תנועת האלמוגים

חוקרים בטכניון ובאוניברסיטת תל אביב גילו את דפוס-התזמון המפתיע של תנועת זרועות האלמוגים, המעניק להם יתרונות משמעותיים באספקת חמצן ומזון. את המחקר, שהתפרסם ב-Proceedings of the Royal Society B, ערכו הפרופסור אורי שביט והסטודנט דרור מלול מהפקולטה להנדסה אזרחית וסביבתית בטכניון והפרופסור רועי הולצמן מהמחלקה לזואולוגיה באוניברסיטת תל אביב.


אלמוגים הם בעלי חיים ימיים המתקיימים כשהם מקובעים למצע ולכן אין להם אפשרות לשוטט בחיפוש אחר מזון. ככאלה, הם תלויים בזרימת המים החיונית לאספקת מזון וחמצן וסילוק חומרי פסולת. גוף האלמוג אומנם מקובע לקרקעית, אך את גופו מעטרות זרועות ציד הנשלחות אל המים שסביבו. האלמוג משתמש במערכת השרירים המוגבלת שלו ובמערכת שאיבה פנימית כדי לכנס את זרועותיו כדי לתפוס טרף או כדי להתגונן מפני טורף, אבל הוא אינו מסוגל להניע את הזרועות מצד לצד.

חוקרי הטכניון צילמו את זרועות הציד בתנועתן בים ובמתקן גלים במעבדה שבמכון הבין-אוניברסיטאי למדעי הים באילת, וגילו להפתעתם כי תנועת הזרוע אינה פסיבית, כלומר אינה נעה בהשפעת הגלים בלבד, אלא מקדימה את תנועת הגלים. לדברי פרופ' שביט, "בניסויים מדדנו את תנועת זרועות הציד ואת מהירות המים בסמוך להן, והופתענו לגלות שיש כאן דפוס מתוחכם ולא אינטואיטיבי - זרועות הציד נעות בתדירות זהה לתדר הגלים, כלומר באותו קצב, אבל הן מקדימות את הגל ברבע זמן מחזור וכך יוצרות הפרש פאזה. התוצאה הייתה מסקרנת כי היה לנו ברור שלאלמוג אין מערכת שרירים שיכולה לקיים תנועה יזומה".

המחקר מראה כי כאשר המים נעים הצידה, הזרוע האלסטית נעה איתם ו"נדרכת"; וכאשר זרימת המים נחלשת, הכוח האלסטי מחזיר את הזרוע למרכז לפני שמהירות המים משנה את כיוונה. באמצעות משוואות מתמטיות, סימולציות ומדידות נוספות גילו החוקרים כי הפרש הפאזה וההגברה של התנועה היחסית בין הזרועות והמים מביאים לשיפור של עשרות אחוזים בשלושה תפקודים חשובים: הגדלת כמות החמצן שהוא קולט בלילה; הרחקת עודפי החמצן בזמן הפוטוסינתזה ביום; והגדלת כמויות המזון (פלנקטון) שהוא צד. צילום תנועות הזרוע של מינים אחרים הראה כי מנגנון זה אופייני לכלל זרועות האלמוגים. לדברי דרור מלול, "בסביבה הצפופה והתחרותית של השונית, כל מנגנון שיספק לאלמוג יתרון על פני שכניו עשוי לקבוע מי ממיני האלמוגים ישרוד. עד היום נחשפו מנגנונים ביולוגיים רבים שמסייעים לאדפטציה לסביבת השונית המורכבת, אבל הדרך להבנה מלאה של המנגנונים הפיזיקליים עוד ארוכה".

בעקבות התגלית התמקדו החוקרים בסוגיות הבאות: לימוד המנגנון שיוצר את הפרש הפאזה, וזאת על-ידי פיתוח מודל דינמי לחישוב התנועה המחזורית של זרועות האלמוגים; פיתוח שיטת מדידה של התכונות האלסטיות של הזרועות; וחקירה של המנגנונים שמקנים לאלמוגים יתרונות בהקשרים של חילוף חומרים עם המים, זאת על-ידי פתרון נומרי של זרימת המים ותנועת המומסים לשם חישוב שטפי הכניסה והיציאה בתלות במהירות המים והפרש הפאזה. בין השאר הם גילו כי הפרש הפאזה מאפיין את כלל האלמוגים וכן בעלי חיים אחרים המקובעים למצע.