יונה, למה את הולכת מצחיק?
חגי כהן / עורך הבלוגלמה יונים ותרנגולים "מזיזים את הראש קדימה ואחורה" כשהם הולכים? ואולי זה בכלל לא מה שהם באמת עושים?? אז למה נדמה לכולנו שכן? ואיך זה קשור למגבלות חוש הזמן שלנו?
צורת ההליכה של עופות קרקע כמו יונים ותרנגולים משמשת נושא למחקרים רבים. אלה גילו שלמעשה התנועה שלהן שונה למדי ממה שהיא נראית לנו - ושהיא מהווה פתרון הנדסי מדהים לבעיה מורכבת: איך לשמור על ראייה חדה תוך כדי תנועה.
אחיזה ודחיפה
המונח המדעי המקובל לתיאור ההליכה האופיינית של יונים ותרנגולים הוא "Head-bobbing" - "נענוע ראש" או "ניד ראש" - אבל צילום איכותי ושידורו בהילוך מואט מגלה לנו שכבר המונח עצמו משקף את הראייה המוגבלת שלנו - ומטעה אותנו.
תנועת הראש של יונים או תרנגולות בהליכה לא מורכבת באמת מ"נענוע" או מתנועות "קדימה ואחורה" כמו שנדמה לנו (וכמו שאנשים עושים כשהם מנסים לחקות תרנגולת/יונה הולכת) אלא ממחזוריות של שני שלבים מובחנים: כל צעד מורכב משלב הדחיפה ומשלב האחיזה.
בשלב הדחיפה, הראש בלבד "נורה" קדימה במהירות בליסטית אל עבר הנקודה הבאה בחלל שבה הוא ייעצר. שלב זה הוא כה מהיר (נמשך עשרות מילי-שניות בלבד!) עד שהעין האנושית מתקשה לעקוב אחריו באמת ולהבין אותו בלי הקלטת וידאו איכותית שמשודרת בהילוך אטי. צוואר התרנגולת מתארך מאוד בשלב זה - וזו אולי אחת הסיבות שלתרנגולת או יונה יש כפליים חוליות צוואר מאשר לך).
בשלב האחיזה, שמהווה את רוב זמן הפסיעה (כ-63% אצל יונים) הראש נשאר יציב לחלוטין ביחס לסביבה. בזמן שהגוף ממשיך לזוז קדימה במהירות קבועה יחסית, הצוואר מתכווץ והראש נותר "נעול" במקומו בחלל. יציבות הראש והעיניים היא המטרה העליונה כאן, כי היא מאפשרת עיבוד של מידע חזותי ברזולוציה גבוהה בלי טשטוש שנגרם מתנועה. זה מאפשר להן לזהות תוך כדי הליכה דברים זעירים על הקרקע שיכולים להצדיק עצירה: זרעים או חרקים, או - להבדיל - תנועה זעירה של טורף מסוכן ממרחק.
האשליה של בני אדם שהראש של יונים ותרנגולים "זז אחורה" נוצרת כי הגוף משיג את הראש בשלב האחיזה, בזמן שהראש מקובע במקומו; ככה שהראש לכאורה "זז אחורה" ביחס לגוף. אבל למעשה הראש עצמו אף פעם לא זז אחורה ביחס לקרקע!
תגלית ניסוי ההליכון
אחד הניסויים שהמחישו לבני אדם שהם לא מבינים נכון מה יונים עושות כשהן הולכות, נערך בשנת 1978 על ידי ד"ר בארי פרוסט. לפני הניסוי הוא עדיין חשב ש"נענוע הראש" אולי נועד בכלל לשמור על שיווי משקל בהליכה.
בניסוי הוא שם יונים על הליכון (מסוע) כבוי בתוך קופסה שקופה. כשהוא הפעיל את המנוע של ההליכון, אם היונה התחילה ללכת נגד כיוון תנועת המסוע ובאותה מהירות (כמו מתעמלת בחדר כושר) היא אמנם צעדה - אבל נשארה יציבה יחסית לסביבה החיצונית שעיניה ראו. הממצאים היו מפתיעים אבל ברורים מאוד:
- היונים שהלכו ביציבות על ההליכון ("כמו מתעמלות") הפסיקו לגמרי "לנענע את הראש" (כלומר, לעשות מה שלנו נראה כמו נענוע-ראש). למרות שרגליהן ביצעו את כל מחזור ההליכה הרגיל - העובדה שהסביבה לא זזה ביחס אליהן ביטלה לגמרי את הצורך שלהן לייצב את המבט והראש שלהן, והן התחילו "ללכת כמו בני אדם".
- לעומת זאת, אם היונה לא הלכה על ההליכון אלא נחה עליו - והוסעה באופן פסיבי קדימה בעיניים פקוחות - היא התחילה "לנענע את הראש" כמו שהיא עושה בהליכה הרגילה המוכרת שלה!
הניסוי הזה חיזק מאוד את ההבנה ש"נענוע הראש" הוא למעשה מנגנון ראייתי-תנועתי שמטרתו לייצב תמונה (של הסביבה, ש"זזה" ביחס לצופה הנע) על הרשתית.
מחקרים מאוחרים יותר גילו ש"נענוע הראש" הוא גם מנגנון יעיל מאוד אנרגטית להליכה. במהלך שלב הדחיפה, הציפור משתמשת בשרירי הצוואר כדי להעניק לראש תאוצה מהירה. השלב הזה אוגר אנרגיה אלסטית בגידים, שמשתחררת במהלך שלב האחיזה כדי לעזור בקיבוע הראש במקומו למרות תנועת הגוף קדימה. עבור עופות עם רגליים דקות וחלשות יחסית כמו יונים - העברת חלק מעבודת הדחיפה לשרירי הצוואר החזקים מאפשרת הליכה חסכונית יותר באנרגיה לאורך זמן. בנוסף, הצוואר פועל כ"בולם זעזועים" שמגן על מערכת הראייה מהתנודות של הגוף ההולך.
קסם הראש הנעול
קשה לנו לפעמים להאמין עד כמה ציפורים מצליחות להשאיר את הראש שלהן "נעול" במקומו המופשט בחלל, בלי שהוא מחובר לשום עוגן יציב - אפילו בזמן שכל שאר הגוף שלהן נע ומתנדנד מצד לצד. תביטו למשל על הראש היציב להפליא של השלדג הזה שעומד על ענף שמתנודד ברוח תחת משקלו, אבל רוצה לקבל תמונות איכותיות מאוד של המתרחש מתחת למים:
אבל תרנגולים, כנראה בגלל שהם כל כך נפוצים סביבנו (משקלם בעולם כיום יותר מכפול מזה של כל עופות הבר ביחד) הם כנראה הכוכבים המובהקים של סרטונים וקליפים שמתפעלים מתופעת "הגוף הרוקד והראש היציב":
היכולת המופלאה של ציפורים לשמור על ראשן יציב כפלס כשגופן נע ונד - מאפשרת להן לקבל תמונות איכותיות יותר מהסביבה למוח שלהן גם תוך כדי התעופפות, הליכה ותנועה (או אפילו מנוחה על גבעול) - פעילויות שהן עושות רוב שעות העירות שלהן. ממש כמו שמצלמה מפיקה תמונות חדות יותר כשהיא מוחזקת ביד יציבה מאשר ביד זזה או רועדת - הראש היציב-להפליא של הציפורים מאפשר להן לראות טוב וחד יותר.
טכנולוגיות בהשראה ציפורית
אפשר להשוות את צוואר התרנגולת או היונה לגימבל - המכשיר שבו משתמשים צלמי וידאו רבים כיום כדי לשמור על המצלמה יציבה בזמן שהם רצים, למשל (או סתם לא משתמשים בחצובה/דולי).
כמו ששרירי הצוואר של התרנגולת מזיזים את הראש שלה "אחורה" כביכול, בדיוק באותה מהירות שהגוף נע "קדימה" - ככה המייצב זז בכיוון ההפוך לצלם כדי לבטל את התנועות שהוא יוצר.
התחכום של מערכת הייצוב הביולוגית של הציפורים הוא כה גבוה, עד שמהנדסים בסוכנויות חלל (כמו ESA) וביצרניות רכב (כמו מרצדס-בנץ) שואבים ממנו השראה ומשתמשים בו כסמל לתחכום המוצרים שלהם. פרסומת מוכרת אחת השתמשה בתרנגול כדי להמחיש חדשנות טכנולוגית במערכת מתלים של רכב, בהבטחה לנסיעה חלקה גם בדרכים משובשות.
כיום מפותחים אפילו מזל"טים ורובוטים עם "צוואר ביוני" שמבוסס על "הליכת ציפור", ומאפשר להם לצלם תמונות חדות גם בזמן תנועה מהירה בשטח קשה. זהו חלק מתחום מתפתח במהירות של ניסיון להתבסס על פתרונות שהאבולוציה הביולוגית מצאה ושכללה במשך מיליארדי שנים - לטובת פיתוחים טכנולוגיים פורצי דרך ("רובוטיקה ביו-מימטית").
למה לא להזיז רק עיניים?
השאלה המתבקשת היא למה יונים ותרנגולות צריכות להזיז את כל הראש שלהן ולמתוח את הצוואר בצורה כל כך קיצונית, בזמן שיונקים, כמונו למשל, מייצבים את המבט בעזרת טכניקות אחרות, למשל עם שרירי העיניים. התשובה קשורה למבנה האנטומי הייחודי של עיני עופות. עיניים של ציפורים נוטות להיות ענקיות ביחס לראש שלהן. זה משאיר מעט מקום יחסית לשרירים חוץ-עיניים, מה שמגביל את יכולת התנועה של גלגל העין לטווח של מעלות בודדות בלבד. בניגוד לבני אדם, שיכולים להסיט מבט במהירות בלי תנועת ראש - יונה לרוב חייבת לסובב את הראש שלה כדי לשנות את כיוון המבט או לייצב אותו.
בנוסף, יונים הן חיות שהתפתחו תחת סכנה טריפה גבוהה, מה שקשור לזה שעיניהן ממוקמות בצידי הראש. המיקום הזה נותן להן שדה ראייה פנורמי של כ-340 מעלות! זה מאפשר להן לזהות סימנים לטורפים שמתקרבים גם מאחוריהן בלי לסובב את הראש. אבל המחיר של הפנורמיות המדהימה הזאת הוא מעט מאוד חפיפה בין שדות הראייה של שתי העיניים. זה מגביל את הראייה התלת-ממדית שלהן, שמבוססת על חפיפה כזאת בין שתי נקודות מבט קרובות. "ניד הראש" מאפשר לציפור להעריך מרחק ועומק בזמן אמת על ידי יצירת רצף של נקודות מבט. המוח שלה משווה את קצב התנועה היחסי של עצמים שונים בזמן תנועת הראש: עצמים קרובים 'זזים' מהר יותר מעצמים רחוקים. בניגוד לבני אדם שמשתמשים בשתי עיניים בו-זמנית כדי ליצור עומק, היונה בונה את המפה התלת-ממדית שלה באופן סדרתי (פריים אחד אחרי השני ולא לצד השני) תוך כדי תנועה.
מה הקשר לחוש הזמן?
כדי להבין באמת את חשיבות "נענוע הראש", עלינו להבין שחוויית הזמן בממלכת החי היא ממש לא אחידה - ובכלל שחוויית קלט המציאות של כל חיה מבוססת על אשליה. הראייה שלנו את העולם, שאנחנו תופסים כרציפה - מבוססת למעשה על דגימות בדידות ("צילומי סטילס") של מידע חזותי במרווחי זמן קבועים. אנחנו חווים את מה שמכונה "ההווה המדומה" - אשליה של רצף שהמוח שלנו יוצר מדגימות סמוכות (כמו פריימים בסרט).
המדד המדעי לחוש הזמן השונה של חיות שונות הוא מהירות ביצוע הדגימות, שנקרא "תדירות היתוך הבהוב" - שזה למעשה הקצב המקסימלי שבו העין והמוח של יצור מסוים מצליחים להבחין בהבזקי אור נפרדים לפני שההבזקים האלה מתמזגים ("מותכים") מבחינתו לאור רציף כביכול. בני אדם דוגמים את העולם (לרוב) עד 60 פעמים בשנייה. אבל כאמור, לא כל דגימה היא שימושית, והמוח שלנו מוכן להסתפק גם בקצב דגימה נמוך בהרבה כדי לספק לנו את אותה אשליה נעימה של הווה רציף. זו הסיבה שסרטי קולנוע, שכוללים לרוב רק 24 פריימים לשנייה, יכולים "לעבוד עלינו" בקלות, ולהיראות לנו כמו "זרימה חלקה" וריאליסטית של תנועה. זו גם הסיבה שמנורות פלורסנט שמהבהבות בקצב רשת החשמל (כן כן) נראות לנו כאילו הן מאירות ביציבות.
ליונים ותרנגולים יש קצב דגימת מציאות גבוה משמעותית משלנו, זה של יונים מגיע ל-143 הרץ ואף יותר. יונים ותרנגולים חיים בקצב מהיר יותר מאיתנו. מנקודת מבטם, העולם (או הזמן) "זז לאט יותר" מאשר הוא זז מבחינתנו. אם תזמינו יונה לערב בינג' - אפילו אם היא תגיע ותשב אתכם מול המסך - היא לא תראה כמוכם אנשים ונופים זזים "כמו במציאות" - אלא אולי "ערב שקופיות" - סדרה אטית של תמונות שמופיעות ונעלמות, עם חושך בין תמונה לתמונה. או "טלויזיה מקולקלת" מהבהבת.
היכולת הזאת של יונים (וחיות קטנות-יחסית בכלל) לראות את המציאות ב"הילוך איטי" לעומתנו (ולמעשה לחיות בהילוך אטי, או ביותר רגעים לכל שנייה) היא קריטית עבורן: היא מאפשרת להן להתחמק מדברים שהרבה יותר גדולים מהן (כמו אנשים ומכוניות. גם אם לא תמיד, למרבה הצער) "ברגע האחרון" מבחינתנו. ממש כמו ב"זמן קליע" במטריקס. אבל לא רק להתחמק מסכנות אלא גם לתפוס חרקים שמתעופפים במהירות באוויר או פשוט לנווט במהירות דרך סבך של ענפים ועלים, למשל.
"נענוע הראש" משתלב בתוך חוויית הזמן הזו. בגלל שקצב הדגימה שלהן כה מהיר, וכל תזוזה זעירה של ראשן בזמן הדגימה תגרום לטשטוש הרסני עבורן - חשוב להן במיוחד "לשים את המצלמה על חצובה", כלומר לקבע את הראש. עין שדוגמת את המציאות בקצב כפול משלנו היא עין רגישה יותר להפרעות שנובעות מתזוזות. במילים פשוטות: יותר פריימים שלה יהיו בלתי שימושיים. מוחן של ציפורים, כמו מוחנו, יודע להתעלם ולהשמיט עבורנו פריימים מטושטשים (אצלנו בזמן שהאישון נודד למקום אחר, למשל). בשלב דחיפת הראש המהירה התמונה מרוחה מדי מכדי להיות שימושית (ולכן לא מגיעה כנראה בכלל לתודעת הציפור) אבל הציפור מפצה על זה בשלב האחיזה, הוא שלב "איסוף הנתונים" - אז היא יכולה ללכוד שטף מהיר של פריימים איכותיים וחדים.
ואפשר פשוט להגיד שהסיבה המרכזית שהיונה נראית לנו קופצנית ומצחיקה היא בגלל שהקצב הפנימי שלנו איטי מדי מכדי להבין אותה באמת רק מראייה רגילה.
אז למה לא כל הציפורים הולכות ככה?
לא כל הציפורים הולכות "מצחיק" כמו יונים. עופות שמבלים הרבה מחייהם בשחייה, כמו ברווזים, לא ממש "מנידים ראש", גם כשהם הולכים. אולי זה בגלל שהשחייה היא תנועה חלקה ורציפה, שלא מייצרת תנודות גוף מקרטעות כמו הליכה על שתיים.
ציפורי שיר קטנות כמו דרורים נוהגות בכלל לנתר במקום ללכת, כשהן מעבדות את המידע החזותי שלהן בעיקר בזמן שהן עומדות בין ניתור לניתור, ולכן הן לא זקוקות לניד ראש בזמן התנועה.
לעומת זאת, דורסי לילה כמו ינשופים פתרו את בעיית העיניים המקובעות בדרך אחרת: יכולת סיבוב צוואר קיצונית של עד 270 מעלות. הם לא זקוקים לניד ראש בזמן הליכה כי הם לא צדים בהליכה: הם "ציידי מארב" שמסתמכים על שמיעה ועל ראיית לילה חדה תוך שמירה על קיפאון מרבי עד רגע הזינוק.
יונים ותרנגולים, כעופות שמלקטים מזון מהקרקע תוך כדי הליכה, פיתחו את ניד הראש ככלי שמאפשר להן "לרקוד" בין הצורך בהתקדמות לבין הצורך במידע חזותי יציב ואיכותי.
בשורה התחתונה
הניתוח המדוקדק של תנועת הראש בעופות קרקע כמו יונים ותרנגולים חושף תמונה שונה מאוד מזו שרובנו מדמיינים. מה שלנו נראה כמו חוסר יציבות או "נדנוד" - הוא למעשה קיבוע מופלא שמאפשר מבט יציב. מה שנראה לנו כמו "ריקוד משונה" הוא פתרון גאוני אנרגטית לשיפור הראייה תוך כדי תנועה.
יונים ותרנגולות לא באמת "הולכות מצחיק". הן הולכות שונה מאיתנו כי הן שונות מאיתנו בתפיסת הזמן שלהן ובמבנה העיניים שלהן, בין השאר. ההליכה המיוחדת שהן פיתחו - שרובנו לא מצליחים אפילו לראות ולהבין - מאפשרת להן לנווט בעולם בדייקנות ובזהירות בעזרת מנגנון ייצוב מובנה שמאפשר "צילום" חד במיוחד של סביבתן. וזה חשוב להן כי בדברים הבסיסיים באמת, כמו הרצון למצוא דברים טעימים או הרצון להתחמק מסכנות מפחידות - הן דווקא דומות לנו להפליא.