משפחת הגבנוניתיים (Membracidae) היא משפחת חרקים ייחודית, קרובה מאוד לציקדות, שרבים ממיניה הם בעלי מאפיין ייחודי – מבנים גדולים ומסועפים שמכסים את ראשם ולעיתים את הגוף כולו. המבנים האלה, שמכונים “קסדות”, באים במגוון רחב של צורות וגדלים, ונראים כמו קרניים, סנפירים, קוצים ועוד. עד כה לא הצליחו חוקרים לפענח את הסיבה להתפתחותן של הקסדות המוזרות, ומחקר חדש מציע תשובה יוצאת דופן – המבנים מסייעים לגבנוניתיים לחוש שדות חשמליים, וכך להתגונן מטורפים ולהבחין בינם לבין חרקים ידידותיים.
4 צפייה בגלריה
מבנים ייחודיים שכנראה מסייעים לחוש מטענים חשמליים. גבנונית על עלה
(צילום: Samuel Lam, Shutterstock)
מרגישים את המטען
ההסברים שהוצעו עד כה למבנים היחודיים של הגבנוניתיים נוגעים בעיקר להסוואה או להתגוננות מפני טורפים. עם זאת, אף מחקר לא הצליח לספק ראיות משמעותיות כי זו אכן הסיבה האבולוציונית שהובילה להתפתחותם. דניאל רוברט (Robert), ביולוג מאוניברסיטת בריסטול באנגליה המתמחה בחקר חושים, העלה את ההשערה שהמבנים האלה מותאמים לחישת שדות חשמליים, משום שהקסדות עתירות בליטות חדות דמויות קוצים, שמתאימות במיוחד לשמש אנטנות לחישה כזו.
עוד כתבות באתר מכון דוידסון לחינוך מדעי:
חצבת, פוליו ועקיצות יתוש – מחלות ללא גבולות
תפריט הרימות של האנשים הקדומים
עוברי סייבורג לחקר המוח
הרעיון של חרקים שמסוגלים לחוש שדות או מטענים חשמליים אינו חדש. למשל, במחקר קודם גילו רוברט ותלמיד המחקר שלו, סם אינגלנד (England), כי זחלים של פרפרים ועשים קופאים במקום כשהם חשים במטען החשמלי שנוצר בכנפי צרעה שטסה לעברם בשל החיכוך עם האוויר. במחקר אחר הראו רוברט ועמיתיו כי דבורי בומבוס מבחינות בין פרחים לפי המטען החשמלי שלהם, וחוקרים אחרים הראו שגם זבובי רחף עושים זאת. מחקרים נוספים מצאו שגם דבורי דבש, עכבישים ואף אקריות, מגיבים לאותו חשמליים באוויר.
כדי לחקור אם גבנוניתיים אכן חשים מטענים או שדות חשמליים, יצא אותו תלמיד מחקר, סם אינגלנד, לכמה מסעות איסוף בקוסטה ריקה. שם הוא זחל על ענפי עצים בניסיון לאתר את החרקים הקטנים - רובם באורך של פחות מסנטימטר ובעלי הסוואה מצוינת. אם אין די בכך, שמם העממי באנגלית, Treehoppers, מעיד על יכולת הניתור שלהם מענף לענף, מה שהופך את איסופם לאתגר קשה עוד יותר, במיוחד ליצור בעל כושר ניתור מוגבל כמו אדם. למרות המגבלות הצליח אינגלנד ללקט די גבנוניתיים למחקר.
בשלב הראשון מדדו החוקרים את המטען החשמלי של החרקים. אינגלנד צפה בהם צועדים על ענף דק, מנתרים או מעופפים דרך מד זרם בצורת לולאה, ולאחר שמדד 151 פרטים מ-11 מינים, חישב כי המטען הממוצע שלהם הוא 0.92 פיקו-קולון, כלומר קצת פחות מטריליונית הקולון – יחידת המידה הבסיסית למטען חשמלי. מטען של קולון אחד הוא מה שעובר בזרם של אמפר אחד בשנייה. “זה מטען קטן, אבל טיפה משמעותית באוקיינוס החשמלי שאנו חיים בו”, אמר רוברט.
השלב הבא היה להראות שהחרקים אכן חשים מטען חשמלי. הפעם החוקרים השתמשו רק בגבנוניתיים מהמין Poppea capricornis, ובניסוי הם טיפסו על מקל שבקצהו אלקטרודה קטנה. מתוך 20 גבנוניתיים שהגיעו למעלה, תשעה הסתובבו וירדו כשהאלקטרודה הופעלה. זה אמנם פחות ממחצית, אבל בניסוי ביקורת שבו לא הפעילו את האלקטרודה, רק שניים מתוך העשרים ירדו מקצה המקל תוך זמן קצר.
4 צפייה בגלריה
המבנים הייחודיים משמשים כנראה גם להסוואה, חקיינות והתגוננות. גבנוניתיים דמויי קוצים מהמין Umbonia crassicornis על ענף עץ
(צילום: SoFlo Shots, Shutterstock)
ידידים ואויבים
הציקדות והגבנוניתיים שייכים לתת-סדרה של סדרת הפשפשאים (Hemiptera), שכוללת גם את תת-סדרת הכנימות. הכנימות, הציקדות וגם חלק מהפשפשים ניזונים ממציצת נוזלי השיפה של צמחים, שבאמצעותו מעביר הצמח לכל חלקיו את תוצרי הפוטוסינתזה, מה שאומר שהוא מכיל הרבה מאוד סוכר. כדי לקבל ממנו גם את צורכי התזונה האחרים שלהם, כמו חלבונים, החרקים מוצצי השיפה צריכים לסנן כמויות גדולות של הנוזל, ואת העודף הם מפרישים כתמיסה עתירת סוכר שמכונה "טל דבש".
בטבע, כידוע, הפסולת של אחד היא לעיתים האוצר של האחר, ולא מעט ממיני החרקים שמפרישים טל דבש חיים בהדדיות (סימביוזה) עם חרקים אחרים שניזונים ממנו, כמו דבורים או נמלים, ולרוב גם מספקים הגנה או יתרונות אחרים ליצרני המזון שלהם.
גם למינים רבים של גבנוניתיים יש מערכות יחסים סימביוטיות עם מינים מסוימים של דבורים חסרות עוקץ ועם נמלים. אינגלנד ביקש לבחון אם החישה החשמלית בקסדות מאפשרת להם להבחין בין חרקים שמסכנים אותם לאלה שמועילים להם.
הוא הציב את גלאי הזרם הלולאתי סמוך לפתח הקן של דבורים שחיות בסימביוזה עם הגבנותיניים, ומדד את המטען של דבורים שעפו דרך הלולאה. כך הוא גילה כי בשני מינים של דבורים כאלה המטען החשמלי גדול פי שלושה מזה של הגבנותיניים. כשחזר על הניסוי בפתח קיני הצרעות שטורפות גבנותיניים ההבדל היה עצום. המטען שלהן היה גדול פי שמונה, וברוב המקרים הוא היה שלילי, בניגוד למטען חיובי שהצטבר בדרך-כלל על גוף הדבורים. עם זאת, החוקרים לא הראו מפורשות שהגבנונתיים אכן מגיבים אחרת למטען החשמלי של דבורים וצרעות, למשל בהתנהגות שונה.
4 צפייה בגלריה
ניזונות מטל דבש ושומרות על היצרנים. דבורה חסרת עוקץ עם קבוצת גבנוניתיים על ענף
(צילום: Vinicius R. Souza, Shutterstock)
גם אם הגבנוניתיים אכן חשים במטען החשמלי של טורפים, החוש הזה פועל בטווח קצר יחסית, סנטימטרים אחדים לכל היותר. “זה עדיין יתרון להבחין בטורף שלך ממרחק כזה”, אמר אינגלנד וציין כי מדובר בכמה וכמה פעמים אורך הגוף של הנטרף. בכל מקרה, החוקרים לא חושבים שהגבנונתיים מסתמכים רק על התרעה חשמלית בהתגוננות מטורפים, אלא על שילוב של כמה חושים – יכול להיות שהם גם רואים את הצל של הצרעה המתקרבת, למשל, או שומעים את זמזום תנועת הכנפיים שלה.
החוקרים הראו כי הפרשי המטענים בין הגבנוניתיים לטורפים – וגם לדבורים שמשתפות עמם פעולה – הם בהחלט בטווח שפרוקי רגליים מסוגלים לחוש, וגם זיהו את המבנים דמויי השערות על מבני הקסדות שככל הנראה אחראים לחישה הזו. הם גם מציעים אפשרות שהמבנה המורכב מסייע למסך את המטען החשמלי של הגבנוניתיים עצמם, וכך מסייע להם להתגונן מגילוי על ידי טורפים שאולי משתמשים בחישה חשמלית לאיתור הטרף.
עם זאת, החוקרים סבורים שהשימוש החשמלי לבדו לא היה הגורם העיקרי להתפתחות האבולוציונית של המבנים המורכבים האלה. הם מציינים כי לקסדות יש כנראה תפקידים משמעותיים בהסוואה, הסתתרות, חקיינות והגנה פיזית. ייתכן גם שהם מעורבים בתהליכי חישה נוספים כמו שמיעה, קליטת אותות כימיים, חישת תנודות במשטח שהם עומדים עליו, וזיהוי שינויים בזרימת האוויר. “כל התפקודים האלה, כולל חישת החשמל, כנראה מגיבים זה עם זה כשהם משפיעים על האבולוציה המבנית של הגבנוניתיים, בדרכים ייחודיות לכל קבוצה”, כתבו החוקרים בסיכום המאמר. “במחקר אנו מציגים את האפשרות שהחישה החשמלית משתתפת בתהליך ותורמת לאבולוציה של המבנים האלה ולהתפתחות המגוון שלהם”.
איתי נבו, מכון דוידסון לחינוך מדעי, הזרוע החינוכית של מכון ויצמן למדע
