עפים על הסונאר של העטלפים

העטלף הוא היונק היחיד שמסוגל לעוף, אך הוא מפורסם לא פחות בכשרונו להתמצא במרחב על בסיס קול. אומנם עטלפים רבים משתמשים גם בחוש הראייה בתעופתם, אך עם רדת החשכה הם מתמצאים במרחב הלילי בזכות מנגנון איכון הד (Echolocation), שבעזרתו הם צדים חרקים.

כדי להתמצא, העטלף פולט קול גם בטווח התדרים שבני אדם יכולים לשמוע, וגם בטווח העל-קולי (אולטרסאונד) שנמצא מעבר ליכולת השמיעה האנושית. גלי הקול האלה מוחזרים מגופים במרחב, ועל פי אופי הגל שחוזר אליו העטלף מרכיב בראשו תמונת התמצאות מרחבית. לאחר זיהוי טרף פוטנציאלי, העטלף מתביית עליו על ידי שליחת גלים על-קוליים ממוקדים. בהשראת איכון הד של בעלי חיים כמו העטלף והדולפין פותח הסונאר – שיטה לאיכון כלי שיט בעזרת גלי קול חוזרים.

כבר לפני שנים זיהו חוקרים שאפקט דופלר הוא מרכיב דומיננטי בטכניקת ההתמצאות של עטלפים. האפקט הזה הוא למעשה שינוי בתדר הגלים המוחזרים מגופים נעים. אם הגל מוחזר מגוף שמתקרב אלינו, התדר שלו יעלה והוא יישמע גבוה יותר, ואם הוא מוחזר מגוף מתרחק התדר שלו יירד. ביומיום אנו נתקלים באפקט דופלר כשצליל הסירנה של אמבולנס משתנה ברגע שהוא חולף על פנינו ומתחיל להתרחק. גם תנועת הטרף של העטלפים משנה מעט את תדר הצליל שחוזר מהם, ואוזניהם הרגישות מצליחות לזהות את השינויים ולהשתמש במידע הזה כדי להעריך את מהירות המטרה וכיוונה, וכך ללמוד על אופיה.

בעת ההאזנה העטלפים גם מזיזים את אוזניהם במהירות רבה. מדענים סברו שנים רבות שתנועות האוזניים מסייעות לעטלף לשמוע טוב יותר על ידי הטיית האפרכסת לעבר מקור ההד. אולם הסיבה שעומדת מאחורי תנועות האוזניים נותרה ברובה תעלומה.

במחקר שנערך לאחרונה באוניברסיטת וירג'יניה טק בארצות הברית בחנו את תנועת אוזני עטלפים באמצעות מצלמות מהירות במיוחד. התוצאות העידו שהעטלפים עשו שימוש מתוחכם מאוד בתנועות. בשל אפקט דופלר, תנועות האוזניים הזריזות מסיטות את תדר הצליל שמגיע לאוזן, והתנועות מהירות דיין כדי שהעטלפים יחושו בסטייה הזאת.

על סמך סימולציות ממוחשבות שעשו, החוקרים משערים שתנועת האוזניים מסייעת לעטלף לאכן את מטרתו בצורה מדויקת. אופן התנועה של האוזן גורם למידת הסטייה בתדר להשתנות בהתאם לכיוון שממנו הגיע ההד, וכך היצור יכול להעריך את המיקום במרחב של מקור ההד.

בנוסף, העטלפים מזיזים כל אוזן נגד הכיוון של חברתה: כשאחת נעה קדימה, השנייה זזה אחורה. כך הם משפרים את יכולת האיכון על ידי הכפלת טווח הסטייה בתדר. מהמחקר עולה כי מנגנון האיכון של העטלפים, שמכונה ביו-סונאר, מורכב אף יותר מכפי שסברו עד כה, וכולל רובד נוסף שעומד בבסיס כושר התמצאותם.

ילמדו מהעטפלים איך להסתדר בסביבה צפופה ורוויית מכשולים. רחפנים בשמיים | צילום: Shutterstock

רחפן עטלפי

ליכולת הייחודית הזאת יכולים להיות גם לא מעט יישומים טכנולוגיים, במיוחד ביצירת כלי טיס זעירים בלתי-מאוישים – רחפנים. למכונות הללו דרושים מנגנוני חישה ואיכון מתוחכמים בהרבה מאלה שקיימים בימינו, כדי לאפשר לרחפנים לבצע משימות מגוונות בעיר ובטבע.

כפי שמנגנון איכון-הד העניק השראה לפיתוח הסונאר, כעת המטרה היא לחקות את מנגנון האיכון המורכב של העטלפים כדי לאפשר לרחפנים לנווט בזריזות ובגמישות בסביבה עירונית רוויית מכשולים, שכוללים כבלי חשמל, עצים ואפילו רחפנים אחרים. מכשיר איכון מלאכותי שיחקה את הביו-סונאר העשיר של העטלפים, ויכלול מקלטים נעים שעושים שימוש דומה באפקט הדופלר, יוכל לסייע להגיע ליעדים האלו.