טור דה ברווז

כולנו מכירים את התמונות של ברווזונים צעירים ששוחים בטור ישר ומסודר אחרי אמא ברווזה. מדוע זה קורה ומהי המוטיבציה שלהם להיות כל כך ממושמעים? חוקרים מאוניברסיטת סטראת'קלייד (Strathclyde) בסקוטלנד הראו לאחרונה, באמצעות סדרה של הדמיות ממוחשבות, כי תצורת השחייה הזאת מקלה על מאמץ השחייה הכולל של הקבוצה. במונחים טכניים נאמר שהיא מקטינה את צריכת האנרגיה של כלל הברווזים בהשוואה לאנרגיה שהיו משקיעים אילו כל ברווז היה שוחה בנפרד. תוצאות המחקר פורסמו בכתב העת Journal of Fluid Mechanics.

כשברווז שוחה הוא משתמש ברגליו כדי להדוף מים אחורה, ואלה בתגובה דוחפים אותו קדימה ומאפשרים לו להתקדם, על פי חוק התנועה השלישי של ניוטון. חלק מהאנרגיה שהברווז משקיע בשחייה יוצרת על פני המים אדוות, שמתרחקות בהדרגה מהברווז ולוקחות איתן את האנרגיה שהושקעה ביצירתם. האנרגיה הזאת הולכת לאיבוד בלי שהברווז מנצל אותה לתנועה. החוקרים בחנו את אופי הגלים שמייצרת הברווזה האֵם, ואיך האופי שלהם משפיע על מיקומם של הברווזונים מאחוריה.

איך האדוות שמייצרת האם משפיעות על הברווזונים? ברווזה ומאחוריה טור עורפי של ברווזונים | Shutterstock, Zoltan Tarlacz

גלים ברווזיים

תחילה בדקו החוקרים באמצעות הדמיה ממוחשבת איך נראים הגלים שמייצרת אמא ברווזה לבדה. לאחר מכן בחנו מה קורה כשממקמים מאחוריה ברווזון אחד בכל מיני מרחקים וכיוונים. החוקרים מצאו שכשברווזון שוחה מאחורי אימו, עוצמת האנרגיה שיאבד תלויה במרחק שלו מהאם. ככל שהמרחק מהאם גדול יותר כך עוצמת ההשפעה של האם על איבוד האנרגיה שלו – לחיוב או לשלילה – תהיה קטנה יותר.

החוקרים מצאו כי יש מרחקים קבועים מסוימים בין הברווזון ואימו שבהם אובדן האנרגיה בשחייה הוא מקסימלי, ובאופן דומה יש מרחקים קבועים שבהם אובדן האנרגיה בשחייה הוא מזערי. המרחקים הקבועים הללו תלויים במהירות השחייה של האם, ולכן החוקרים הסיקו כי הברווזון יכול להתאים את עצמו בקלות למיקום שיחסוך לו הכי הרבה אנרגיה, על ידי כך שהוא שוחה באותה מהירות כמו האם.

ההדמיה הראתה כי איבוד האנרגיה המזערי היה בנקודה קרובה מאוד לאם השוחה. הימצאות בנקודה הזאת מאפשרת לברווזון לחסוך 158 אחוזים מהאנרגיה שהיה מאבד אילו היה שוחה לבד. כלומר, לא רק שהאנרגיה שהייתה הולכת לאיבוד בשחיית יחיד נחסכת כך, אלא שהוא אפילו מקבל אנרגיה נוספת שדוחפת אותו קדימה. יש כאמור גם מיקומים שדווקא פוגעים הניצול האנרגיה של הברווזונים, ונראה שהברווזונים בטבע יודעים למצוא באופן אינסטינקטיבי איך להתמקם בצורה האופטימלית עבורם.

החישובים מראים כי גם האם מרוויחה מכך שהברווזונים שוחים אחריה. כשמאחוריה שוחה ברווזון במיקום החסכוני ביותר, גם האם חוסכת בזכותו 5 אחוזים מהאנרגיה שהייתה אובדת לה אילו הייתה שוחה לבד.

ברווזון ששוחה במיקום המדויק מאחורי האם לא רק חוסך אנרגיה, אלא אפילו מקבל אנרגיה נוספת. ברווזון בודד נאלץ להשקיע הרבה יותר מאמץ | Shutterstock, Dark_Side

ברווזונים בטור אינסופי

מה קורה כשמוסיפים עוד ברווזונים? החוקרים מצאו כי כל הברווזונים חוסכים לעצמם הוצאת אנרגיה על ידי כך שהם גולשים על הגלים שיצרו קודמיהם, ומעבירים אותם הלאה לברווזונים שמאחוריהם. מאחר שהמרחק מהאם משמעותי, רק שני הברווזונים הראשונים אחרי האם נהנים בזכות קרבתם אליה לדחיפה קדימה, ואילו אלה שמאחוריהם זוכים רק לקיזוז של חלק מהאנרגיה שהייתה מתבזבזת על יצירת גלים אילו היו שוחים לבד.

הממצא שלפיו המקומות חוסכי האנרגיה נמצאים במרחקים קבועים זה מזה, ובקו ישר מאחורי הברווזה, מסביר מדוע ברווזונים שוחים תמיד בטור עורפי ובמרחקים שווים מהאם. מכיוון שהחיסכון באנרגיה נוצר מפעילותם המשותפת של כל הברווזים, כל עוד כל ברווזון ממלא את חלקו במאמץ המשותף ושומר על מיקומו ועל מהירותו – כולם מרוויחים. החוקרים מצאו כי לפחות להלכה התופעה אינה מוגבלת בגודל. כלומר, כל עוד כל הברווזונים שומרים על אותה מהירות ואותו מרחק זה מזה, כל הברווזונים החל מהשלישי יחסכו אותה כמות של אנרגיה, ולא משנה אם הטור יכלול חמישה, עשרים או מאה ברווזונים. כאשר כל התנאים נשמרים, כל ברווזון "מעביר את הגל הלאה" לברווזון ששוחה אחריו כך שאין איבוד אנרגיה.

החוקרים משערים שההתנהגות האינסטינקטיבית שהברווזונים לומדים במים, כלומר מעקב אחרי דמויות נעות כדי לחסוך מאמץ, אולי מדרבנת אותם ליישם את המסקנה גם על היבשה. כך אולי מתחזקת תופעת ההחתמה – הנטייה של אפרוחים לראות בדמות הנעה העיקרית שהם פוגשים אחרי בקיעתם בתור אימם. אף שכבר היה ידוע כי שחייה במבנה יכולה לחסוך לברווזים עד 60 אחוז מצריכת האנרגיה שלהם, זו הפעם הראשונה שנעשה חישוב שמסביר איך זה נעשה. מסקנות המחקר עשויות לסייע בתכנון שיטות להעברת מטענים ימיים בצורה חסכונית.