לווייתני ראשתן גדול-ראש (Physeter macrocephalus), הקרויים גם לווייתני זרע, הם בעלי חיים חברתיים המשתמשים בנקישות קוליות כדי לנווט ולהתמצא במרחב, אך גם כדי לצוד ולאתר טרף. הלווייתנים מתקשרים זה עם זה באמצעות רצפים קצרים של נקישות ייחודיות המכונות "קודות". בעזרת שינוי תצורת אותות הקודה בזמן ובתדר, מקודדת אינפורמציה לשם תקשורת בין פרטים.
5 צפייה בגלריה
שלושה לווייתני ראשתן גדול-ראש שוחים קרוב לפני הים הקריבי, מול חופי דומיניקה
(צילום: NOAAAmanda Cotton/Project CETI/Handout/Reuters)
מעקב אחרי דפוסי התקשורת של לווייתני ראשתן גדול-ראש
(צילום: David Gruber/CETI/Reuters)
הפעם הראשונה בה התגלה שלווייתני ראשתן גדול-ראש משמיעים קול הייתה בשנת 1957. עם זאת, הבנת אופן התקשורת שלהם נותרה אגוז קשה לפיצוח, מכיוון שיונקים ימיים אלה צוללים לעומקים של יותר מ-1.6 קילומטרים במשך כ-50 דקות בכל שעה, מה שהופך את התצפית הרציפה למאתגרת למדי.
כעת, במחקר שפורסם בכתב העת Scientific Reports, הושגה פריצת דרך במאמצי ההאזנה ליונקים שראשם מהווה כשליש מגופם, ושמוחם הוא מהגדולים ביותר בעולם החי. החוקרים פיתחו רובוט תת-ימי אוטונומי, המכונה "גליידר" (Glider), אשר למרות גודלו הקטן, מסוגל לשהות במים פרקי זמן ארוכים ולהתקדם לאורך נתיב מוגדר מראש בעזרת שינויי ציפה בלבד.
החוקרים פיתחו יכולת ניטור קולות הלווייתנים באמצעות הרכבת ארבעה הידרופונים (מיקרופונים המיועדים להקלטה ולהאזנה לקולות מתחת למים) בראש הגליידר. בנוסף, החוקרים פיתחו יכולת שינוי החלטות אשר, בדומה לרכב אוטונומי, מאפשרת לרובוט לשנות את משימתו כתוצאה מגילוי אות אקוסטי. יכולת זו, המכונה "נהג במושב האחורי" (Backseat Driver), מאפשרת לרובוט לבצע מעקב אחר לווייתנים בזמן אמת ובצורה אוטונומית לחלוטין. "כאשר הרובוט התת-ימי מזהה את הקולות הייחודיים של לווייתני הזרע, התוכנה שפיתחנו מזהה מהיכן מגיע הצליל ומתקשרת אוטומטית עם מערכת הניווט", אמר הביולוג הימי האמריקני ד"ר דיוויד גרובר, מייסד ומנכ"ל פרויקט CETI (יוזמת התרגום של יונקים ימיים), מאוניברסיטת העיר ניו יורק, שנמנה עם מחברי המחקר. "בכך הוא משנה כיוון בהתאם ויכול לעקוב אחר הלווייתנים. אפשר לחשוב עליו כעל חוקר שקט למרחקים ארוכים, הנע בהתמדה באוקיינוס תוך כדי האזנה ואיסוף מידע.
5 צפייה בגלריה
אופן המעקב של הרובוט התת-ימי אחר דפוסי התקשורת של לווייתני ראשתן גדול-ראש
(איור: מתוך כתב העת Scientific Reports)
5 צפייה בגלריה
המבנה של הרובוט התת-ימי שנועד לעקוב אחרי דפוסי התקשורת של לווייתני ראשתן גדול-ראש
(איור: מתוך כתב העת Scientific Reports)
שיטות הניטור האקוסטי הקיימות מתבססות על הקלטות אופורטוניסטיות מספינות או מצופים, או הקלטות מתגים המודבקים ללווייתנים, אך פועלים למשך זמן קצר. "הפיתוח שלנו מאפשר עקיבה למשך זמן ארוך על אותו לווייתן. עקיבה ארוכת טווח זו מאפשרת הבנה של הקונטקסט ההתנהגותי של הלווייתנים: ההקשר בין הקולות שהם מפיקים לפעילות שלהם", מסביר פרופ' רועי דיאמנט, מהמעבדה לאקוסטיקה וניווט תת מימי באוניברסיטת חיפה, אשר הוביל את הפיתוח ביחד עם פרופ' דן צ'רנוב, ראש בית הספר למדעי הים ע"ש ליאון צ'רני. "אנו מאמינים שהבנת הקשר זה תוביל למסקנות באשר למהות התקשורת בין הלווייתנים, ובסופו של דבר לפענוח התקשורת ביניהם".
היכולת לעקוב אחר לווייתנים לפרקי זמן ארוכים יותר מסמנת את מה שד"ר גרובר כינה מעבר ממפגשים קצרים לאינטראקציות רציפות. בכך ניתן להתחקות אחר דפוסי תקשורת בזמן אמת בין פרטים, ולהעמיק את ההבנה לגבי האופן שבו לווייתנים מתרועעים ומגיבים לסביבתם לאורך זמן. "על ידי מעקב ממושך אחרי אימהות וגוריהן, נוכל להבחין באופן שבו גורים מתקשרים ומעבדים צלילים מאימהותיהם", הסביר ד"ר גרובר.ייחודה של המערכת הרובוטית החדשה, לדבריו של ד"ר גרובר, בא לידי ביטוי ביכולתה לקבל החלטות בזמן אמת כשהיא עדיין מתחת למים, וזאת בשונה מהקלטת נתונים אקוסטיים לניתוח בשלב מאוחר יותר. "היכולת של הרובוט לשנות את משימתו באופן עצמאי פותחת דלת לעקיבה אוטונומית שאינה תלויה בתקשורת עם המפעיל, המחייבת עליה לפני המים", מסביר פרופ' דיאמנט.
5 צפייה בגלריה
לווייתן ראשתן גדול-ראש שוחה מול חופי דומיניקה בים הקריבי
(צילום: NOAAAmanda Cotton/Project CETI/Handout/Reuters)
הרובוט מקבל החלטות על בסיס בחירת האותות החזקים ביותר, ומשנה את כיוון התקדמותו לעבר הלווייתן הנצפה. "חלק נכבד מהפיתוח הוקדש לאבטחת פעילות הגליידר. הוספנו מנגנוני בטיחות שיגבילו את שינוי המשימה מבחינת עומק וטווח פעילות מצד אחד, ולא יאפשרו לגליידר להתקרב יתר על המידה ללווייתנים מצד שני", אומר פרופ' דיאמנט. "במסגרת הפיתוח, חוקרי המעבדה ישעיהו פבזנר ושלומי דהאן, ביצעו מספר ניסויים מבוקרים בדרום צרפת ביחד עם חברת הגליידר (Alseamar), והראו איך הוא משנה את כיוונו בזמן אמת ובצורה אוטונומית לעבר ספינה ששידרה אותות פלייבק של לווייתנים".
היכולת לעקוב אחר לווייתנים לפרקי זמן ארוכים יותר מסמנת את מה שד"ר גרובר כינה מעבר ממפגשים קצרים לאינטראקציות רציפות. בכך ניתן להתחקות אחר דפוסי תקשורת בזמן אמת בין פרטים, ולהעמיק את ההבנה לגבי האופן שבו לווייתנים מתרועעים ומגיבים לסביבתם לאורך זמן. "על ידי מעקב ממושך אחרי אימהות וגוריהן, נוכל להבחין באופן שבו גורים מתקשרים ומעבדים צלילים מאימהותיהם", הסביר ד"ר גרובר.
באמצעות מעקב ארוך טווח על לוויתנים ספציפיים, המערכת החדשה יכולה גם לחשוף כיצד לווייתנים מגיבים לפעילות אנושית, כמו הימצאות ספינות וביצוע עבודות ימיות. נושא זה נחשב פער מרכזי באקולוגיה ימית עקב הקושי בקביעת השפעת זיהום רעש על התנהגות הלווייתנים בשטח ללא ניסויי מעבדה. על ידי קישור התנהגות הלווייתנים ללחצים סביבתיים, הטכנולוגיה יכולה להוביל לנקיטת צעדים המבוססים על ראיות, כגון הפחתת מהירות ספינות, שינוי מסלולן או הטלת מגבלות דיג באזורים רגישים. "פיתוח המערכת מקרב אותנו להבנת צורה נוספת של אינטליגנציה על פני כדור הארץ", אמר ד"ר גרובר. "יש לכך השלכות לא רק על שימור, אלא גם על האופן שבו אנו חושבים על תקשורת וחיים מעבר למין שלנו".
