ז'אק קוסטו, מחלוצי הצלילה הספורטיבית ומחשובי המתעדים של עולם הטבע הימי, בחר לקרוא לספרו הראשון והמפורסם ביותר "עולם הדממה" (1953). קל להבין את מקור השם: כשאנחנו צוללים בים אכן איננו שומעים כמעט דבר, מלבד את הנשימה של עצמנו. הספר זכה להצלחה עצומה, תורגם ל-22 שפות וגם עובד בשנת 1956 לסרט תיעודי מצליח, וכך סייע להפיץ את התפיסה הרומנטית בנוגע לשקט שמתחת לפני הים. אפשר לומר במידה רבה שהוא קבע את הטון השולט ביחס שלנו לחיים הימיים - או ליתר דיוק את היעדרו של טון כזה.
ואכן, מאז ועד היום נוצרו שלל סרטי טבע מרהיבים המציגים צוללנים אנושיים הנעים בדממה מופלאה, מוקפים בסביבה שקטה אך שוקקת פעילות צבעונית ומסתורית של יצורי ים שונים ומשונים. אין פלא שהסביבה התת-ימית, ובעיקר מעמקי האוקיינוסים רחבי הידיים, נתפסת לא פעם כאזור השקט והשליו ביותר בעולמנו, המכוסה ברוב שטחו במים.
הקלטה של לווייתן גבנון
(Opération Cétacés)
אולם יותר ויותר מחקרים תומכים דווקא בתפיסה אחרת, מרגשת לא פחות. לפי הגישה הזאת, העולם התת-ימי הוא עולם של צלילים וקולות. שלל יצורים, החל בסרטנים זעירים וכלה בלווייתני ענק, מתקשרים אלה עם אלה בקולות שנישאים למרחקים עצומים, ומסתמכים על חוש השמיעה לניווט והתמצאות.
עוד כתבות מאתר מכון דוידסון לחינוך מדעי:
הזרועות הרב-שימושיות של התמנון
הסדרה בלואי בונה חוסן נפשי
מחלות ללא גבולות: חצבת כאן, אבולה ודבר מעבר לים
צלילים ימיים אחרים נובעים משלל גורמים מכניים טבעיים. רעידות אדמה, מפולות תת-ימיות, פעילות וולקנית, קרחוני ענק שמגרדים בתנועתם את קרקעית הים, גלים גועשים ונשברים, גשם שיורד בתיפוף קל או במטר כבד - כולם יוצרים גלי קול שמתפשטים במים. כבר שנים רבות מדענים נעזרים במיקרופונים תת-ימיים כדי להאזין לקולות הללו ולנסות לפענח אותם. לעיתים צלילים מסוימים נשארים מסתוריים זמן רב עד שחושפים את מקורם: מחקר שהתפרסם בשנת 2022, למשל, העלה את ההשערה שמקורו של הקול רב העוצמה ששולט במי הים הארקטי הוא רעידות אדמה שנובעות מביקוע קרחונים.
(ייתכן שביקוע קרחונים הוא הגורם לקולות מסתוריים במי הים הארקטי)
גלי קול תת-ימיים
הים הוא סביבה אידיאלית להתפשטות של גלי קול. מהירות הקול במים היא כ-1,500 מטר בשנייה - כמעט פי ארבעה וחצי ממהירות הקול באוויר יבש, העומדת על כ-343 מטר בשנייה. הפער הזה נובע מההתנגדות הגבוהה של המים לדחיסה. ההתנגדות הזאת היא מה שמאפשר מעבר יעיל של גלי קול בין מולקולות המים. בנוסף, קול שמתפשט במים מאבד פחות אנרגיה מאשר קול שמתפשט באוויר - כלומר הוא מתפזר ונבלע פחות על ידי התווך שבו הוא מתקדם, ולכן מסוגל לעבור מרחק הרבה יותר גדול בלי להיבלע ובלי לאבד את תכונותיו.
כשגלי הקול נעים במים הם מושפעים מהטמפרטורה, מהמליחות ומהלחץ שלהם - שלושה מאפיינים שנוטים להשתנות בהתאם לעומק המים. שכבת המים העליונה, שמכונה שכבת הערבול או השכבה האפיפלגית, מתחממת מאור השמש ושוררת בה טמפרטורה אחידה למדי, עקב הערבול המתמיד של המים שבה בהשפעת הרוח והזרמים שהיא יוצרת במים.
מתחתיה, בשכבת הביניים שנקראת “תרמוקלינה”, הטמפרטורה יורדת בהדרגה ככל שמעמיקים ומתרחקים מאור השמש. גלי קול שנעים בשכבה הזאת נשברים במעבר בין שכבות התרמוקלינה, שכן הקול נע בהן במהירויות שונות. גלי הקול שמתפשטים בשכבה אחת ופוגעים בשכבה גבוהה יותר, חוזרים למטה משום שהמים שם קרים יותר, ולכן הם צפופים יותר ומהירות הקול בהם נמוכה יותר. גלי קול מתעקמים תמיד לעבר אזורים שבהם מהירות הקול נמוכה יותר, משום שחלקי הגל הנעים באזורים איטיים מתקדמים לאט יותר - וכך הגל כולו נשבר לכיוונם.
במעמקים שמתחת לתרמוקלינה הטמפרטורה מתייצבת סביב 3-1 מעלות צלזיוס. ככל שמעמיקים הלחץ גובר אך הטמפרטורה נשארת קבועה, ובמצב כזה מהירות גלי הקול גדלה. על כן גלי הקול שפוגעים בשכבה שמתחת לתרמוקלינה נשברים וחוזרים כלפי מעלה, לאזור שבו מהירות גלי הקול נמוכה יותר. שבירת גלי הקול בתרמוקלינה כלפי מטה, ובמעמקים כלפי מעלה, יוצרת מעין צינור ימי שמסוגל להעביר צלילים למרחק רב כמעט בלי לאבד אנרגיה. עומק הצינור תלוי בעומק שכבת הערבול, ועל כן משתנה ממקום למקום בכדור הארץ ומעונה לעונה. מדענים משתמשים בתופעה הזאת כדי להציב מיקרופונים בעומק שבו יוכלו להקליט צלילים ממרחקים עצומים, עד לקצה הרחוק של האוקיינוס.
3 צפייה בגלריה
שכבת המים העליונה, השכבה האפיפלגית, מתחממת מאור השמש ושוררת בה טמפרטורה אחידה למדי. בשכבת הביניים שנקראת "תרמוקלינה", הטמפרטורה יורדת בהדרגה ככל שמעמיקים. במעמקים שמתחת לתרמוקלינה הטמפרטורה מתייצבת סביב 3-1 מעלות צלזיוס
(איור: Shutterstock, VectorMine, תרגום: מכון דוידסון לחינוך מדעי)
שירת הלווייתן ואוזן הדג
הצינור הקולי שנוצר בין השכבות מדגיש את היכולת של הים להעביר קולות, קריאות וצלילים. השימוש המוכר ביותר בתקשורת קולית תת-ימית הוא כנראה שירת הלווייתן. הלווייתנאים (Cetacea) הם תת-סדרה הכוללת את הדולפינים והלווייתנים, שניחנים ביכולות אקוסטיות מרשימות. בדומה ליונקים היבשתיים, ואף על פי שאין להם אוזן חיצונית מובחנת, הלווייתנאים מצוידים בתעלות שמע, שבלול ואוזן פנימית. המבנה האנטומי הזה מאפשר להם לשמוע קולות ממרחק רב ובטווח תדרים רחב.
הלווייתנאים מסוגלים להפיק מגוון קולות המשמשים לתקשורת. לווייתני מזיפות (Mysticeti), ובהם ענקים חסרי שיניים כגון הלווייתן הכחול והלווייתן גדול-הסנפיר, פיתחו תיבת קול שמאפשרת להם להפיק קולות בתדר של 12.5 הרץ. מדובר בתדר נמוך במיוחד, שנמצא מתחת לטווח התדרים שבני האדם מסוגלים לשמוע – מ-20 הרץ עד 20 קילו-הרץ – ועובר מרחק עצום במים. לעומת זאת, לווייתני השיניים (odontocetes), כגון דולפינים ואורקות, מפיקים קולות מחור הנשימה שלהם, בדרך כלל בתדרים שאנו מסוגלים לשמוע, אך גם קולות בתדרים גבוהים יותר.
אחד השימושים העיקריים שהמינים האלה עושים בקולות הוא ניווט באמצעות איכון-הד (אקולוקציה), בדומה לעטלפים. הם משמיעים קול ואז יכולים ללמוד על מבנה סביבתם על פי הדהוד קולות וניתוח גלי הקול שחוזרים לאוזניהם, למשל מקרקעית האוקיינוס או מלהקות דגים גדולות. בנוסף, נראה שהם משתמשים ביכולות הקוליות שלהם כדי לקיים תקשורת חברתית ענפה.
אף שאנחנו רחוקים עדיין מאוד מלהבין לווייתנית מדוברת, בלשנים שחוקרים את שפת הלווייתנים מצאו שהיא מורכבת מספיק וכוללת מספיק רצפים של צלילים כדי להיחשב שפה. שפות אנושיות, לרבות אלה שנשמעות לנו שונות מאוד זו מזו, משתמשות במילים שמורכבות מצלילים פשוטים שחוזרים על עצמם. הדפוס שבו הצלילים האלה מופיעים דומה בכל שפות הדיבור של האדם.
(לווייתני השיניים כגון דולפינים ואורקות, מפיקים קולות מחור הנשימה שלהם. קולות של דולפינים)
במחקר שהתפרסם לאחרונה בכתב העת Science החוקרים מצאו ששירת הלווייתנים מציגה דפוסים דומים, שעשויים להעיד על קיומה של לשון מילולית. לאחרונה חוקרים אף התגאו בכך שקיימו דו-שיח ראשון מסוגו עם לווייתן, אם כי זו הייתה תקשורת בסיסית מאוד: הם רק השמיעו ללווייתן גדול-סנפיר הקלטה של לווייתן אחר וזכו למענה.
אוזני הלווייתנאים מותאמות היטב לשמיעה בסביבה ימית, ומאפשרות להם לקלוט טווח רחב של תדרים, נמוכים וגבוהים גם יחד. היכולת הזאת נשענת כנראה על שרידים אבולוציוניים שהותירו בהם אבות אבותיהם שוכני היבשה. מבנה השבלול באוזנם מכיל כמות גדולה של תאי שערה – תאים זעירים בעלי בליטות דמויות שערות, שכשהן מתכופפות בהשפעת גל קול או גירוי אחר, הן מעבירות אותות למערכת העצבים, והמוח מפענח את המידע שהתקבל.
לשמוע בלי אוזניים
תאי שערה קיימים גם אצל דגים, ויצורים נוספים שאבות אבותיהם לא הסתגלו מעולם לחיים על היבשה, אך צורתם שונה. אצל חלקם התאים הללו מפוזרים על פני כל גופם. אומנם יש לדגים איברים דמויי אוזניים – אזורים שריכוז תאי השערה בהם גבוה במיוחד – אך המבנה שלהם שונה מהותית מאוזן היונקים, ואין בהם שבלול או אוזן פנימית.
ההבדל המבני הזה גורם לכך שתאי השערה של דגים מגיבים לא רק לשינויים בלחץ, כפי שפועלת למשל האוזן האנושית, אלא מסוגלים לחוש גם בחלקיקים שגל הקול מניע. גם חסרי חוליות מסוגלים לקלוט גלי קול בעזרת תאי שערה. לדיונונים יש ריכוז גבוה של תאי שערה בתוך איברי חישה ייחודיים, ואילו לסרטנים יש תאים רבים כאלה על המחושים.
הלווייתנאים אינם בעלי החיים היחידים שמפיקים קולות בתוך המים – דגים מפיקים צלילים במגוון רב של דרכים. צלופחי קושק (Ophidiiformes), שלמרות שמם אינם צלופחים, יוצרים קול על ידי מתיחה ושחרור של שלפוחית השחייה, בפעולה הדומה למכת תוף. דגים אחרים, ובהם מינים מסדרת השפמנונאים (Siluriformes), משפשפים זו בזו עצמות קטנות בגופם, בדומה לחרקים. כל מנגנון כזה מפיק גלי קול בעלי תכונות אחרות – בעוד הראשון יוצר קול בעל כיוון מוגדר שדועך מהר, המנגנון השני יוצר קול שמתפשט ליותר כיוונים ודועך לאט יותר.
שקט, שוחים!
השימוש שבעלי חיים ימיים עושים בקול לא מוגבל רק לתקשורת ולהתמצאות במרחב. דגים קטנים שוחים לא פעם בלהקות, שכן ביחד קל להם יותר להתגונן מטורפים. הסיכוי להבחין מרחוק בטורף מתקרב גבוה יותר בלהקה, ועל כן סיכויי ההישרדות של הפרטים בה עולים.
אך לגודל יש מחיר: תנועת הדגים במים מזיזה את מולקולות המים וכך יוצרת גל קול שטורפים יכולים לקלוט. על כן מדענים שיערו שהצורה שבה להקת דגים מסנכרנת את שחייתה עשויה להשפיע על החתימה האקוסטית שלה. במחקר שהתפרסם בכתב העת Nature, מדענים יצרו מודל ממוחשב של דגים ששוחים בעזרת זנבם, ובדקו איך גודל הלהקות והמבנה שלהן משפיעים על גלי הקול שמפיקה הלהקה כולה.
נמצא כי הדגים בלהקה מסוגלים לסנכרן את שחייתם כך שגלי הקול שיוצרים הפרטים שבה יבטלו אלה את אלה, וכך יצמצמו את חתימת הקול של הלהקה. התברר שבלהקות קטנות מאוד, שיש בהן לא יותר מתשעה דגים, אפשר להגיע לתוצאה כזאת אם הדגים שוחים במבנים מסוימים, כגון מבנה דמוי יהלום, ומסנכרנים את תנועות הזנב שלהם. לעומת זאת, בלהקות גדולות התופעה שבה גלי הקול מבטלים אלה את אלה מתרחשת גם כשהזנבות נעים באקראי.
אחת הדרכים המדהימות ביותר לשימוש בגלי קול היא זאת שהתפתחה אצל סרטני נקשן, שמכונים גם חסילוני אקדח. מדובר ביצור ימי ממערכת פרוקי הרגליים הדומה לחסילון. לסרטן הזה יש צבת גדולה במיוחד עם מנגנון ייחודי שמאפשר לו לפתוח את ראש הצבת בעזרת מפרק ייעודי, ואז לנקוש בה במהירות כלפי מטה. המים שנדחסים במהירות מייצרים זרם של בועות שנע למרחק של כמה סנטימטרים במהירות של מכונית נוסעת. בחזית הבועה נוצר גל הדף קטלני, שמסוגל להמם ואף להרוג דגים קטנים שהחסילון זולל לאחר מכן.
נותר לנו עוד המון ללמוד על צלילי הים: מי מפיק אותם, איך ולאילו מטרות. אחת הסיבות לפער הידע הזה היא שטווח התדרים המופק בים הוא רחב מאוד, וחלקו נמצא מחוץ לטווח השמיעה שלנו. ככל שמדענים מגלים יותר על נפלאות העולם התת-ימי, אנחנו מגלים יותר ויותר גם איך הרעש שיוצר האדם משפיע על יצורי הים. תנועת אוניות, קידוח גז ונפט תת-ימיים, מכשירי סונאר צבאיים – כולם יוצרים רעשי רקע שעלולים לפגוע בתקשורת, ביכולת הניווט, ואף בהתנהגות החברתית וברבייה של מינים רבים.
ד"ר דן אלחנתי, מכון דוידסון לחינוך מדעי, הזרוע החינוכית של מכון ויצמן למדע
