האוזניות מבטלות הרעש
של הצפרדעים

אם הזדמנתם אי פעם לאגם או לבריכת מים עם צפרדעים בשעות הערב, בוודאי התרשמתם ממקהלת הקרקורים הרועשת שקידמה את פניכם. איך מתקשרים בהמולה כזאת? בניגוד לרעש במסיבות, שלכל היותר יעלה לכם בקבלת משקה לא נכון על הבר, עבור צפרדע בעונת החיזור זו בעיה הרת גורל: עליה לבודד מתוך ההמולה רק את קולות החיזור של בני הזוג הפוטנציאליים.

מציאת המנגנון שבו הצפרדעים מתמודדות עם הבעיה יכול אם כן ללמד אותנו איך דרכי החישה והתקשורת שלהן הותאמו לכך אבולוציונית, ואולי אף לסייע לבני אדם למצוא פתרונות להתמודדות עם סביבות רועשות. מחקר חדש מאוניברסיטת מינסוטה בארצות הברית, שפורסם בכתב העת Current Biology, מצא כי קישור שמחבר בין ריאות הצפרדעים לאוזניהן עשוי לשמש אותן כמעין אוזניות לסינון רעשים.

איך אפשר למצוא בן זוג בהמולה שכזו? לצפרדעים יש פיתרון מקורי. זוג צפרדעי עצים אמריקאיות בהזדווגות | Norman Lee

אקוסטיקה צפרדעית

עור התוף הוא קרום שחוצץ בין האוויר שנמצא מחוץ לאוזן לחלל האוויר שנמצא באוזן התיכונה. כשגלי קול פוגעים בו הוא רוטט, והרעידות הללו מתורגמות לאות חשמלי שעובר דרך עצבי השמע ומתורגם במוח לצליל.

בניגוד ליונקים, אצל צפרדעים ודו-חיים נוספים האוויר שנמצא בריאותיהם מתחבר דרך מספר קטן של מעברים לאוויר שנמצא באוזן התיכונה שלהם. בנוסף, העור והשרירים המפרידים בין הריאות לסביבה החיצונית דקים מאוד אצל צפרדעים, כך שכאשר גלי קול פוגעים בגוף הם מרעידים גם את האוויר בתוך הריאות. המבנה האנטומי המיוחד הזה מסוגל להלכה להעביר קולות מהריאות ישירות לאוזן התיכונה. כך הצלילים שהצפרדע שומעת נובעים מהסכום של גלי הקול שמרטיטים באופן ישיר את עור התוף מבחוץ, ושל גלי הקול שמגיעים באופן עקיף דרך הריאות ומרטיטים את עור התוף מבפנים.

אף שמדענים מכירים כבר זמן מה את הקישור האנטומי בין ריאות הצפרדעים לאוזניהן, הם לא הצליחו להכריע מהי השפעתו על הדרך שבה הצפרדע שומעת את סביבתה. החוקרים ממינסוטה מצאו כעת ראיות לכך שמדובר במנגנון מתוחכם לסינון רעשים – מעין אוזניות פנימיות.

באמצעות מד לייזר המבוסס על אפקט דופלר, בדומה למד המהירות המשטרתי, מדדו החוקרים את עוצמת הרטט של עור התוף ושל הבטן של נקבות של צפרדע העצים האמריקאית (Hyla cinerea), בחשיפה לצלילים בתדרים שונים. נמצא כי כאשר הריאות של הצפרדע מנופחות, ולכן מסלול השמע הפנימי שלה אמור לעבוד משום שהריאות מכילות אוויר, רואים ירידה משמעותית ברגישות של עור התוף בטווח התדרים של 2,200-1,400 הרץ, בהשוואה לרגישות עור התוף כשהבטן ריקה מאוויר.

החוקרים המשיכו ובדקו את קריאות החיזור של צפרדעים זכרים מכמה מינים שונים החיים בסביבתה של צפרדע העצים האמריקאית. הם מצאו שהתדרים של קריאות החיזור שלהן מתרכזים בתוך הטווח המוחלש הזה. לעומת זאת, כשמדדו את התדרים של קריאות החיזור של זכרי צפרדע העצים האמריקאית, נמצא שהם מתרכזים סביב 830 הרץ ו-2,700 הרץ. כך, טווח התדרים שמוחלש כשהצפרדע הנקבה מנפחת את ריאותיה אינו מפריע לה לשמוע את קריאות החיזור של הזכרים מאותו מין, אך ממסך עבורה את קולותיהם של זכרים ממינים אחרים שאינם רלוונטיים עבורה לרבייה.

המנגנון שבו מתרחשת ההחלשה הזאת לא נבדק במחקר הנוכחי. החוקרים משערים כי גלי הקול שמגיעים דרך הקישור בין הריאות לאוזן יוצרים התאבכות הורסת עם גלי הקול שמגיעים לדופן החיצונית של עור התוף, כלומר הנקודה הגבוהה ביותר בגל הקול הראשון פוגעת בנקודה הנמוכה ביותר בגל הקול השני. כך הגלים מבטלים, לפחות במידת מה, זה את זה - בדומה למנגנון הפעולה של אוזניות מבטלות רעש.

המחקר חושף את היופי הטמון בהסתגלות בעלי החיים במהלך האבולוציה. מכיוון שצפרדעים חיות בסביבות רועשות, קיים יתרון אבולוציוני למינים שיצליחו לפתור את בעיית התקשורת בתנאי רעש. פתרון אפשרי, שנראה כי הצפרדעים מיישמות וקיים וגם בתקשורת האלקטרונית האנושית, הוא שמינים שונים יתקשרו בתדרים שונים. כדי שהשיטה תהיה אפקטיבית, הצד שמקבל את התקשורת צריך לברור בהצלחה את התדרים הרלוונטיים עבורו מתוך מכלול התדרים – כלומר להגביר את התדר הרצוי לעומת תדרים אחרים. נראה כי המנגנון הביולוגי שמצאו החוקרים ממלא את התפקיד הזה בדיוק - והיות שלמינים אחרים של צפרדעים יש מבנה אנטומי דומה, המנגנון הזה עשוי להיות משותף לכל הצפרדעים או לרובן.