אקולוקציה

כיצד מצליח עטלף קטנטן לצלול במהירות בחשיכה מוחלטת ולצוד חרק זעיר בעודו עף?
בעוד שבראשם של דורסי לילה העיניים הן דומיננטיות ורומזות לקיומו של חוש ראיה מפותח, הרי שלעטלפי חרקים עיניים קטנות יחסית.
כיצד הם מצליחים לעשות זאת? אולי לעיניים הקטנות יכולת ראייה מפותחת במיוחד?

לאזארו ספאלאנצני (ˈladdzaro spallanˈtsaːni) היה כומר קתולי, פיזיולוג וביולוג שתרם רבות למדעי החיים. הוא היה מהראשונים להפריך את רעיון ה-preformism, ובין היתר ביצע בשנת 1790 ניסוי המסמל את ראשית הדרך לפענוח סודם של העטלפים. ספאלאנצני עיצב חדר בו מתוחים תיילים רבים. הוא שחרר עטלפים מכוסי עיניים לעופף בחלל החדר, בחן כיצד הם מתמודדים עם המכשול ונוכח: גם כאשר העיניים מנוטרלות הם מצליחים לחמוק מהתיילים, כלומר: הם אינם מסתמכים על חוש הראייה לצורך התמצאות.

חלפו שנים רבות עד לפיתרון התעלומה שהתאפשר, כמובן, הודות למלחמות ולאמריקאים. במאה ה-20 פותחו טכנולוגיות שאפשרו לפענח את סודם של העטלפים ובשנת 1944 טבע זואולוג אמריקאי, פרופ' דונאלד גריפין, את המושג "אקולוקציה". מסתבר שעטלפים משתמשים בגלי קול גבוהים מאוד, לרוב גבוהים יותר מאשר ביכולתנו לשמוע, על מנת לנווט, לצוד ולתקשר. הם מפיקים את הגלים האולטראסונים בגרון ומשדרים אותם החוצה דרך הפה או האף. גלים הפוגעים בעצם כלשהו חוזרים אל העטלף ועל פיהם מרכיב העטלף 'תמונה' של הסביבה. למעשה, ניתן לומר כי עטלפים "רואים בעזרת האוזניים" כפי שמתאר זאת ד"ר ברוק פנטון (Brock Fenton, Phd) . באתר אוניברסיטת בריסטול המחשה אינטראקטיבית של אקולוקציה. בהמשך מובאים מושגים בסיסיים ביותר, שהבהרתם חיונית לצורך קריאת תכנים נוספים באתר. כיוון שבדפי המינים מצוינות תדירויות הקול, למשל, מתבקש שיתואר המושג "תדירות". עם זאת, הסתפקנו בתיאורים פשטניים למדי: מי שמעוניין מוזמן לעיון במקורות נוספים - ברשת ובספרות, המוזכרים בדף הקישורים.

הדיון בפרק זה מוקדש לעטלפים, אך אקולוקציה מוכרת גם בקבוצות אחרות בעולם החי בהן יונקים ימיים. בכל קבוצה התפתחה היכולת בהתאם לחיי המינים ולסביבה בה הם חיים. אומנם בני אדם, לרוב, אינם משתמשים בקול כאמצעי התמצאות אך בסרטון הבא דוגמה לכך:

המידע שמפיקים העטלפים מגלי הקול אינו מסתכם במרחק אל אובייקט המטרה. עטלפים מסוגלים לזהות פרטים רבים במרחב ומחברים תמונה מורכבת למדיי. בעוד שמדידת טווח אל המטרה מתאפשרת באמצעות מדידת הזמן שחלף מרגע שידור הגל ועד לחזרתו, הרי שבכל הנוגע לכיוון האתגר גדול יותר, בפרט בהתחשב במימדיהם הקטנים של העטלפים: הפרשי הזמן שבין קליטת האות בשתי האוזניים קטן ביותר.


תמונה: משך הזמן החולף מרגע שידור הגל ועד לחזרתו, מלמד על המרחק שעבר

 

גלי קול
ניתן לתאר גלי קול כהתפשטות של "גלי לחץ" במרחב, שתנועתם משתנה בהתאם לתווך בו הם נעים. אחד המושגים הנשמעים לעתים תכופות בהקשר לתצפית עטלפים הוא תדירות, אותה ניתן למדוד הודות לתכונה המחזורית של הקול: משך הזמן שאורך מחזור גל.
יחידת המידה לתדירות היא הרץ (Hz). עטלפים משתמשים בקולות גבוהים במיוחד, לכן נשתמש בקילו (=1000) הרץ (ק"ה KHz). התרשים המצורף הוא דו מימדי, פשטני ביותר, שנועד להמחיש את המושגים המוזכרים.

 

מדוע אנחנו לא שומעים אותם?
האוזן האנושית והמוח האנושי, קולטים ומעבדים רק חלק קטן מכלל הצלילים המגיעים אליהם מהסביבה.
ככלל, בני האדם שומעים צלילים שתדירותם נעה בין 20-20000 Hz. כלומר, אנו נשמע צלילים המשלימים לכל הפחות 20 מחזורים בשנייה, ולכל היותר 20 אלף מחזורים בשנייה. עטלפים מרבים להשתמש בקולות אולטראסונים, כלומר: אם נתאר אותם בתרשים הנ"ל, הם ישלימו יותר מ-20000 מחזורים בשנייה. קיימים מיני חולייתנים שטווח השמיעה שלהם 'חורג' לתחום התת-קולי: יונים ופילים, למשל, מסוגלים לשמוע קולות נמוכים ביותר שתדירותם Hz בודדים בלבד.

כיצד שומעים קולות אולטראסונים?
יש כמה שיטות להמרת האות האולטראסוני לטווח הנשמע. אם אנו רוצים לבחון את גל הקול בעזרת תוכנה, ייתכן שכלל אין צורך בהאזנה: ניתן להקליט את האות ולאחר מכן לבחון את התוצר בעזרת מחשב. אם אנחנו מעוניינים להקשיב לעטלפים בשטח, עלינו להשתמש באמצעי המתרגם את האות האולטראסוני לטווח הנשמע: גלאי עטלפים.

מהם קולות CF?
מהם קולות FM?
האם עטלפים מצליחים להבחין בין גלי קול ששידרו בעצמם לבין אלו ששידרו עמיתיהם?
האם חרקים מסוגלים לשמוע את קולות העטלפים?
מהי ספקטוגרמה?
מה לעטלפים ולרוחב פס?
מה הקשר בין תדירות הקול לבית הגידול?
כיצד פועל גלאי עטלפים?
מהם היתרונות שבשידור גלי קול דרך האף?
האם ניתן לשבור כוס זכוכית בצעקה?

זאת ועוד - ברשימות הבאות