השנה היא 2025, ואם אנחנו צריכים להגיע למקום שונה מהרגיל אנחנו פותחים אפליקציה שמראה לנו על מפה איפה תחנת האוטובוס ולאיזה כיוון ללכת, ועדיין מצליחים לחצות את הצומת לפינה הלא נכונה ולקחת את האוטובוס לצד ההפוך. לנמלים אין אפליקציות, אין מפות ואין מצפן - ועדיין הן מצליחות למצוא את הדרך מהקן לאוכל ובחזרה, גם במרחקים מקבילים לאדם שהלך קילומטרים.
אז איך הן עושות את זה?
שיטת הניווט הראשונה: עקבות פרומונים
השיטה המוכרת ביותר היא שביל של פרומונים - חומרים כימיים שהנמלים מפרישות מהבטן תוך כדי הליכה.
כשנמלה מוצאת מזון, היא חוזרת לקן תוך כדי השארת עקבות כימיים. נמלים אחרות מזהות את הריח ועוקבות אחריו, ובדרך חזרה הן עצמן מחזקות את העקבות. ככל שיותר נמלים עוברות באותו המסלול, השביל הופך למובחן יותר - כמו אחרי שמאות אנשים הלכו במסלול מסוים ביער, ואפשר להבחין בנתיב העלים המשוטחים.
זה מסביר את התור הארוך של נמלים הצועדות בקו אחד לכיוון פירור לחם, גם כאשר הקו הזה מזוגזג להחריד. הן פשוט עוקבות אחרי השביל הכימי של הנמלה הראשונה שמצאה את הפירור.
אבל יש בעיה: שיטת הפרומונים עובדת מצוין כשיש כבר מסלול ידוע, אבל מה קורה לנמלה הראשונה שיצאה לחפש אוכל? היא עדיין לא יודעת איפה האוכל, ועדיין אין שביל. איך היא מוצאת את הדרך חזרה? ומה קורה אם השביל נמחק - למשל, אדם הולך על המסלול, או גשם שוטף אותו? האם הנמלים תועות?
התשובה: לא. כי לנמלים יש שיטות ניווט נוספות, והרבה יותר מתוחכמות.
שיטת הניווט השנייה: ספירת צעדים
קשה אולי להאמין, אבל נמלים סופרות צעדים, ממש כמו השעונים החכמים שלנו.
מחקר פורץ דרך מאוניברסיטת אולם בגרמניה הוכיח את זה בצורה יצירתית במיוחד: החוקרים אימנו נמלי מדבר (Cataglyphis fortis) ללכת למקור מזון במרחק קבוע. אחרי שהנמלים למדו את המסלול, החוקרים עשו משהו מוזר: לחלק מהנמלים הם הדביקו רגליים מלאכותיות ארוכות יותר (תחושה של הליכה על כדורגל), ולחלק אחר הם קיצרו את הרגליים בעזרת גזירה עדינה.
כתוצאה מכך, נמלים עם רגליים ארוכות עברו את הקן - הן הלכו רחוק יותר לפני שעצרו. לעומת זאת, נמלים עם רגליים קצרות עצרו לפני הקן. המסקנה מכך היתה שהן ספרו את אותו מספר צעדים, אבל כל צעד היה ארוך או קצר יותר.
זה מוכיח שנמלים משתמשות במד-צעדים פנימי (pedometer) כדי למדוד מרחקים. כמה צעדים הלכתי הלוך? אותו מספר אלך בחזור.
שיטת הניווט השלישית: השמש
זה נשמע כמו מדע בדיוני, אבל נמלים משתמשות בשמש כמצפן.
נמלי מדבר, שחיות בסביבות שבהן אין הרבה נקודות ציון קרקעיות, פיתחו מומחיות בניווט שמימי. הן יודעות איפה השמש נמצאת ביחס לכיוון שלהן, ומשתמשות בזה כדי לנווט.
אבל הרי השמש זזה במהלך היום. אז איך הן מתמודדות עם זה?
התשובה מדהימה: לנמלים יש שעון פנימי. הן יודעות כמה זמן עבר, ומתאימות את חישוב הכיוון בהתאם לתנועת השמש. אם הנמלה יצאה בשמונה בבוקר כשהשמש במזרח, וחוזרת ב-10 כשהשמש קצת דרומית יותר, היא מתקנת את הכיוון אוטומטית. ניסויים שבהם החוקרים הזיזו את השמש באופן מלאכותי (באמצעות מראות) הוכיחו שהנמלים אכן מסתמכות עליה.
ומה קורה בימים מעוננים? נמלים משתמשות גם באור מקוטב. השמש פולטת אור מקוטב שעובר דרך העננים, ונמלים יכולות לזהות אותו. אפילו כשהשמש לא נראית, הן יודעות איפה היא נמצאת על פי הקיטוב של האור.
שיטת הניווט הרביעית: ציוני דרך ויזואליים
נמלים יוצרות מפה מנטלית של הסביבה. הן זוכרות עצים, אבנים, שיחים ואפילו צללים. כשהן חוזרות, הן משתמשות בנקודות הציון האלו כדי לנווט.
מחקרים הראו שאם משנים את הסביבה - מזיזים אבן גדולה, למשל - נמלים עלולות להתבלבל לזמן קצר. אבל די מהר הן מתאוששות ומשתמשות בשיטות הניווט האחרות שלהן.
נמלים מסוימות אפילו מבצעות "סריקת פנורמה" לפני שהן יוצאות מהקן: הן מסתכלות סביב בצורה סיסטמטית כדי לזכור את המראה של הסביבה.
שיטת הניווט החמישית: מצפן פנימי
זו השיטה המתוחכמת ביותר, הנקראת Path Integration, ומכונה Vector Navigation או Dead Reckoning. הנמלה שומרת במוח חישוב מתמשך של כמה רחוק היא הלכה (באמצעות ספירת צעדים) ובאיזה כיוון (באמצעות השמש והאור המקוטב). תוך כדי הליכה, המוח שלה מחשב וקטור - קו ישר שמחבר את המיקום הנוכחי שלה לקן. כשהיא רוצה לחזור, היא פשוט הולכת בכיוון ההפוך של הווקטור הזה.
אפשר לחשוב על זה כמו מצפן פנימי, שבמקום צפונה מצביע תמיד לכיוון הקן.
חוקרים תפסו נמלה בדיוק ברגע שמצאה מזון, והזיזו אותה מספר מטרים הצידה בלי שתדע. הנמלה הלכה בקו ישר בכיוון שבו היא חשבה שהקן נמצא, אבל הגיעה למקום הלא נכון (כי הוזזה). היא המשיכה לחפש באזור, מבולבלת. זה הוכיח שהיא לא הסתמכה על ריח או על נקודות ציון, אלא על חישוב פנימי של המיקום שלה.
שילוב מנצח
כמובן שבחיי היומיום, נמלים משלבות את כל השיטות האלו יחד. אם יש שביל פרומונים, הן עוקבות אחריו (השיטה הכי קלה); אם אין, הן משתמשות בניווט שמימי וספירת צעדים; אם הן מתבלבלות, הן משתמשות בנקודות ציון ויזואליות; והכל מגובה בחישוב וקטורי של המיקום. זה כמו GPS עם חמש מערכות לגיבוי.
לא כל הנמלים משתמשות באותן שיטות:
נמלי יער מסתמכות יותר על פרומונים ונקודות ציון.
נמלי מדבר מסתמכות יותר על השמש.
נמלי עץ משתמשות בניווט תלת-ממדי מורכב.
נמלי צבא יוצרות "כבישים" חיים משלהן -נמלים מחזיקות זו בזו כדי ליצור גשרים ומסלולים.
האם נמלים תועות?
לעיתים נדירות, כן. תופעה מפורסמת היא "מעגל המוות של הנמלים" (Ant Death Spiral). כשנמלים מאבדות את שביל הפרומונים ומתחילות לעקוב זו אחרי זו במעגל סגור, הן יכולות להיכנס ללולאה אינסופית ולצעוד במעגל עד שהן מתות מתשישות.
זה קורה כשעיקרון המעקב אחרי הנמלה הסמוכה נכנס לכשל. הנמלה הראשונה עוקבת אחרי האחרונה, ונוצר מעגל. אבל זה נדיר מאוד.
חשוב לזכור שכל היכולות המתוחכמות הללו מתבצעות על ידי מוח זעיר בגודל של רבע מילימטר. מוח הנמלה מכיל כ-250 אלף נוירונים בלבד, לעומת 86 מיליארד אצל בני אדם. ובכל זאת, הוא מסוגל לבצע חישובים מתמטיים מורכבים, ניווט תלת-ממדי ותכנון מסלולים. זה מוכיח שאינטליגנציה לא בהכרח תלויה בגודל המוח, אלא ביעילות העיצוב.
לא פלא שחקר מערכת הניווט של נמלים הוביל להתפתחויות טכנולוגיות: רובוטים אוטונומיים משתמשים באלגוריתמים שמבוססים על שיטות הנמלים; מערכות ניווט לרחפנים בסביבות ללא GPS למדו מנמלים; אלגוריתמים של אופטימיזציה, המכונים Ant Colony Optimization (התאמת מושבת נמלים) פותחו בהשראת התנהגות הנמלים; ומערכות לוגיסטיקה משתמשות במודלים מתמטיים שמבוססים על חוכמת ההמונים של נמלים.
ואם את כל זה למדנו מהנמלים, למה אנחנו מסוגלים אם נלמד לנצל את היכולות שלנו עד תום?
טעינו? נתקן! אם מצאתם טעות בכתבה, נשמח שתשתפו אותנו