דוקטורנט מאוניברסיטת תל אביב מצא שחרקים בגודל פחות ממילימטר מסוגלים לנווט במעלה הרוח בזכות התאמות ייחודיות בכנפיים ובמנגנוני תעופה – תגלית שעשויה לשפר את יעילותם כמדבירים טבעיים
גיא בריצמן, זווית – סוכנות ידיעות למדע ולסביבה
חוקי הפיזיקה משתנים ועימם גם כללי התעופה המוכרים. גידול החרקים המעופפים הזעירים. צילום: אמיר שריג
חרקים הם בעלי החיים המעופפים הקטנים ביותר על פני כדור הארץ. יש כאלה, פחות ממילימטר אורכם, שלקחו את המזעור לקצה. בעולם בגודל כזה, חוקי הפיזיקה משתנים ועימם גם כללי התעופה המוכרים. מחקר שהוצג בוועידה השנתית ה-53 למדע ולסביבה, מציג עדויות לכך שגם חרקים בגודל מיקרוסקופי מסוגלים לעוף ואף לעשות זאת נגד כיוון הרוח.
הדוקטורנט אמיר שריג, מהמעבדה של פרופ' גל ריבק, הפקולטה לזואולוגיה באוניברסיטת תל אביב, ועמית תוכנית ממשק, חקר את התעופה של כמה מהחרקים הקטנים ביותר, בהם צרעות טפיליות, כנימות, קמביות ותריפסים. מטרת המחקר שלו הייתה להבין כיצד יצורים כה קטנים מצליחים בכלל להתרומם לאוויר, ובעיקר, האם הם מסוגלים לשלוט בכיוון תעופתם, או שמא הם פשוט נישאים ונסחפים ברוח.
כדי לבדוק זאת, הוקמה במעבדה מערכת ניסוי שכללה מנהרת רוח המותאמת לתעופת חרקים עם חלון תצפית. שם, תועדה תנועת הכנפיים והתעופה שלהם. מה שהתברר היה מפתיע למדי: "ראינו שהם נוטים לעוף נגד כיוון הרוח", גם כשהייתה מהירות הרוח גבוהה ממהירות התעופה העצמית שלהם. "זה פשוט לא מה שציפינו לראות", אומר שריג.
כנפיים דמויות מסרק
היכולת הזו לעוף נגד הרוח נובעת משורה של התאמות מבניות ותנועתיות שפיתחו החרקים במהלך האבולוציה. בין היתר, במקום כנפיים אטומות, מיני חרקים זעירים מסוימים ניחנים בכנפיים שאטומות רק בבסיסן עם עיטורים דמויי מסרק בשוליים. למינים אחרים יש רשת של זיפים דקים וצפופים שמחליפה לגמרי את הכנפיים האטומות וכך מקטינה את מסת הכנף ומקלה על הנפנוף, בלי לאבד את היכולת להניע את זרימת האוויר סביב משטח הכנף. אפשר לדמות זאת לנפנוף במסרק – פעולה קלה יותר מאשר נפנוף בדף נייר אטום.
נוסף על כך, חלק מהחרקים משתמשים במנגנון תעופה הנקרא "מחיאת כף ופתיחה" (clap-and-fling). במצב זה הכנפיים מוצמדות זו לזו ואז נפתחות לפתע בצד הפונה לכיוון התנועה, מה שיוצר זרם אוויר פתאומי שתורם לעילוי. מנגנון נוסף שתועד בתצפיות הוא תנועה עגולה של הכנף, המזכירה תנועת חתירה. "התנועה הזאת, שכמו משרטטת סהר ירח, הופכת מובהקת יותר ככל שהחרקים זעירים יותר ", מסביר שריג. "כנראה שהם דוחפים את עצמם".
חרקים קטנים ביותר. כנימת עש הטבק. צילום: אמיר שריג
רואים רחוק
לצד האתגרים הפיזיקליים, החרקים מתמודדים גם עם מגבלות חישה חמורות. בניגוד לעיניים ה"רגילות" שיש לנו שמורכבות מעדשה אחת, לחרקים יש עיניים מורכבות שבנויות ממספר רב מאוד של יחידות קטנות. ככל שהחרק קטן יותר, כך גם עיניו המורכבות קטנות ומספר היחידות בתוכן פוחת. משמעות הדבר היא טווח ראייה מוגבל מאוד. עם זאת, בסדרת ניסויים נמצא כי הצרעה הטפילית הזעירה (Eretmocerus mundus), שגודלה כ-0.7 מ”מ, מסוגלת לזהות מטרות חזותיות, כמו אור אולטרה-סגול, ולנוע לעברן.
סימולציות שהשתמשו בתוצאות הניסויים הראו שכאשר המטרה גדולה יותר, החרקים מזהים אותה ממרחק רב יותר. עם זאת, שיעור הנחיתות המוצלחות עליה פוחת. הדבר נובע ככל הנראה מכך שכשמגדילים את שטח המטרה, גם חרקים רחוקים מזהים אותה, אך לא כולם מצליחים להתגבר על הרוח בתעופתם לעברה. למרות זאת, ככל שיכולת התעופה האווירית של החרק גבוהה יותר, וככל שסיבולת התעופה שלו ארוכה יותר, כך גובר הסיכוי שהוא יצליח להגיע למטרה גם כשהרוח עלולה להיות למכשול.
במהלך התצפיות עלה ממצא נוסף, שמעיד על התנהגות מכוונת: הצרעות הגבירו את מהירות תעופתן כשהן עפו נגד הרוח, כאילו ניסו לפצות על ההתנגדות של זרם האוויר. גם כשכיוון הרוח היה שונה מכיוון מקור האור, נרשמה העדפה עקבית לעוף במעלה הרוח. התנהגות זו מציעה מנגנון ניווט ייחודי.
ארבעת החרקים הזעירים. צילומים: פרופ' גל ריבק ואמיר שריג
הולכים נגד הרוח
אחת ההשערות להעדפה בתעופה נגד הרוח היא שהרוח מסייעת לחרקים לזהות ריחות בסביבתם. אם חרק נסחף עם הרוח, גם מולקולות הריח נעות איתו כך שהוא דוגם פחות מולקולות ריח. לעומת זאת, תעופה נגד הרוח מאפשרת לו להיחשף למידע הנישא באוויר ולכוון את עצמו בהתאם.
מהמחקר על הצרעות הטפיליות עלו תוצאות מעניינות נוספות. במנהרת הרוח שבמעבדה הצליחה הצרעה להתקדם נגד מהירות רוח של עד 0.32 מטר לשנייה. מעל מהירות זו, היא לא הצליחה להתקדם ונסחפה לאחור. מהירות התעופה האווירית שלה נמדדה בממוצע בכ-0.34 מטר לשנייה, ערך הנחשב נמוך ביחס לרוחות המנשבות מחוץ לכותלי המעבדה ושמאפיינות שטחים פתוחים. כשנמדדה מהירות הרוח בסביבות המחיה הטבעיות של החרקים, התברר שהיא נחלשת ככל שמתקרבים לקרקע או לתוך צמחייה צפופה. תופעה זו, המכונה שכבת גבול, מאפשרת לחרקים הזעירים לעוף באזור שבו הרוח מורגשת פחות, ובכך לשפר את יכולת השליטה שלהם בתנועה האווירית.
לממצאים הללו עשויות להיות השלכות חשובות גם בתחום החקלאות. חרקים כמו הצרעה הטפילית משמשים כיום חלק בלתי נפרד ממערכי הדברה ביולוגית, במיוחד בגידולי חממה. הבנת דפוסי התעופה והניווט של החרקים האלה יכולה לסייע בשחרור מדויק ויעיל שלהם, ולשפר את יעילותם כמדבירים טבעיים. המחקר מציע תפיסה חדשה בנוגע לפיזור של חרקים זעירים בשטח: הם לא סתם נישאים ברוח, אלא התעופה שלהם היא מכוונת, אנרגטית ויעילה, גם בתנאים שדורשים להתמודד עם רוחות חזקות מהם. מתברר שגם כשאתה כל כך קטן שבקושי אפשר לראותך, אתה עדיין יכול להמריא, לבחור כיוון ולעוף נגד הרוח.
עוד בנושא באתר הידען:
