שיתוף ללא תיאום: המסע אל פני הים

מחקר שנערך בטכניון ובאוניברסיטת אורגון מסביר לראשונה את ההיגיון האבולוציוני שבתנועת מושבות של סלפה – יצור ימי קטן הצולח מרחקים עצומים מדי לילה

 

פרופ'-מחקר אמריטוס דני ויס מהפקולטה להנדסת אווירונוטיקה וחלל בטכניון

פרופ'-מחקר דני ויס

מחקר שנערך בטכניון ובאוניברסיטת אורגון מסביר לראשונה את ההיגיון האבולוציוני שבתנועת מושבות של סלפה – יצור ימי קטן הצולח מרחקים עצומים מדי לילה

מאמר ב- Journal of the Royal Society Interface מסביר לראשונה את ההיגיון האבולוציוני שבתנועת מושבות של סלפה – יצור ימי קטן הצולח מרחקים עצומים מדי לילה. המחקר נערך בטכניון ובאוניברסיטת אורגון בארה"ב.

סלפות (Salpida) הן משפחה של יצורים ימיים פרימיטיביים החיים בכל האוקיינוסים ובחלק מהימים. אף שהיא מזכירה מעט מדוזה, היא למעשה פלקנטון גדול (באורך כמה ס"מ) הניזון מיצורי פלנקטון קטנים ממנו. הסלפה עשויה לגדול במהירות מרשימה ולהכפיל את אורך גופה תוך שעה.

אחד המאפיינים היחודיים של הסלפה הוא שני שלבי החיים שלה: השלב הראשון, שבו הסלפה חיה לבדה ומעמידה צאצאים זהים (גנטית) ברבייה א-מינית; והשלב השני, שבו היא חייה כחלק מ"מושבת שרשרת" של יצורים כמוה המקיימים רבייה מינית. אורכה של סלפה יחידה סנטימטרים ספורים, אך מושבה שלמה עשויה לכלול מאות יחידות ולהגיע לאורך של עד 10 מטרים. קהילות של מושבות כאלה מכסות לעתים מאות קילומטרים רבועים.

מושבות הסלפה נמצאות במהלך היום בעומק של מאות מטרים, אך בכל לילה שוחות מעלה לכיוון פני הים לטובת תזונה ורבייה מינית. במסעות ליליים אלה כלפי מעלה ואז חזרה למעמקים גומאות המושבות מרחק של מאות מטרים במהירות מרשימה – מדי שנייה הן עוברות מרחק הגדול פי 10 מאורכן. לשם השוואה, הרץ יוסיין בולט – צולח מדי שנייה מרחק הגדול פי 5 מגובהו, ובניגוד להן הוא עושה זאת במשך שניות ספורות בלבד ולא לאורך זמן.

הסלפה מניעה את עצמה באמצעות סילון מים שהיא משגרת לאחור. עובדה מעניינת היא שכאשר המושבה כולה שוחה יחד, ירי הסילונים אינו מבוצע באופן מתואם; כל סלפה יורה בקצב משלה. קצב זה מוכתב על ידי ה"מוח" המקומי בגב שלה, המורכב מנוירוניים מוטריים האחראים על התנועה ונוירוני קצב, המשמשים מעין קוצב לב.

מושבת סלפות בתנועה לילית. הצילום באדיבות פרופ'-משנה קלי סאתרלנד

מושבת סלפות בתנועה לילית. הצילום באדיבות פרופ'-משנה קלי סאתרלנד

תנועה לא מתואמת זו עוררה את סקרנותם של חוקרים מהטכניון ומאוניברסיטת אורגון בארה"ב: פרופ'-מחקר דני ויס מהפקולטה להנדסת אווירונוטיקה וחלל בטכניון ופרופ'-משנה קלי סאתרלנד מהפקולטה לביולוגיה באוניברסיטת אורגון. השניים בנו מודל תיאורטי שמסביר את הדינמיקה של תנועת המושבה, ובחנו אותו באמצעות צילומי וידאו של מושבות אלה. זו הפעם הראשונה שתנועת הסלפות נבחנת באופן כמותי.

מסקנתם של החוקרים היתה שירי הסילונים הלא מתואם גובה מחיר מסוים במהירות הרגעית אך מניב תועלת רבה בכמה היבטים:

  • התקדמות אחידה ולא תנועת סירוגין של זינוק ועצירה;
  • הקטנת ההפרעה ההדדית של הסילונים;
  • צמצום משמעותי בכוח הגרר – הכוח המתנגד לתנועתם של גופים בתוך נוזל.

"למעשה גילינו כי אי התיאום בירי הסילונים יוצר פרופיל מהירות חלק," מסביר פרופ' ויס. "במקרה של סלפה יחידה, האורגניזם מואץ כתוצאה מהירי ואז מאט עד הירי הבא; אבל בתנועה הקבוצתית, מאחר שכל סילון נורה במועד אחר, מתקבלת תנועה חלקה של המושבה כולה. אילו הייתה המושבה נעה תוך תיאום עיתוי ירי הסילונים, זו היתה תנועה של האצה-האטה-האצה וכן הלאה, תנועה שיוצרת גרר גבוה שהיה מעכב את תנועת המושבה. אפשר לומר שהדינמיקה הלא מתואמת מאפשרת למושבה ריצה למרחקים ארוכים, וזה ההיגיון האבולוציוני שהוביל להתפתחות של דפוס תנועה זה."

"מה שעשינו הוא מדע בסיסי," אומרת פרופ'-משנה סאתרלנד, "אבל אפשר ללמוד מזה הרבה – למשל שבנסיבות מסוימות עדיף שכל פרט בחבורה יעשה את מה שהוא רואה לנכון, או את מה שתוכנת לעשות, ולא שכולם יבצעו אותה פעולה באותו זמן."

"התצפיות במושבה מאשרות את המודל ההידרודינמי שניבאנו בשלב התיאורטי," אומר פרופ' ויס, "זו הפעם הראשונה ששחייה לא מתואמת נבחנת במחקר כמותי, והממצאים עשויים לספק השראה לפיתוח של מערכות הנעה סילונית בכלי שיט תת-מימיים."

למאמר המלא ב- Journal of the Royal Society Interface לחצו כאן