"חוקרים פרטיים": חוקי התנועה של הברחשים

כמו הרבה ילדים, גם אני התעניינתי בחלל, בכוכבים ובגלקסיות. סקרנות זו הובילה אותי ללמוד פיסיקה, כדי לגלות את חוקי הטבע לפיהם פועל העולם. תמיד התפעלתי גם מעולם החי, אבל הוא היה נראה לי מסובך מכדי שאוכל להבינו. עם הזמן גיליתי את התחום שנקרא "ביו-פיסיקה", שבו ניתן להשתמש בתאוריות הפיסיקליות לתיאור תופעות בעולם החי. כך אני יכול לחקור את העולם החי המגוון והמדהים ביופיו, בכלים של פיסיקה. למשל, הדרך שבה ברחשים נעים.

בתמונה מימין רואים עננה, או נחיל, של ברחשים. בשפה יותר מקצועית החרקים המעופפים הללו נקראים ימשוש. הם קרובי משפחה של היתוש, אבל לא עוקצים. זכרים של הימשוש, חיים בצורתם המעופפת רק ימים בודדים. בזמן המועט שיש להם הם מתקבצים לנחילים, שמוכרים לכם מטיול בפארק בעת ערביים. ההתקבצות לנחיל מגדילה את הסיכוי של הזכרים למשוך נקבות, שמבחינות בקלות בנחיל הגדול והמזמזם, וכך להזדווג.

לפני כמה שנים פגשתי חוקר מארה"ב שמצלם נחילים במעבדה, בניסיון לפענח את המנגנון שמאפשר לימשושים להתקבץ לנחיל שנשאר יציב. באמצעות מצלמות רבות הוא עוקב אחרי מסלול תנועתם של כל אחד מהימשושים בנחיל.

פרופ' ניר גוב

למרות המידע המפורט, לא הייתה שום תאוריה שתיארה את התנועה הזו, הנראית לעין כאקראית לחלוטין. עלה בדעתי שייתכן שהימשושים נמשכים זה לזה בשל רעש הזמזום שהם מייצרים בעת תעופתם. מפני שעוצמת הזמזום דועכת ככל שמתרחקים מהימשוש, נוצר אפקטיבית שדה משיכה בין הימשושים, שמזכיר משיכה של כוח הכבידה. האם התנהגות הימשושים דומה לתנועת שמשות בצבר כוכבים, המוחזק על ידי המשיכה של כוח הכבידה? (בתמונה משמאל).

מסתבר שישנו הבדל משמעותי: רגישות הימשושים לרעש הינה בעלת יכולת הסתגלות (adaptivity), כך שנהיית פחות רגישה באזור עם רמת רעש גבוהה. כל החישה בעולם החי הינה בעלת יכולת זו, כפי שאתם מכירים במעבר בין חדר חשוך לאור חזק, או בין מקום שקט לרועש.

בעזרת שינוי זה של כוח הכבידה המוכר, קיבלנו (בזכות עבודה מאומצת של ד"ר דן גורבונוס, חוקר בקבוצתי) תאוריה שמסבירה בצורה מצוינת את תנועת הימשושים בנחיל. המסקנה מהמחקר היא שהנחיל נוצר בזכות משיכה ארוכת טווח בין הימשושים, שמזכירה כוח כבידה, אך משמר את עצמו בצורה יציבה בזכות תכונת ההסתגלות, שמיוחדת לבעלי חיים. למדנו שתופעה מורכבת שנובעת מהתנהגות של בעלי חיים, יכולה להיות מתוארת באמצעות תיאור שדומה לכוח בסיסי בטבע (כבידה).

העבודה הזו ממחישה את מה שמושך אותי ומהנה במחקר: להבין לעומק ולפתור חידות לגבי עולם הטבע, ולהיות מסוגל לכתוב תאוריות פיסיקליות שמסבירות התנהגות של מערכות בעולם החי, למרות היותן מורכבות ומסובכות.

פרופ' ניר גוב, המחלקה לפיזיקה כימית, מכון ויצמן למדע

חוקרים פרטיים הוא מדור שבועי בערוץ המדע של ynet, שבו מסבירים חוקרים מדוע החליטו לעסוק בתחום המחקר שלהם. המדור נעשה בסיוע "האקדמיה הצעירה הישראלית ".