכיר כי העולם שאנו רואים אינו גרסה ניטרלית ומלאה של המציאות. הוא תוצר של מערכת חושים שהתפתחה בהתאם לצורכי האדם. זבוב, עוף דורס, דג וכוכב ים חולקים איתנו אותו זמן פיזיקלי – אך כל אחד מהם מקבל ממנו רצף אחר של מידע.

למאמר המדעי

שאלות נפוצות

האם זבובים באמת רואים את העולם בהילוך איטי?
מערכת הראייה של זבובים יכולה להבחין בשינויים מהירים יותר מזו של בני אדם. אפשר להשוות זאת להילוך איטי, אך אין הוכחה שהחוויה הסובייקטיבית שלהם זהה לצפייה בסרט מואט.

כיצד מודדים את מהירות הראייה של בעל חיים?
מודדים את הקצב הגבוה ביותר שבו בעל החיים עדיין מבחין שאור מהבהב. מעל הסף הזה ההבהובים מתמזגים ונראים כאור רציף.

אילו בעלי חיים מעבדים מידע חזותי במהירות הגבוהה ביותר?
חרקים מעופפים, עופות מהירים וטורפים הרודפים אחר טרף נוטים לרזולוציית זמן חזותית גבוהה. שפיריות וזבובים נמנים עם המינים המהירים שנמדדו.

מדוע לכל בעלי החיים אין ראייה מהירה?
עיבוד מהיר דורש אנרגיה רבה ואור מספיק. הוא מועיל בעיקר למינים שעפים, רודפים אחר טרף או צריכים להתחמק במהירות מטורפים.

האם נורות LED עלולות להיראות מהבהבות לבעלי חיים?
כן. תאורה הנראית יציבה לבני אדם עשויה להיתפס כמהבהבת אצל עופות, חרקים או בעלי חיים אחרים בעלי רזולוציית זמן גבוהה יותר.

עוד בנושא באתר הידען:

• לוויין המכ"ם TECSAR – שנה בחלל
• מאות בני אדם דיווחו על כדורי אש שנפלו מהשמים בצפון ספרד ביום א' בערב
• עכשיו זה מדעי- אנחנו מזהים מפורסמים מהר יותר
• חוקרי הטכניון פיתחו גישה חדשה להפעלה מלאכותית של רשתית עיוורת
• שיטה חדשה לניטור לא פולשני של תהליכים מולקולריים בעומק הרקמה