מחלוקת: איך עצים מעבירים
זה לזה פחמן?

כבר בשנות ה-80 מצאו מדענים ראיות לכך שעצים סמוכים יכולים להזין זה את זה בפחמן, ומאוחר יותר התגלה כמו כן כי רשת פטריות ענפה המחברת בין מערכות השורשים שלהם משתתפת בתנועת הפחמן. תגליות אלו הציתו את דמיונם של אקולוגים, יערנים וחובבי טבע, והולידו שלל תיאוריות שייחסו לעצי היער אלטרואיזם, מאחר שהם חולקים ביניהם משאבים. 

עקב רמת הקישוריות הגבוהה בין שורשי העצים, הציעה אז המדענית סוזן סימארד (Simard), שהייתה מראשוני העוסקים בתחום, לקרוא למערכת השורשים והפטריות התת-קרקעית הזאת Wood wide web (רשת העצים הגדולה), באנלוגיה לכינויה של רשת האינטרנט – World wide web. אך מחקר חדש, שבחן שוב את הראיות הקיימות להעברת משאבים מעץ לעץ ביער ולתפקיד שממלאות רשתות פטריות במעבר הזה, מעלה כעת ספקות ניכרים כלפי יכולתנו לאשש את התיאוריות הנוכחיות על סמך הראיות הקיימות. מה אנחנו באמת יודעים על תפקידן של הפטריות בחלוקת משאבים בין עצי יער, ועל חשיבותן האקולוגית בתהליך הזה?

"רשת העצים הגדולה" מקשרת בין עצים באמצעות פטריות. האומנם? עץ בעל שורשים עבותים | Brandano07, Shutterstock

הקשר בין פטריות ויערות

סימביוזה (צוותאות) היא מערכת של יחסי גומלין בין שני יצורים, ששני הצדדים מרוויחים בה מהקשר ביניהם או שצד אחד מרוויח והשני אינו מושפע. בסימביוזה בין עצים ופטריות, שנקראת גם מיקוריזה (מיוונית: מיקוס = פטרייה; ריזה = שורש), הפטריות מסייעות לעצים לקלוט חומרי הזנה מהקרקע, ואילו העצים מעבירים לפטריות חלק מתוצרי הפוטוסינתזה שהם מבצעים בעלים שלהם, בדמות סוכרים ותרכובות אורגניות נוספות הכוללות פחמן.

ביער, עצים ממינים שונים יכולים להתחבר לאותה פטרייה, אך גם עץ יחיד יכול להתחבר לכמה מיני פטריות. כך, לפי ההשערה, נוצרת רשת של שורשים ופטריות שיכולה לאפשר מעבר חומרים תת-קרקעי בין מינים שונים ואפילו בין יצורים מממלכות נפרדות – הצמחים והפטריות. מחקרים מצאו כי עץ מעביר לפטריות 13-6 אחוזים בממוצע מהפחמן שספג מהאוויר, וכי הפטריות יכולות לספק לו בתמורה עד 80 אחוז מהחנקן שהוא צורך ואת כל אספקת הזרחן הנחוצה לו. כך שחילופי המשאבים בין עץ יחיד לפטריות שבשורשיו הם נתח נכבד מסך תהליכי חילוף החומרים של שניהם.

לחקר מעבר החומרים הזה נעזרים בדרך כלל במדידת תרכובות כימיות המכילות איזוטופים שונים של יסוד מסוים. איזוטופים הם אטומים של אותו יסוד – כלומר שבגרעינם יש מספר שווה של פרוטונים, שמעניקים להם תכונות כימיות דומות– אך כמות שונה של נייטרונים ולכן המסה שלהם אחרת. אם נדשן עץ בחומרי הזנה כגון חנקן או פוספט (זרחה) המכילים איזוטופ נדיר של יסוד זה או אחר, נוכל לעקוב אחרי הפצתם של החומרים הללו בין איברי העץ ובינו לבין הסביבה הקרובה. מאוחר יותר נוכל למדוד את כמות האיזוטופ הנדיר בפטריות ובצמחים השכנים, ולהבין אם הם קיבלו את חומרי ההזנה שלהם מהעץ או ממקורות אחרים.

באופן דומה, חוקרים נוהגים לסמן עצים באיזוטופים שונים של היסוד פחמן, באמצעות חשיפת העלים שלהם לגז פחמן דו-חמצני שהועשר באיזוטופים הללו. אם מאוחר יותר יימצאו האיזוטופים הללו בעצים שכנים, בקורי הפטריות שבקרקע או בגופי הפרי שלהן מעל פני האדמה, נסיק שהם קיבלו פחמן מהעץ המסומן.

בעבר כבר נמצא במחקרים כאלה שאכן היה מעבר של תרכובות פוספט בין צמחים צעירים מאותו מין ומעבר של חנקן בין צמחים צעירים ממינים שונים שגדלו בעציצים משותפים בחממה. בהמשך הראה מאמר מפורסם שגם ביער מתרחשת העברת פחמן בין עצים צעירים ממינים שונים, ומחקרים נוספים המחישו שמעבר כזה מתרחש גם בין עצים בוגרים ממינים שונים. מחקר המשך הראה שהפחמן המסומן מצא את דרכו גם אל גופי הפרי של פטריות שצמחו למרגלות עצים, ושהפטריות שספגו את הכמות הכי גדולה של פחמן מסומן השתייכו למינים שמסוגלים לשתף פעולה עם הכי הרבה מיני עצים.

הפטריות מסייעות לעצים לקלוט חומרי הזנה, והעצים מעבירים לפטריות מתוצרי הפוטוסינתזה שהם מבצעים. שורשי הצמח ופטריות יוצרים רשת מיקוריזה בקרקע | Thierry Berrod, Mona Lisa Production / Science Photo Library

אישוש בלי הפרכה

מאמר הסקירה המדובר שפורסם לאחרונה, בחן מחדש חלק מהמסקנות המקובלות על תפקידן של רשתות מיקוריזה בחלוקת משאבים בין עצי יער, ובדק את הראיות שתומכות בהן. החוקרים התמקדו לשם כך בחיפוש אחרי הסברים חלופיים לתופעות הנצפות, שאינם מבוססים על רשתות מיקוריזה, ובחנו במדוקדק אם קבוצות הביקורת שבהן השתמשו בכל מחקר ומחקר מפריכות את ההסברים הללו.

הטענה הראשונה שנבדקה קובעת כי רשתות מיקוריזה, בהגדרתן כפטרייה יחידה המחברת בין שורשיהם של מספר עצים, נפוצות ביערות ברחבי העולם. החוקרים מצאו כי מרבית מחקרי העבר הניחו שקיימת רשת כזאת בכל מקרה שבו שורשיהם של שני עצים סמוכים אירחו את אותו מין של פטרייה. למעשה, לפעמים נפח התפטיר – כלומר רשת הקורים – שיוצרות פטריות מיקוריזה מקבוצות מסוימות עשוי להיות קטן מכדי לחבר אפילו בין שני עצים סמוכים, לא כל שכן רשת שלמה וגדולה. כך שפטריות מאותו מין שמאכלסות שורשי עצים סמוכים לאו דווקא יוצרות ביניהם חיבור. אפילו במחקרים שמצאו את אותה פטרייה עצמה על שורשי עצים סמוכים, כלומר אותו פרט בדיוק, ייתכן שאין חיבור רציף בין מערכות השורשים, שכן רצף הקורים עלול להיקטע באמצע עקב שבירה או מאכל. על כן, אפילו כשמדובר באותו פרט מבחינה גנטית, עדיין ייתכן שהוא לא מקיים חיבור רציף בין שתי מערכות השורשים, ושהחומרים המסומנים עברו דרך הקרקע.

טענה שנייה היא שרשתות מיקוריזה משחקות תפקיד חשוב בהעברת משאבים בין עצי יער וכך עוזרות לעצים צעירים להתבסס ולתפקד. בפועל מצאו החוקרים כי במחקרים רבים קבוצות הביקורת שנבחנו לא הפריכו חלק מההסברים החלופיים האפשריים לשיפור שמצאו בתפקודם של עצים צעירים או למעבר משאבים מעץ לעץ. למשל מחקרים רבים נעזרו במחיצות בעלות חדירות חלקית כדי למנוע מעבר של שורשים בלבד או של שורשים ופטריות גם יחד, או במחיצות אטומות לגמרי. אך מחיצות מכל סוג שהוא, ובמיוחד אלה שמגבילות את זרימת המשאבים בקרקע, עלולות להשפיע על תפקוד העצים בלי קשר לקיומן של פטריות המחברות בין שורשיהם. כלומר עצם ההגבלה של נפח הקרקע העומד לרשות שורשי העצים והפטריות שלצידם, עלולה לפגוע בתפקוד העצים, ולכן עצים כאלה אינם יכולים לשמש קבוצת ביקורת.

מעבר לכך, כותבי מאמר הסקירה מציינים כי ההתייחסות לעצים בתור הצד הדומיננטי ביחסי הגומלין בינם ובין הפטריות אינה מתיישבת עם חלק מהממצאים של מחקרים קודמים. למשל היו מחקרים שמצאו כי פטריות מיקוריטיות עלולות להחמיר את המחסור בחנקן שמעיק על מארחיהן העצים, ממצא שמעיד כי שליטתם של העצים ביחסי הגומלין היא מוגבלת.

ולבסוף, החוקרים מציינים שאפילו כשמתעלמים מכל ההסברים החלופיים לתפקוד העדיף של עצים בנוכחות פטריות מיקוריטיות, הממצאים עצמם אינם חד-משמעיים. כשבוחנים את מכלול הממצאים שהתפרסמו בספרות המדעית הבוחנת את מעבר המשאבים ברשתות מיקוריזה, רואים את כל מגוון הממצאים האפשרי: שיפור במצבם של עצים צעירים בנוכחות פטריות מיקוריטיות, תגובה ניטרלית ואף הרעה במצבם.

לפי הטענה השלישית, עצים בוגרים מקדמים העברה של משאבים ואותות אזהרה דרך רשתות מיקוריזה, תוך העדפה של צאצאיהם. לטענה הזאת, שרווחה בעיקר בתרבות הפופולרית, החוקרים לא מצאו שום בסיס במאמר שעמד בבחינה ביקורתית של מומחים בתחום (ביקורת עמיתים) ופורסם בכתבי עת מדעיים.

נוסף על שלוש הטענות המרכזיות הללו, הצביעו החוקרים על טעויות רבות בצורת ההצגה של מחקרים קודמים שעוסקים ברשתות מיקוריזה. בבחינה של 11 מאמרים מרכזיים בתחום, שצוטטו בחמישים מחקרי המשך או יותר, הם מצאו כי ממצאיהם צוטטו לעיתים קרובות בצורה לא מדויקת, ובאופן המפריז בחשיבותן של רשתות מיקוריטיות. 

אף שמדובר במאמר מאוד ביקורתי, החוקרים נמנעו מלערער בו על ממצאי המחקרים שעסקו בהעברת משאבים בין עצי יער, ועל חשיבותן של פטריות מיקוריזה לתפקודם של עצים. הביקורת הוקדשה להטלת ספק בנוגע לפירוש הממצאים והייחוס המופרז שלהם דווקא לקיומן של רשתות מיקוריזה המחברות בין עצים, תוך התעלמות מהסברים חלופיים.

חלק מרשת מיקוריזה שמאפשרת סימביוזה בין עצים ופטריות. קצות קורי התפטיר של פטריית Amanita | מקור: Nilsson et al

אז מה אנחנו באמת יודעים?

פטריות מיקוריטיות הן רכיב חשוב ביערות, והן חיוניות להתבססותם ולתפקודם של עצים צעירים. משאבים כמו סוכרים, חנקן וזרחה בהחלט עוברים בין עצים ביער. אפשר אפילו לטעון שנוכחותן של הפטריות מגבירה ומייעלת את המעבר הזה. עם זאת, נכון להיום יש מעט מאוד ראיות נקודתיות שמאששות את ההשערה שהמעבר כולו נעשה דרך קורי הפטריות המיקוריטיות, מתחילתו בשורשי העץ המעביר ועד סיומו ברקמותיו של העץ המקבל.

לכאורה ההבדל חד, בייחוד לאור היכולות המופלאות שיוחסו בעשורים האחרונים לרשתות הפטריות – האם החומרים עוברים מעץ לעץ דרך קורי הפטריות, או שאת חלק מהמסלול הם עושים דרך הקרקע. אך אפשר גם לשאול, עד כמה ההבדל הזה מהותי להבנתנו את האקולוגיה של יערות? האם לא "שפכנו את המים עם התינוק"?

מאמרים מהסוג הזה חשובים מאין כמותם בהכוונת התחום המדעי שבו הם עוסקים ובעצירת בזבוזי משאבים על כיווני מחקר שגויים. בעקבות פרסום המאמר השתנה בשנה האחרונה מוקד העיסוק בתחום. מאמרים רבים מוקדשים לדעות ולדעות שמנגד סביב הסוגיה. רובם עוסקים בדקויות המיקרוסקופיות והמולקולריות של מעבר חומרי הזנה בין עצי יער, ומחקרים חדשים מתקשים למצוא במה מדעית לפרסם בה.

הרצון לספק ראיות לכאן או לכאן קשור בוודאי לתחושת הפספוס שחשים חוקרי התחום. המחקר בו החל לפני קרוב לחמישים שנה, כשהחלו להצטבר ראיות להעברת משאבים בין עצי יער. סביבן התפתחו השערות בנוגע לחלוקת משאבים, "סוציאליזם" ו"אלטרואיזם" של עצי יער וחשיבותן של רשתות המיקוריזה, אך מתברר שהבסיס המדעי שלהן היה רעוע. האם יש הצדקה להעדיף מחקרים שעוסקים בשאלות בסיסיות ומצומצמות על פני מחקרים רחבים יותר המאפשרים להסתכל על התמונה הגדולה ולהבין טוב יותר את הטבע? או שאולי שתי הפרספקטיבות חשובות גם יחד? יהיה מעניין לעקוב לאיזה כיוון יתקדם התחום.