במשך שנים רבות, עטלפים ריתקו אותנו עם יכולתם המופלאה לנווט בחשכה באמצעות אקולוקציה (איכון הד) – שידור גלי קול ופענוח ההדים החוזרים – בדומה לטכנולוגיית הסונאר, המשמשת אותנו בצוללות. אך בעוד אקולוקציה מוכרת עד כה ככלי לניווט בטווח קצר, מחקר חדש מגלה שעטלפים מסוגלים להשתמש בה לניווט בקנה מידה גדול על פני קילומטרים, בהתבסס על "מפה קולית" פנימית של סביבתם, גם כאשר הם נטולי חושים אחרים כמו ראייה, חישה מגנטית וריח.

ניווט הוא משימה מורכבת לכל בעל חיים, ובפני עטלפים הוא מציב אתגרים ייחודיים, שכן רובם פעילי לילה. מערכת האקולוקציה שלהם מטבעה פועלת לכיוון אחד ולמרחק קצר, ובדרך כלל יעילה לטווח של עד כמה עשרות מטרים, כמו הטווח של אלומת פנס קטן. מגבלה זו העלתה שאלה מעניינת: האם עטלפים יכולים להשתמש בחוש הזה גם לניווט למרחקים?

מחקרים קודמים [1, 2, 3] הראו שעטלפים יכולים להשתמש באסטרטגיות שונות לניווט, כמו מעקב אחר התנועה ביחס לנקודת ההתחלה, מפה קוגניטיבית - כלומר, יכולת לדמיין שטח תלת-ממדי ולנווט על פיו, מעקב אחר מסלולים ספציפיים, רמזים חזותיים ואף ניווט לפי השדה המגנטי של כדור הארץ. אך השאלה, האם עטלפים יכולים להסתמך אך ורק על אקולוקציה לניווט למרחקים ארוכים, נותרה ללא מענה.

במחקר חדש [4] שפורסם בכתב העת Science, בהובלת ד"ר איה גולדשטיין ופרופ' איאן קוזין ממכון מקס פלאנק ואוניברסיטת קונסטנץ, ופרופ' יוסי יובל מאוניברסיטת ת"א, גילו החוקרים ראיות לכך שעטלפים המשתמשים באקולוקציה מנווטים למרחק של מספר קילומטרים באמצעות אקולוקציה בלבד.

צוות המחקר ערך ניסוי על עטלפון לבן שוליים (Pipistrellus kuhlii), עטלף חרקים קטנטן שמשקלו כשישה גרם הנפוץ מאוד בארץ ובאירופה. מין זה ידוע ביכולות האקולוקציה המצוינות שלו מחד ובהסתמכות מוגבלת על ראייה מאידך, וכן בתעופה בגובה נמוך יחסית המאפשר לו לחוש את הקרקע באמצעות אקולוקציה. העטלפים נלכדו ליד מקום הלינה שלהם באזור אגמון החולה והועברו לאחת משתי נקודות במרחק של כשלושה קילומטרים משם, כלומר, בתוך תחום המחיה שלהם.

העטלפים חולקו לשלוש קבוצות ניסוי וקבוצת ביקורת. בכל קבוצות הניסוי החוקרים חסמו באופן זמני והפיך אחד או יותר מחושי העטלפים:

קבוצה ראשונה – מניעת ראייה: עטלפים מכוסי עיניים.

קבוצה שנייה – מניעת ראייה ומגנטיות: עטלפים מכוסי עיניים ועם הפרעה לחוש המגנטי.

קבוצה שלישית – מניעת ראייה, מגנטיות וריח: עטלפים מכוסי עיניים, עם הפרעה לחוש המגנטי וחוש ריח מנוטרל.

קבוצת ביקורת: עטלפים ללא הפרעה לחושים.

76 עטלפים צוידו במכשיר מעקב זעיר שאפשר לחוקרים לעקוב אחר תנועותיהם בדיוק גבוה כמעט בזמן אמת. כ-95% מתוך העטלפים חזרו בהצלחה למקום הלינה שלהם או לאתר האכלה מוכר בתוך דקות, ללא תלות בהפרעה לחושים. גם העטלפים שנמנעו מהם ראייה, חישה מגנטית וריח הצליחו לנווט הביתה, ככל הנראה בהסתמכות על אקולוקציה בלבד. עם זאת, העטלפים בקבוצת הביקורת ניווטו בצורה הטובה ביותר. העטלפים הרואים התעופפו מהר יותר, ונעו במסלולים קצרים וישירים יותר לעבר ביתם בהשוואה לעטלפים העיוורים, מה שסייע להם להגיע ליעד בפחות זמן. כלומר, נראה שדי באקולוקציה לבדה כדי לנווט למרחקים, אך שילובה עם ראייה משפר את יעילות הניווט.

החוקרים הבחינו שלאחר שחרור העטלפים מכל הקבוצות בנקודות המרוחקות, הם עפו בהתחלה בכיוונים אקראיים אך במהרה עברו למסלול ישיר לעבר יעדם. התנהגות זו מצביעה על כך שהעטלפים זיהו במהירות את מיקומם ואת הכיוון והמרחק היחסי של היעד שלהם. ממצא זה משמעותי במיוחד עבור העטלפים מהקבוצה השלישית – שיכלו להשתמש  רק בשמיעה, שכן שאר החושים הרלוונטיים לניווט נוטרלו זמנית, ולכן חשו רק את סביבתם הקרובה ולא יכלו לחוש את היעד שלהם מנקודת ההתחלה – תהליך הניווט שלהם מרמז על קיומה של מפה קוגניטיבית המבוססת על מידע קולי. 

כדי להבין כיצד עטלפים עשויים לבנות במוחם מפה כזו ולהשתמש בה, החוקרים השתמשו בטכניקות חישוביות מתקדמות ויצרו באמצעותן מודל תלת-ממדי של תוואי השטח ושל החזר ההדים שהעטלף חווה לאורך מסלול הטיסה שלו. 

החוקרים מצאו שסביבות שונות יצרו חתימות אקוסטיות ייחודיות. לדוגמה, סביבות מורכבות כמו מטעים ויישובים סיפקו מידע אקוסטי עשיר שיכול לשמש כנקודות ציון עבור העטלפים. נראה שהעטלפים השתמשו בתכונות השטח הללו כדי לקבל החלטות ניווט, במיוחד כשזיהו את מיקומם לאחר השחרור וכששינו כיוון. בנוסף, החוקרים השתמשו במדדים סטטיסטיים מתקדמים כדי להעריך עד כמה ניתן להבחין בין סביבות אקוסטיות שונות. הערכים שהתקבלו הצביעו על כך שאזורים מסוימים היו בעלי פרופילים אקוסטיים ייחודיים שאפשרו לעטלפים לזהות מיקומים ספציפיים בתוך תחום מחייתם ולנווט באמצעותם. כלומר, הפרופילים הללו מאפשרים להבדיל בין שדה חרוש ומטע, ובמקרים מסוימים אף לזהות מטע מסוים.

המחקר מספק ראיה ראשונה לכך שעטלפים יכולים להשתמש באקולוקציה לבדה לניווט בקנה מידה גדול, תוך כדי בנייה של מפה קוגניטיבית קולית ושימוש בה. המחקר מאתגר הנחות קודמות לגבי מגבלות האקולוקציה ומציג את אסטרטגיות הניווט המורכבות שהעטלפים משתמשים בהן. להבנת אופן הניווט של עטלפים יש גם השלכות רחבות יותר, מחקרים כאלו יכולים לתרום לפיתוח טכנולוגיות בהשראה ביולוגית, כמו מערכות סונאר וניווט מתקדמות של רחפנים. בנוסף, היכולת המופלאה הזו  מראה מהן היכולות הקוגניטיביות של בעלי חיים עם מוחות קטנים, ומספקת תובנות לגבי התפתחות הניווט והזיכרון בממלכת החי.

החוקרים מציעים שמחקרים עתידיים יבחנו איך עטלפים מפתחים את המפות האקוסטיות שלהם לאורך זמן, ואם הם יכולים להסתגל לשינויים בסביבתם. החוקרים גם רוצים לבחון כיצד עטלפים משלבים מידע ממספר חושים כדי לייעל את אסטרטגיות הניווט שלהם.

תודה לד"ר גולדשטיין על הייעוץ במהלך כתיבת הפוסט.

גילוי נאות: יומירן חוקר עטלפים במעבדה של פרופ' יוסי יובל באוניברסיטת ת"א.

עריכה: גליה הלוי שדה

צילום: ערן עמיחי

מקורות

1. לנווט כמו עטלף
2. קולם בשביל אחד
3.  ה-GPS הפנימי של העטלפים
4. המאמר בכתב העת Science