פרק י״ב
מי עשה זאת ראשונה?
1. מה אמר ביולוג אחד על ממציאים בני־אנוש?
”חוששני, כי איננו הממציאים שאנו חושבים את עצמנו; אנו חקיינים בלבד”,1 אמר ביולוג אחד. פעמים רבות, ממציאים בני־אנוש פשוט חיקו את מה שצמחים ובעלי־חיים עושים זה אלפי שנים. חיקוי עולם החי והצומח כה נפוץ, עד כי אף זכה לשם משלו — בִּיוֹניקָה.
2. איזו השוואה ערך מדען אחר בין הטכנולוגיה האנושית לבין זו המשתקפת בטבע?
2 מדען אחר אומר, שכמעט כל תחומי הטכנולוגיה העיקריים שפיתח האדם ”נתגלו ונוצלו על־ידי החי והצומח... עוד בטרם למד המוח האנושי להבינם ולהיות בקי בתפקידיהם”. הוא מוסיף בְּעניין: ”בתחומים רבים, הטכנולוגיה האנושית עדיין מפגרת בהרבה אחרי הטבע”.2
3. אילו שאלות מן הראוי לזכור, כשדנים בדוגמאות לבִּיוֹניקָה?
3 בחושבך על תכונותיהם המורכבות של יצורים חיים, שממציאים בני־אנוש ניסו לחקות, היהא זה הגיוני להאמין כי נוצרו במקרה? וזאת, לא רק פעם אחת, אלא פעמים רבות וביצורים שאין ביניהם כל קִרבה? האם לא ניחנו באותו תכנון מסובך, שהניסיון מלמד שהוא יכול להיות רק תוצר של מתכנן מבריק? האם אתה סבור באמת, כי יד המקרה מסוגלת היתה ליצור את מה שבני־אדם ברוכי־כישרון חיקו רק מאוחר יותר? הרהר בשאלות אלה, לאור הדוגמאות שלהלן:
4. (א) כיצד הטרמיטים מקררים את קיניהם? (ב) על איזו שאלה אין המדענים מסוגלים להשיב?
4 מיזוג אוויר. הטכנולוגיה החדישה מקררת בתים רבים. אולם, זמן רב קודם־לכן הטרמיטים קיררו את קינם, והם עושים כן עד עצם היום הזה. הקן נמצא במרכזו של תל גדול. מן הקן עולה אוויר חם דרך רשת של צינורות־איוורור, סמוך לפני השטח של התל. משם האוויר המעופש מפעפע החוצה דרך צִדיו הנקבוביים, ואוויר טרי וצונן חודר פנימה ויורד לתא־אוויר שבתחתית התל. ממנו האוויר זורם לתוך הקן. לכמה קינים יש בקרקעיתם פתחים שאוויר טרי נכנס דרכם, ובמזג־אוויר חם, מי התהום המתרוממים מעלה מתנדפים ומצננים את האוויר. כיצד מְתאמים מיליוני פועלים עיוורים את מאמציהם לבניית מבנים כאלה, המתוכננים להפליא? הביולוג לואיס תומס משיב: ”העובדה שהם מפגינים מעין תבונה קיבוצית, היא תעלומה”.3
5–8. מה למדו מתכנני מטוסים מכנפי העופות?
5 מטוסים. עיצוב כנפי המטוס הלך והשתכלל עם השנים, הודות לחקר כנפי העופות. עקמומיות כנף־העוף מאפשרת לו את העילוי הדרוש כדי להתגבר על כוח־הכּבִידה, המושך כלפי מטה. אך, כשהכנף מורמת יתר על המידה, קיימת סכנת הזדקרות. למניעתה, מצויים בשפה הקדמית של כנף־העוף טורים של נוצות, שהם מעין מדפי־כנף, המזדקרים ככל שנטיית הכנף גדֵלה (1, 2). מדפי־כנף אלה שומרים על העילוי, כשהם מונעים מזרם־האוויר העיקרי להתרחק ממִשטח הכנף.
6 מאפיין נוסף התורם לבלימת מערבולת־אוויר ולמניעת ”הזדקרות” הוא הכַּנפית (3), קווּצת נוצות קטנה שהעוף יכול לזקוף אותה כבוהן.
7 בקצות הכנפיים של עופות ושל מטוסים כאחד נוצרות מערבולות, היוצרות גְרָר, דהיינו כוח התנגדות. עופות מצמצמים תופעה זו בשתי דרכים. לעופות, כגון הסיס והאַלבַּטרוס, יש כנפיים דקות וארוכות בעלות קצוות דקים. עיצוב זה מבטל את מרבית המערבולות. עופות אחרים, כגון נִצים ועֵיטים גדולים, הם בעלי כנפיים רחבות העלולות ליצור מערבולות גדולות. אך, הדבר נמנע כשהעופות פושקים את הנוצות שבקצות כנפיהם, כאצבעותיה של יד הנפתחת לרווחה. הדבר הופך את הקצוות הקהים למספר סיומות צרות, המצמצמות מערבולות וגְרָר (4).
8 מתכנני מטוסים אימצו רבים ממאפיינים אלה. עקמומיות הכנף גורמת לעילוי. מדפי־כנף וזיזים מווסתים את זרמי האוויר או משמשים כבלמים. מספר מטוסים קטנים מצמצמים את הגְרָר שבקצה הכנף, בעזרת לוחות שטוחים הניצבים בזווית ישרה למִשטח הכנף. למרות זאת, כנפי המטוס עדיין נופלות בהרבה מן הפלא ההנדסי הטמון בכנפי העופות.
9. אילו בעלי־חיים וצמחים הקדימו את האדם בשימוש בחומר מונע קיפאון, ומה מידת יעילותו?
9 חומר מונע קיפאון. האדם משתמש בגְלִיקוֹל ברדיאטורים של מכוניות, כחומר מונע קיפאון. אולם, צמחים מיקרוסקופיים מסוימים משתמשים בגְליצֶרול, הדומה לגְליקוֹל מבחינה כימית, כדי שלא לקפוא באגמים שבאיזור הקוטב הדרומי. חומר זה מצוי גם בחרקים המסוגלים להתקיים בטמפרטורה של 20 מעלות צלסיוס מתחת לאפס. יש דגים המייצרים חומר מונע קיפאון משלהם, המאפשר להם לחיות במי־הקרח של אַנטאַרקטיקה. עצים מסוימים מסוגלים להתקיים בטמפרטורה של 40 מעלות מתחת לאפס, משום שהם מכילים ”מים טהורים מאוד, ללא חלקיקי אבק או עפר, שסביבם עלולים להיווצר גבישי קרח”.4
10. כיצד יוצרות חיפושיות־מים מסוימות עזרי נשימה תת־מימיים ומשתמשות בהם?
10 נשימה במים. בני־אדם נושאים על שכמם מיכלי חמצן ושוהים מתחת לפני המים עד שעה. חיפושיות־מים מסוימות עושות כן ביתר פשטות ולזמן ממושך יותר. הן חוטפות בועת אוויר וצוללות. הבועה משמשת להן כריאה. היא קולטת מהחיפושית פחמן דו־חמצני ומפזרת אותו במים, ונוטלת חמצן שהתמוסס במים — לצורכי החיפושית.
11. עד כמה נפוצים שעונים ביולוגיים בטבע? הבא דוגמאות.
11 שעונים. זמן רב בטרם השתמש האדם בשעוני־שמש, שעונים הטבועים באורגאניזמים חיים דייקו בזמן. עם השפל, צמחים מיקרוסקופיים הקרויים צוֹרניוֹת, עולים אל החול הלח של שפת־הים. עם הגיאות, הצורניות שבות ומתחפרות בחול. אולם גם בחול שבמעבדה, ללא השפל והגיאות, שעוניהן עדיין מורים להן לעלות ולרדת במועדי השפל והגיאות. סוג של סרטן, האַתָת הצבעוני, עוטה צבע כהה ויוצא ממחילתו בשפל, ומתבהר ושב אליה בגיאות. במעבדה, הרחק מן האוקיינוס, הוא עדיין מתוזמן עם השפל והגיאות, בהופכו לכהה או לבהיר בהתאם. עופות מסוגלים לנווט את דרכם על־פי השמש והכוכבים, המשנים את מיקומם עם חלוף הזמן. הם מצוידים בהכרח בשעונים פנימיים, כדי להסתגל לשינויים אלה (ירמיהו ח׳:7). החל מצמחים מיקרוסקופיים וכלה בבני־אדם, מיליוני שעונים פנימיים מתקתקים ללא־הרף.
12. מתי החל האדם להשתמש במצפנים גסים, אך כיצד השתמשו בהם זמן רב קודם לכן?
12 מצפנים. בערך במאה ה־13, החלו בני־האדם להיעזר במחט מגנטית הצפה בקערת מים, כבמצפן גס. אולם, לא היה בכך משום חידוש. בקטריות מכילות סיבים של חלקיקי מַגנֶטיט, בדיוק בגודל המתאים ליצירת מצפן. הללו מכוונים אותן לסביבה המועדפת עליהן. המַגנֶטיט נתגלה באורגאניזמים רבים אחרים — בעופות, בדבורים, בפרפרים, בדולפינים, ברכיכות ועוד. ניסויים העלו, שיוני־דואר מסוגלות לשוב לשובכיהן, משום שהן חשות בשדה המגנטי של כדור־הארץ. עתה קיימת תמימות־דעים, שאחת הדרכים שעופות נודדים מוצאים את דרכם היא באמצעות מצפנים מגנטיים בראשיהם.
13. (א) כיצד מצליחים עצי הריזופורה להתקיים במים מלוחים? (ב) אילו בעלי־חיים יכולים לשתות מי־ים, וכיצד מתאפשר הדבר?
13 התפלת מים. בני־אדם מקימים מפעלי ענק להרחקת מלחים ממי הים. לעצי הריזופורה יש שורשים היונקים מי־ים, אך מסננים אותם דרך קרומים המרחיקים את המלח. זן מסוים של ריזופורה, אַביסֶניה, נעזר בבלוטות המצויות בצד התחתון של העלים, המתפטרות מעודף מלחים. עופות ים כגון שחפים, שׂקנאים, קוֹרמוֹרנים, האַלבַּטרוס והיסעוּרוֹן גומאים מי־ים, ובאמצעות בלוטות המצויות בראשם, הם מרחיקים את עודפי המלחים הנספגים בדמם. גם פינגווינים, צבי־ים ואיגוּאנוֹת־ים שותים מי־מלח, ומרחיקים את עודפי המלחים.
14. הבא דוגמאות של יצורים המפיקים חשמל.
14 חשמל. כ־500 סוגים של דגי־חשמל מצוידים בסוללות. השׂפמנוּן האפריקני מסוגל לייצר מתח של 350 וולט. החשמלניים הענקיים, השוכנים בצפון האוקיינוס האטלנטי, מפיקים דחפים חשמליים של 60 וולט בעוצמה של 50 אַמפֶּר. מכות־החשמל שנותן הצלופח החשמלי הדרום־אמריקני מגיעות לכדי 886 וולט. כימאי אחד ציין, כי ”ידועות אחת־עשרה משפחות של דגים, שכוללות מינים שניחנו באיברי חשמל”.5
15. באילו פעולות חקלאיות שונות עוסקים כמה בעלי־חיים?
15 חקלאות. בני־האדם מעבדים את האדמה ומטפלים במשק החי זה עידן ועידנים. אולם, זמן רב קודם לכן, עסקו נמלים גוזרות־עלים בגינון. כמזון, הן גידלו פטריות בזבל שיצרו מעלים ומהפרשותיהן. יש נמלים המטפלות בכנימות כבמשק החי, חולבות מהן טל־דבש מתקתק ואף בונות אסמים להגנתן. נמלות הקציר אוגרות זרעים בממגורות תת־קרקעיות (משלי ו׳:6–8). חיפושיות גוזמות עצי מימוֹסה. פּיקות ומַרמיטות מקצצות חציר, משַמרות ואוגרות אותו.
16. (א) כיצד צבי־ים, עופות ותנינים מסוימים מדגירים את ביציהם? (ב) מדוע תפקידו של עוף הלֵיפּוֹאָה הזכר מלא אתגרים, וכיצד הוא מבצעו?
16 אינקובטורים. האדם יוצר אינקובטורים להדגרת ביצים, אך אין הוא מחדש בכך מאומה. צבי־ים וציפורים מסוימות מטילים את ביציהם בחול החמים להדגרה. ציפורים אחרות מטילות את ביציהן להדגרה באפר החם של הרי־געש. לעתים, תנינים מכסים את ביציהם בחומר צמחי נרקב כדי ליצור חום. אך, עוף הלֵיפּוֹאָה הזכר מגדיל לעשות מכולם. הוא חופר גומה גדולה, ממלאה בחומר צמחי ומכסה אותה בחול. החומר הצמחי המותסס מחמם את התל, הנקבה מטילה בו ביצה אחת מדי שבוע במשך כשישה חודשים, ובמשך כל אותה תקופה הזכר בוחן את הטמפרטורה, כשהוא תוחב את מקורו לתוך התל. בהוסיפו או בהרחיקו חול, הוא שומר על טמפרטורה קבועה של 33 מעלות ב”מדגרה” שלו, במזג־אוויר הנע מקור מקפיא לחום עז.
17. כיצד התמנון והדיוּנוֹן משתמשים בהנעה סילונית, ואילו בעלי־חיים שאין ביניהם קִרבה משתמשים בה גם כן?
17 הנעה סילונית. קרוב לוודאי, שכאשר אתה טס היום במטוס, הוא מוּנָע הנעה סילונית. גם בעלי־חיים רבים מוּנָעים הנעה סילונית זה אלפי שנים. התמנון והדיונון מצטיינים בכך. הם שואבים מים לתוך חלל מיוחד. אזי, באמצעות שרירים רבי־עוצמה, הם פולטים אותם ומזניקים עצמם קדימה. בהנעה סילונית משתמשים גם דיוּנוֹן־הסירה (”הנווט”), צדפות, מדוזות, זחלי שפיריות ואפילו חלק מהפּלַנקטוֹן שבאוקיינוסים.
18. מה הם כמה מן הצמחים ובעלי־החיים הרבים המפיצים אור, ובאיזה מובן אורם יעיל מזה שהמציא האדם?
18 תאורה. המצאת נורת החשמל מיוחסת לתומס אדיסון. אולם אין היא כה יעילה, כיוון שהיא מאבדת אנרגיה בצורת חום. הגחליליות יעילות יותר, בהפיצן אור מהבהב. הן מייצרות אור קר שאינו מאבד אנרגיה. ספוגים, פטריות, בקטריות ותולעים רבים מפיצים אור בוהק. אחת מאלה, תולעת הרכבת, היא מעין רכבת זעירה אשר נעה עם ”פנס קדמי” אדום ו־11 זוגות של ”חלונות” לבנים או ירקרקים. דגים רבים מפיצים אור: דג החשמל, שד הים, דג הפנס, דג הצפע, ועוד רבים אחרים. מיקרואורגאניזמים נישאים על גלי האוקיינוס ומנצנצים במיליוניהם.
19. מי יִיצר נייר זמן רב לפני האדם, וכיצד יצרן־נייר מסוים מבודד את ביתו?
19 נייר. המצרים ייצרו נייר לפני אלפי שנים. אף־על־פי־כן, הקדימו אותם בהרבה הצרעות למיניהן. פועלות בעלות־כנף אלה לועסות עץ שְדוּף־רוחות, בייצרן נייר אפור לבניית הקן. צִרעת־הפֶּלֶך תולה את קינה הגדול והעגלגל על עץ. הציפוי החיצוני עשוי שכבות רבות של נייר קשיח, המופרדות על־ידי חללי אוויר כלוא. הדבר מבודד את הקן מחום ומקור, ביעילות דומה לזו של קיר לבנים בעובי 40 סנטימטר.
20. כיצד מתנועעת בקטריה מסוימת, וכיצד הגיבו על כך מדענים?
20 מנוע סיבובי. בקטריות מיקרוסקופיות הקדימו את האדם באלפי שנים ביצירת מנוע סיבובי. לבקטריה מסוימת יש שלוחות דמויות־שיער, המתלפפות יחד ליצירת סליל קשיח, הדומה לחולץ־פקקים. היא מסובבת את ’חולץ־הפקקים’ בדומה למדחף אונייה, ומניעה עצמה קדימה. היא אף מסוגלת לחזור על עקביה! אולם, מנגנון פעולתה אינו מובן על בוריו. על־פי דיווח אחד, הבקטריה מסוגלת להגיע למהירות המקבילה ל־48 קילומטר בשעה. אותו מקור מציין, כי ”למעשה, הטבע הוא זה שהמציא את הגלגל”.6 חוקר אחד מסיק: ”אחד המושגים המדהימים ביותר בביולוגיה התממש: הטבע אכן יצר מנוע סיבובי מושלם עם מַצמד, עם סרן מסתובב, עם מֵיסבים ועם מימסרת־כוח סיבובית”.7
21. כיצד משתמשים בעלי־חיים, חסרי כל קִרבה, בסוֹנָר?
21 סוֹנָר. הסונר של העטלפים והדולפינים עולה על כל חיקוי מעשה־ידי־אדם. עטלפים המעופפים בחדר חשוך, שלרוחבו מתוחים חוטי־מתכת דקיקים, אינם נוגעים בהם כלל. הצלילים העל־קוליים פוגעים בעצמים אלה וחוזרים אל העטלפים, הנעזרים במיקום ההד כדי שלא להיתקל בהם. דולפינים מסוימים ולווייתנים עושים אותו דבר במים. עופות הגוּאָשָרוֹ נעזרים במיקום ההד בהיכנסם ובצאתם מן המערות האפילות שבהן הם לנים, בהשמיעם קולות נקישה חדים המנחים אותם.
22. כיצד עקרון הזְבוֹרִית, המנוצל בצוללות, פועל בבעלי־חיים שונים שאין ביניהם קִרבה?
22 צוללות. צוללות רבות היו קיימות עוד בטרם המציאן האדם. קרנוֹניוֹת מיקרוסקופיות מכילות טיפות־שמן בפרוטופלסמה, שבאמצעותן הן מווסתות את משקלן ונעות מעלה־מטה באוקיינוס. דגים מחדירים גזים לתוך שלפוחיות השחייה שלהם ופולטים אותם, ובכך משנים את כושר־הציפה שלהם. בקונכייתו של דיוּנוֹן־הסירה (”הנווט”) יש תאים המשמשים כמיכלי ציפה. בשנותו את היחס שבין המים לבין הגז שבמיכלים אלה, הוא מווסת את עומק צלילתו. עצם דיוּנוֹן־הרוקחים (הצד הפנימי הסידי של הקונכייה) מלאה חללים. כדי לשלוט בכושר־הציפה, יצור דמוי־תמנון זה שואב מים מתוך השלד שלו ומאפשר לגז למלא את החלל שהתרוקן. בדרך זו, החללים שבתוך עצם דיונון־הרוקחים פועלים בדיוק כמיכלי המים בצוללת.
23. לאילו בעלי־חיים יש איברים הרגישים לשינויי חום, ועד כמה מדויקים הם?
23 מדחומים. מאז המאה ה־17 ואילך פיתח האדם מדחומים, אך הללו נופלים ברגישותם ממדחומים המצויים בטבע. מחושי היתוש מסוגלים לחוש בשינוי טמפרטורה בשיעור של כ־2 אלפיות המעלה (צלסיוס). משני צדי ראשו של נחש העכסן מצויים שקעים, שבאמצעותם הוא מסוגל לחוש בשינוי של כאלפית המעלה. נחש הרב־חַנָק מגיב תוך 35 אלפיות השנייה לשינוי חום של חלקיק המעלה. המקור של הלֵיפּוֹאָה ושל הדְגַרְתֵל מסוגל לאמוד טמפרטורה בטווח של פחות ממעלה אחת.
24. אילו מלים מזכירות לנו כל הדוגמאות הללו?
24 חיקוי עולם החי על־ידי האדם, מזכיר את עצת המקרא: ”שאל נא בהמות ותורֶךָ, ועוף השמים ויַגֶד לך; או שיח לארץ ותורֶךָ, ויספרו לך דגי הים” (איוב י״ב:7, 8).
[קטע מוגדל בעמוד 152]
חיקוי החי והצומח כה נפוץ, עד כי אף זכה לשם משלו
[תרשים בעמוד 153]
(לתרשים מעומד, ראה המהדורה המודפסת)
הקן מקורָר על־ידי התאדות
אוויר מעופש
אוויר מן החוץ
מי תהום
[תרשים בעמוד 154]
(לתרשים מעומד, ראה המהדורה המודפסת)
1 2 3 4
1 2 3
[תמונה בעמוד 155]
בועת אוויר
[תמונה בעמוד 159]
חתך רוחב של ”הנווט”