הראייה המתוחכמת
של העכבישים

מה אתם רואים בסרטון?

אף שהסרטון כולל אך ורק 14 נקודות לבנות שזזות הלוך ושוב, אין לנו כל קושי לזהות את התנועה כאדם הולך. אם היינו עוצרים את הסרטון בנקודה אקראית ומסתכלים על רצף הנקודות הסטטי, ספק רב אם היינו חושבים שהוא מתאר דמות אדם, אך כשמצרפים לכך תנועה זה נראה לנו ברור לחלוטין. גם נקודות שמתארות תנועה של בעל חיים אחר קל לנו מאוד לזהות – אולי לא נוכל לקבוע בוודאות באיזו חיה מדובר, למשל אם זה כלב או חתול, אך נדע מיד שזוהי "תנועה ביולוגית", כלומר תנועה של בעל חיים, ולא של ענף שנע ברוח או של אבן נזרקת.

זאת משום שלתנועה ביולוגית יש מאפיינים שאין לתנועות אחרות. אם ניקח לדוגמה את גוף האדם, הנקודות בסרטון מציינות את המפרקים – ברכיים, מרפקים, כתפיים, אגן. בעוד המרחק בין כתף ימין למרפק שמאל, או בין שורש כף יד שמאל לברך שמאל, עשוי להשתנות, מרחקים מסוימים תמיד נשארים קבועים: בין כתף ימין למרפק ימין, בין האגן לברכיים וכו'. העובדה הזו עוזרת לנו לזהות תנועה ביולוגית במהירות וביעילות.

שלא במפתיע, אנחנו לא היחידים שמסוגלים לעשות זאת. יש יתרון ברור ליכולת להבחין במהירות בתנועה של בעל חיים בסביבה, והיכולת הזו אכן משותפת למינים רבים: היא נצפתה בין השאר אצל קופים, תרנגולות ואפילו דגים. בעקבות מחקר חדש אנחנו יכולים לצרף גם את חסרי החוליות, או לפחות מין אחד שלהם, לרשימה זו. במחקר "עכבישים קופצים" הגיבו בצורה שונה לתנועה אקראית ולתנועה ביולוגית, ולהפתעת החוקרים העדיפו להסתכל דווקא על התנועה האקראית, שלא הכילה סימנים לנוכחות בעל חיים.

קופצנים מזהים תנועה ביולוגית ובוחרים להסתכל על תנועה אחרת. קופצן, לא מהמין שהשתתף במחקר, על עץ | צילום: Stephane Spatafora, Shutterstock

החתולים של עולם העכבישיים 

בניגוד לרבים מהחברים האחרים בסדרת העכבישאים, עכבישים קופצים, או פשוט קופצניים (Salticidae), לא טווים רשתות, אורבים לטרף או יושבים ומחכים שייפול למלכודת. הם צדים באופן פעיל, עוקבים אחרי טרפם ומזנקים עליו, כמו נמר או טיגריס. לשם כך הם נעזרים בשתי עיניים מרכזיות גדולות במיוחד, שעם מבנה גופם הקומפקטי והשעיר מעניקות להם מראה חביב למדי. גם אנשים שלעולם לא יצרפו את התואר "חמוד" לעכביש עשויים להודות שהקופצנים הם, לכל הפחות, מרתיעים פחות מעכבישים אחרים. לא סתם הם מכונים "החתולים של עולם העכבישיים".

העיניים הגדולות של הקופצנים מעניקות להם ראייה חדה, וגם ראיית צבע. בניגוד לחתולים, עם זאת, הקופצנים לא מסתפקים בשתי העיניים האלו. יש להם עוד שלושה זוגות עיניים קטנות שנמצאות בצדדים, כולל זוג אחד שממוקם כמעט מאחורי הראש. שמונה העיניים האלו מקנות לעכבישים ראייה של כמעט 360 מעלות, אם כי הראייה בעיניים הקטנות יותר חדה פחות. העכבישים לא יכולים להזיז את העיניים כמונו, ולכן כשהעכביש רוצה להתמקד במשהו שנראה באחת מהעיניים הצדדיות שלו, הוא מסובב את כל גופו לאותו כיוון.

כדי לבדוק את תגובת הקופצנים לתנועה ביולוגית, החוקרים יצרו סרטון שמורכב מ-11 נקודות, ומתאר עכביש הולך. כמו בסרטון שמתאר אדם הולך, גם כאן יש נקודות ששומרות על מרחק קבוע אחת מהשנייה, ונקודות שהמרחק ביניהן משתנה. לכן קל לנו לראות שמדובר בתנועה ביולוגית:

בנוסף יצרו החוקרים סרטון שבו הנקודות זזות באופן אקראי:

וגם סרטון שלישי, של "תנועה מעורבלת" (scrambled motion), בה הנקודות מתחילות ממיקום אקראי, אך זזות בהתאם לחוקי התנועה הביולוגית, עם מרחקים קבועים מנקודות מסוימות. אנשים תופסים את התנועה הזו כתנועה ביולוגית, גם אם לא ברור של איזו חיה:

היות שאי אפשר לשאול את העכבישים ישירות מה הם רואים בסרטון, השתמשו החוקרים בשיטה ששימשה בעבר במחקרים אחרים על עכבישים ועל חרקים, ונועדה לבדוק לאיזה כיוון הם פונים. בשיטה זו העכביש עומד על כדור חופשי להסתובב, כשהוא מקובע במקום מלמעלה. כשהוא מנסה לזוז לכיוון כלשהו, הוא מזיז ברגליו את הכדור – שמתעד את התנועה. כך אפשר לבחון במדויק את התנועות של העכביש. החוקרים הבהירו שהניסוי לא פגע בעכבישים, והם כולם שוחררו לאחר מכן במקום שבו נתפסו.

העדפה לתנועה לא ביולוגית

במחקר בחנו החוקרים שישים עכבישים קופצנים מהמין Menemerus semilimbatus. הם הציבו כל אחד מהעכבישים בתורו על הכדור, מול מסך שעליו הוקרנו בו זמנית שני סרטונים: תנועה ביולוגית מצד ימין ותנועה רנדומלית מצד שמאל, תנועה מעורבלת מצד ימין ותנועה ביולוגית משמאל וכו'. כשהעכביש עמד מול מרכז המסך, העיניים הצדדיות שלו יכלו לראות את שני הסרטים, אבל כדי להתמקד באחד מהם היה עליו להסתובב ולהפנות אליו את עיניו האמצעיות, הגדולות.

כשהחוקרים הציבו את העכבישים מול סרטון של תנועה ביולוגית וסרטון של תנועה אקראית, הם כמעט תמיד פנו לעבר התנועה האקראית. התוצאה הזו הפתיעה את החוקרים: בעלי חיים אחרים, כולל בני אדם, מתעניינים יותר בתנועה ביולוגית, שעשויה להיות למשל טרף טעים, או טורף מאיים. "התאכזבתי כשראיתי את התוצאות של הניסוי הראשון" אמר מאסימו דה אגרו (de Agró), שהוביל את המחקר, בראיון ל-Scientific American. "חשבתי: מה זה? בבירור לא קורה כאן כלום".

אבל משהו בכל זאת קרה. קודם כל, העכבישים פנו שוב ושוב, בעקביות, לעבר התנועה האקראית, וכך הראו שהם כן מבדילים בין שתי התנועות. אישוש נוסף לכך הגיע כשהחוקרים הראו להם סרטוני ביקורת, שבאחד מהם הייתה צללית (סילואט) של עכביש הולך, ובשני אליפסה שחורה באותו גודל שהתקדמה באותה מהירות. העכבישים העדיפו לפנות ולהסתכל על האליפסה, שלא נראתה ולא נעה כמו בעל חיים, ולא על הצללית דמויית העכביש. כשהחוקרים נתנו להם לבחור בין התנועה הביולוגית ה"עכבישית" לתנועה המעורבלת, שנראית כתנועה ביולוגית, לא הייתה להם העדפה.

קופצן צופה בסרטוני צללית העכביש והאליפסה:

מעכבישים לרובוטים

הקופצנים, אם כך, כן יודעים להבדיל בין תנועה ביולוגית לאקראית, והם חסרי החוליות הראשונים שאנחנו יודעים שמסוגלים לכך. אך בעוד המחקר ענה על השאלה הזו, הוא העלה שאלה אחרת: מדוע הם מעדיפים להפנות את עיניהם הגדולות והחדות דווקא אל התנועה האקראית?

לחוקרים אין תשובה ברורה לשאלה זו, אך יש כמה השערות. קודם כל, השוני בין העכבישים ובין בעלי חיים אחרים שנבדקו, כמו קופים או תרנגולות, נובע אולי מההבדל במספר העיניים שלהם. כשאנחנו, או קוף, מפנים את העיניים לאחד הסרטונים, אנחנו רואים רק אותו. אך לעכבישים יש יותר משתי עיניים, וכשהעיניים האמצעיות הגדולות שלהם מופנות אל סרטון אחד, הם עדיין רואים את השני בעיניים הצדדיות, הקטנות יותר. החוקרים משערים שהעכבישים אולי היו מסוגלים לזהות מיד, בעזרת אותן עיניים צדדיות, את התנועה הביולוגית, והעדיפו למקד את העיניים החדות יותר שלהם בתנועה האקראית, אותה לא היו מסוגלים לפענח בקלות. כל אותו זמן, הם המשיכו לפקח על התנועה הביולוגית בעזרת העיניים הצדדיות. כך הם חילקו את העבודה בין העיניים הרבות שלהם, כשחלק מנטרות איום אפשרי, וחלק אוספות מידע רב יותר על תנועה לא ברורה.

השערה נוספת היא שההבדל נוגע לאורח החיים של העכבישים. בניגוד להרבה בעלי חיים שנבדקו בעבר, קופצנים הם לרוב לא חברותיים, ומבלים את ימיהם ביחידות – למרות שיש מינים יוצאי דופן שחיים בקבוצות משפחתיות. יכול להיות שמשום כך תנועה ביולוגית, שעשויה להעיד על עכביש נוסף באזור, פחות מרגשת אותם - לפחות כל עוד אין להם סיבה לחשוב שהעכביש המתקרב מנסה לצוד אותם.

המחקר מראה שההבחנה בין תנועה ביולוגית ללא-ביולוגית אינה מוגבלת לבעלי חוליות, ולכן עשויה להיות נפוצה מאוד בעולם החי – כולל אצל מינים שאינם חיים בקבוצות. מעבר לכך, המידע עשוי לעזור בפיתוח ראייה מלאכותית עבור רובוטים מסוגים שונים, שאולי יוכלו לחלק את העבודה בין כמה זוגות עיניים, כמו שעושים הקופצנים. "זו תהיה דרך נהדרת לחשוב על העיצוב של רובוטים שצריכים לנווט בעולם לא צפוי, עם אלמנטים חזותיים רבים", אמר ל-Scientific American רון הוי (Hoy), חוקר עכבישים שלא היה מעורב במחקר.