מחקרי השחרות ונחילים עם מציאות מדומה: מדענים גרמנים מנתחים חגבים - תמונה: xpert.digital
מחקר VR חושף מבנים חדשים בחגבים
פריצת דרך בחגבים: תיאוריות ארוכות טווח מופרקות
לחגב המדבר היה מוניטין אימתני לזמנים מקראיים. עם התלהבות של עד 50 מיליון אנשים, סוג זה של חרק יכול לגרום נזק הרסני על ידי אכילת אזורים שלמים של חשופים ובכך לסכן את הבטיחות התזונתית. כעת חוקרים מאוניברסיטת קונסטנץ ומכון מקס פלאנק לביולוגיה התנהגותית זכו לידע פורץ דרך על ארגון הנחילים הללו והפריכו שנים רבות של תיאוריות. בעזרת טכנולוגיית מציאות מדומה חדשנית, המדענים הצליחו להדגים כי נחילי חגב שונים באופן מהותי מכפי שהניחו בעבר. מחקר זה שפורסם בכתב העת המומחה הנודע "Science" הופך את מודלי ההסבר הקודמים הפוך ומספק תובנות חשובות שיכולות לתרום לחיזוי ולחימה טובה יותר של חגבים.
מתאים לכך:
תופעת החגבים ומשמעותם הגלובלית
חגבים מדבריים (Schistocerca gregaria) הם מהדוגמאות המרשימות ביותר להתנהגות קולקטיבית בחיות הבר. הטיסה שאינה מסוגלת לעוף, כל כך נימפות מכונה, חיה בתחילה כיחידים מקומיים. עם זאת, בתנאים מסוימים הם נפגשים כדי ליצור עורקים אדירים ומתחילים לטייל - לא ללא מטרה, אלא בתנועה מתואמת, כאילו הם נשלטו במרכז. קולקטיבי חרקים ענקיים אלה יכולים לכלול עד 50 מיליון בעלי חיים ובכך לייצג את אחד הקולקטיבים הגדולים לבעלי החיים בכוכב הלכת שלנו.
ההשפעות של חגבים כאלה הרסניים. לדברי החוקרים, הם מאיימים על פרנסתו של כל אדם עשירי ברחבי העולם. דוגמה קונקרטית לכך סיפקה את מגיפת חגב המסיבית על קרן אפריקה בין 2019 ל 2020, שהרסו את הייצור החקלאי והפעיל רעב. המחקר המדעי של המנגנונים המובילים להיווצרות ותנועה של נחילים כאלה הוא אפוא לא רק עניין תיאורטי, אלא יש גם חשיבות מעשית ניכרת לביטחון תזונתי עולמי.
התיאוריה הקודמת: חגבים כ"חלקיק מונע עצמי "
במשך עשרות שנים הוסברה ההתנהגות הקולקטיבית של חגבים בעזרת מושג מהפיזיקה התיאורטית. במודל זה, החרקים נתפסים כ"משתתפים בהנעה עצמית "(חלקיקים מונעים עצמיים), המיישרים את עמדותיהם ואת כיווני התנועה שלהם על שכניהם הקרובים. תיאוריה זו מניחה שמספיקה אם האנשים רק "נכנסים לשורה" עם שכניהם הישירים על מנת ליצור תנועה קוהרנטית על פני כל הנחיל.
מרכיב מרכזי נוסף בהסבר הקודם הזה היה ההנחה כי צפיפות בעלי החיים היא גורם מכריע למעבר תנועת הציפה המופרעת. על פי השערה זו, המעבר לתנועה מתואמת מתחיל ברגע שיש מספיק בעלי חיים במרחב מוגבל. תיאוריה זו נראתה כל כך משכנעת שהיא שימשה במשך עשרות שנים כמודל סטנדרטי להסבר תנועות קולקטיביות בחיות הבר.
מעניין לציין כי מחקר קודם בראשותו של אייין קוזין, המעורב גם הוא במחקר הנוכחי, סיפק כבר ממצאים מפתיעים אחרים על התנהגות נחיל של חגבים. צוותו גילה שקניבליזם יכול להיות גורם מניע לתנועות הטיול - החגבים נעים קדימה כדי לא לאכול מאחור. ההכרה הזו כבר הצביעה על כך שהתנהגות מורכבת יותר יכולה למלא תפקיד מאשר תגובות פיזיות גרידא.
גישת המחקר החדשנית: מציאות מדומה חושפת את סודות הנחיל
על מנת להבין טוב יותר את האינטראקציות המורכבות בזיכויים של החגב, צוות המחקר סביב אייין קוזין מהתנהגות קולקטיבית של מקבץ המצוינות באוניברסיטת קונסטנס ובמכון מקס פלאנק לביולוגיה התנהגותית בגישה מהפכנית: מציאות מדומה (VR). "כידוע, קשה לזהות את מנגנוני האינטראקציה בקבוצות ניידות של בעלי חיים", מסביר קוזין. "האנשים משפיעים זה על זה ומושפעים גם מהתנהגותם של האחרים, במשחק אינטראקציה מורכב."
כדי לפתור בעיה זו, החוקרים פיתחו מערך VR מתוחכם. עשבים חיים פרטניים הונחו על כדור מטלטל, בדומה להליכון כדי שיוכלו לנוע בחופשיות. סביבם הקרינו המדענים עד 64 חגבים וירטואליים -ריאליסטיים, כך שהחרקים האמיתיים האמינו שהם נמצאים בנחיל טבעי. שיטה חדשנית זו אפשרה לחוקרים לבדוק במדויק איזה מידע מהדשא החי היה זמין - כמה בעלי חיים אחרים היו בסביבתם ובאיזה כיוון הם היו.
בניסוי חושפני במיוחד, החוקרים הניחו חגבים אמיתיים בין שני נחילים וירטואליים, שלושה ממדיים. סידור הבדיקה הזה איפשר להם לבדוק אם בעלי החיים למעשה מגיבים להתנהגותם של שכניהם הישירים, כפי שהניחו בעבר, והם יעברו איתם כמעץ אחיד.
תוצאות מפתיעות: שינוי פרדיגמה במחקר נחיל
תוצאות הניסויים היו מפתיעות וספקו את התיאוריה הקודמת באופן בסיסי. בניגוד לציפייה של החוקרים, החגבים האמיתיים לא זזו כחלק מנחיל גדול ואחיד באותו כיוון. במקום זאת, הם פנו לכיוון של אחד הנחילים הווירטואליים ורצו להם במיוחד.
תצפית זו הראתה למדענים כי "התגובה האופטומוטורית" שנקראה כל כך - רפלקס מולדי הגורם לחגבים לעקוב אחר הרשמים החושיים של התנועה - אינו הגורם לתנועה הקולקטיבית המתואמת. למעשה, החוקרים לא מצאו שום עדות לכך שחגבים מיישרים את עמדתם ואת כיוון התנועה שלהם על בסיס שכניהם.
"בעלי חיים בודדים אינם חלקיקים", מסביר אייין קוזין. "עלינו לראות את החגבים כנושאים קוגניטיביים ומשחקים המתבוננים בסביבתם, ובסיס זה מקבלים את החלטותיהם לאן הם הולכים הלאה." החוקרים מניחים כעת כי התפתחות נחיל תלוי הרבה יותר בכל חגב בודד ממה שהניח בעבר.
הניסויים הראו גם כי בעלי החיים חרגו לפעמים מהמסלול המשותף, גם אם היו להם שני נחילים לידם שרצו לאותו כיוון. בנוסף, הצוות לא מצא שום עדות לכך שצפיפותם של אנשים, כפי שהניחו בעבר, הייתה הגורם המפעיל לתנועת הנחיל.
חשיבות מעשית למאבק בחגבים
לממצאים החדשים יש השלכות מעשיות מרחיקות לכת. הבנה טובה יותר של המנגנונים הבסיסיים של היווצרות ותנועה של נחיל יכולה לעזור לחזות את התנהגות החרקים ולפתח אסטרטגיות יעילות יותר למאבק בטווחי דשא.
לאור העובדה שחגבים מאיימים על פרנסתם של כל העשירית, אין להמעיט בחשיבותו של מחקר זה. ההשפעות ההרסניות של מגיפת חגב על קרן אפריקה בין 2019 ל 2020, שהובילו לכישלונות וקציר רעב, ממחישות את הצורך הדחוף במנגנוני חיזוי ובקרה טובים יותר.
באמצעות ההבנה כי חגבים אינם משמשים פשוט כחלקיק פיזי, אלא כשחקנים קוגניטיביים פרטניים עם תהליכי ההחלטה שלהם -גישות חדשות לשליטה על הפגעים שנפתחים. במקום להסתמך אך ורק על אמצעי בקרה גדולים -בקנה מידה, אסטרטגיות עתידיות יכולות להיות מכוונות להבנה ולהשפעה על תהליכי ההחלטה האישית.
מתאים לכך:
הוראות מחקר עתידיות ו"מרכז המחשוב החזותי של קולקטיב "
הממצאים פורצי הדרך מייצגים רק את תחילתו של הבנה חדשה של ההתנהגות הקולקטיבית. על מנת לקדם עוד יותר את תחום המחקר הזה, אייין קוזין בקונסטנס יזם את "המרכז למחשוב חזותי של קולקטיב". מרכז זה, שיהיה בין המתקנים המודרניים ביותר לחקר התנהגות קבוצתית, נועד לצפות בנחילי בעלי חיים בסביבות תלת מימד הולוגרפיות וירטואליות ולנתח את תנועותיהם.
במקביל, הצוות סביב קוזין חוקר גם החלטות מרחביות -לקבלת מינים שונים של בעלי חיים. מחקר שפורסם לאחרונה ב- PNAS מראה כיצד בעלי חיים מעבדים את מורכבות סביבתם על ידי הפחתת העולם להחלטות רצופות בין שתי אפשרויות בלבד. ממצאים אלה מצביעים על כך שעקרונות גיאומטריים בסיסיים יכולים להסביר כיצד ומדוע בעלי חיים נעים כמו שהם עושים - גישה שעשויה להיות מיושמת גם על הבנת החגבים.
עידן חדש במחקר התנהגות קולקטיבית
מחקרי המדענים מאוניברסיטת קונסטנץ ומכון מקס פלאנק לביולוגיה התנהגותית מסמנת נקודת מפנה בהבנת ההתנהגות הקולקטיבית בחיות הבר. על ידי תשאול התיאוריה הוותיקה של "חלקיקים מונעים עצמיים", הם פותחים נקודת מבט חדשה, החגבים ובעלי חיים אחרים כמקבלי החלטות פרטניים, שהתנהגותם הקולקטיבית נובעת מתהליכים קוגניטיביים מורכבים.
השימוש בטכנולוגיית מציאות מדומה חדשנית הוכיח כמפתח להצלחה. זה איפשר לחוקרים לפענח את המורכבות הבלתי חדירה בעבר של קולקטיבי בעלי חיים ולקבל תובנות מהותיות על ארגון הנחילים. ממצאים אלה לא יכלו לא רק לחולל מהפכה בהבנתנו התיאורטית של ההתנהגות הקולקטיבית, אלא גם להציע פתרונות מעשיים למאבק בחגבים המאיימים על ביטחון תזונתי ברחבי העולם.
עבודתו של הצוות סביב אייין קוזין, שכבר זכה בפרס היוקרתי של גוטפריד וילהלם לייבניץ על מחקריו בתחום ההתנהגות הקולקטיבית, מדגיש את חשיבות המחקר הבינתחומי בממשק הביולוגיה, מדעי המחשב ופיזיקה. זה מראה באופן מרשים כיצד טכנולוגיות מודרניות יכולות לעזור לנו לפענח את סודות הטבע המרתקים ובו בזמן לפתח פתרונות מעשיים ללחוץ על בעיות גלובליות.
מתאים לכך:
השותף הגלובלי שלך לשיווק ופיתוח עסקי
☑️ השפה העסקית שלנו היא אנגלית או גרמנית
☑️ חדש: התכתבויות בשפה הלאומית שלך!
קונרד וולפנשטיין
אני שמח להיות זמין לך ולצוות שלי כיועץ אישי.
אתה יכול ליצור איתי קשר על ידי מילוי טופס יצירת הקשר או פשוט להתקשר אליי בטלפון +49 89 674 804 (מינכן) . כתובת הדוא"ל שלי היא: וולפנשטיין ∂ xpert.digital
אני מצפה לפרויקט המשותף שלנו.
