מדבר פורח בלב ים

מחצית מכמות החמצן שאנחנו נושמים מיוצרת על ידי יצורים חד-תאיים המשייטים באוקיינוס ומשמשים בסיס למערכת האקולוגית הימית. אלו הם הפיטופלנקטון, שנהפכו בשני העשורים האחרונים לנושא מחקר פורח. בעידן שבו השיח על שינויי האקלים וההתחממות הגלובלית מתרחב והולך, רק צפוי שחשיבותם של יצרני החמצן מהאוקיינוס תמשיך ותגבר. אולם, כנגד הזרם, חוקרי מכון ויצמן למדע בחרו ללכת דווקא אל ה"מדבר" המחקרי, ולהפנות מבט לא אל אותם אזורים משגשגים של פריחות שאפשר לראות גם מהחלל, אלא אל האזורים הימיים הצחיחים ביותר, המכונים גם "מדבריות אוקיאניים", ולהסביר את התהליכים הביולוגיים והפיסיקליים המאפשרים לעיתים פריחות מלבלבות גם בלב המדבר. המחקר התפרסם באחרונהבכתב-העת Nature Communications.

פריחה שניתן לזהות גם מהחלל. בתצלום העליון: ריכוז הכלורופיל על פני הים כפי שצולם על ידי לוויין נאס"א באוקטובר 2007. התצלום התחתון – תקריב של האזור התחום בתצלום העליון.

ראשית, כדי שפריחות פיטופלנקטון יתאפשרו נדרש שילוב של אור שמש, חומרי הזנה וזרמי מים תומכים. המדבריות האוקיאניים אמנם עניים במזון, אך מפעם לפעם עשוי זרם מים אנכי להזריק מיצבור של חומרי מזון מהים העמוק אל השכבה הפוטית – האזור שקרני השמש יכולות לחדור אליו ולאפשר פוטוסינתזה (הוא נמצא בין פני המים לבין כ-100 מטר מתחת לפני הים). אירועי הזרקה אלה מוּכרים בספרות המחקר, אך המחקר שהוביל ד"ר יואב להן, מקבוצתו של פרופ' אילן קורן מהמחלקה למדעי כדור הארץ וכוכבי  הלכת, התמקד לא באותם זרמים אנכיים המגיעים מהים העמוק, אלא בזרמים אופקיים המתקיימים בשכבה צרה ביותר, 20-30 מטרים מתחת לפני המים, המכונה "שכבת העירוב" ומהווה פחות מ-1% מעומק האוקיינוס. קיומם של זרמים אלה מאפשר לדלל את "משלוח המזון", ולערבב את תכולתה של המערכת העשירה שמקורה במעמקי הים עם זו של המערכת ה"מדברית" הענייה המצויה סמוך לפני הים.

במחקר נמצא, שתהליך הדילול האופקי הוא זה שמאפשר את הפריחה המדברית, ואף מעצים אותה, בכך שהוא מסייע, מצד אחד, לפיטופלנקטון לנצל את חומרי ההזנה בצורה יעילה, ומצד אחר מגביל את יעילות הטריפה של הזואופלנקטון, אותם יצורים ימיים הניזונים מהפיטופלנקטון. פרופ' קורן מסביר: "אתה מקבל הזרקה חד-פעמית של חומרי מזון, אבל לא מדובר בצינור הזנה רציף שכל הזמן מעלה מזון מעומק הים. מהשלב שבו הגיעה החבילה המרוכזת הזאת מתרחש כל הזמן תהליך של דילול. ובכל זאת, אחרי 'משלוח' אחד, אירוע אחד של הזרקת מזון, רואים את הפריחה הזאת על פני שלושה חודשים לאורך אלפי קילומטרים".

לצורך המחקר, שנמצא בקו התפר שבין הפיסיקה של האוקיינוס לבין אקולוגיה של פריחות הפיטופלנקטון, פיתח ד"ר להן גישה מתודולוגית חדשה, המשלבת נתוני חישה מרחוק – תצפיות לוויין על פריחות הפיטופלנקטון ועל שדות הזרימה באוקיינוס – עם מודל תיאורטי המאפשר להפוך את תמונות הלוויין הקפואות בזמן ובמרחב לתמונות נעות, ולחבר בין קבועי הזמן הביולוגיים של הפריחות לקבועי הזמן הפיסיקליים של הזרמים הימיים. "תמונות לוויין הן מעצם טבען 'צילום מצב', אבל בים שרויה המערכת האקולוגית בתנועה מתמדת", אומר ד"ר להן, "אם נחזור לאותה נקודה במרחב בעוד שבוע, יהיו שם כבר מים אחרים. לכן פיתחנו שיטות למעקב אחר גוף המים כשהוא מתקדם בים, בהתבסס על נתוני הלוויין, כך שהמודל לוקח משהו דומם והופך אותו לדינמי". ומוסיף פרופ' קורן: "המטאפורה הכי פשטנית והכי נכונה בהקשר הזה היא: לקחת 'פריים' בודד ולהפוך אותו לסרט – לקולנוע". למחקר היו שותפים גם תלמידת המחקר שלומית שרוני, פרופ' אסף ורדי מהמחלקה למדעי הצמח והסביבה, ד"ר פרנצ'סקו ד'אובידיו מאוניברסיטת פריז VII וד"ר עמנואל בוס מאוניברסיטת מיין.

מהמחקר עלה, שזרמי הדילול האופקיים המאפשרים את הפריחה משפיעים לא רק על אותם 'מדבריות', אלא גם על קיומה של המערכת האקולוגית הימית כולה. "יש אזורים עשירים במזון שבהם אנו מצפים לפריחות, ויש אזורים שנחשבים למדבריות. חלק גדול מה'חוצפה' של המחקר הזה נעוץ בכך, שבניגוד למקובל, שכאשר חוקרים רוצים לחקור פריחות הם חוקרים במקום הפריחה, הלכנו למקום שבו הכל מוגבל וצחיח, ודווקא שם קיבלנו תובנות שיכולות לשמש אותנו במחקר באזורים משגשגים יותר", מסביר פרופ' קורן.

האם התובנות שעולות מהמחקר יוכלו גם לאפשר בעתיד להפריח את השממה האוקיאנית באופן יזום, ואולי אף להשפיע במידת-מה על תהליכי ההתחממות הגלובליים? פרופ' קורן גורס, כי על אף שלא בכך עוסק המחקר, התהליכים שמתוארים בו יוכלו למלא תפקיד גם בהנדסת אקלים – ענף שלם אשר מנסה, בין היתר, להבין איך לגרום לכך שהפיטופלנקטון יפרח יותר, כדי לצמצם את כמות הפחמן באטמוספירה.
 

המאמר פורסם לראשונה במסע הקסם המדעי ב-6.4.17