האורחים שהופכים לארוחה

שוניות האלמוגים מכסות פחות מחצי אחוז מקרקעית האוקיינוסים, אך משמשות בית גידול לרבע מהמינים שחיים בהם. למרות היותם בית גידול פורה כל כך, אלמוגים גדלים בעיקר במים דלים בחומרים מזינים הכרחיים, כמו תרכובות חנקן וזרחן, תופעה שזכתה לשם "פרדוקס דרווין". במחקר חדש, צוות בינלאומי שכולל חוקרים מאוניברסיטת תל-אביב, אוניברסיטת בר אילן והאוניברסיטה העברית לצד חוקרים מבריטניה, חושף פרטים על התופעה. בעזרת סדרת ניסויים ארוכי טווח במעבדה ותצפיות שטח, הצליחו החוקרים לגלות איך אלמוגים משתמשים באצות שחיות בתוכם כדי להתגבר על המחסור.

האלמוגים ניזונים מפלנקטון, יצורי ים זעירים, שאותו הם תופסים בעזרת פוליפים, זרועות קטנטנות רבות שמצויות על פניהם ומשמשות לציד. האנרגיה שבפלנקטון מאפשרת לאלמוג להתקיים, אבל היא לא מספיקה כדי לאפשר לו לגדול. לשם כך הוא צריך עזרה של אורגניזמים ששוכנים בתוכו ואיתם הוא מקיים קשר סימביוטי הדדי, שהוא קשר שבו שני אורגניזמים החיים זה לצד זה ומפיקים תועלת זה מזה.

שוניות האלמוגים מכסות פחות מחצי אחוז מקרקעית האוקיינוסים, אך משמשות בית גידול לרבע מהמינים שחיים בהם. אלמוג גדול ומסביבו דגים רבים | Wiedenmann / D'Angelo / University of Southampton

בתוך רקמות האלמוג מתגוררות מיקרו-אצות חד-תאיות בשם זואוקסנטלות (zooxanthellae), שמבצעות פוטוסינתזה. בניגוד לאלמוגים, האצות טובות בפירוק תרכובות לא אורגניות  ומפיקות מהם תרכובות אורגניות של זרחן וחנקן שהאלמוגים יכולים להשתמש בהם כדי לגדול. האלמוגים והאצות חיים בסימביוזה: האלמוגים מקבלים חלק מהסוכרים ותוצרים אחרים שהאצות מייצרות בפוטוסינתזה, ובתמורה הם מספקים לאצות הגנה וחומרים שדרושים לפוטוסינתזה. אלא שאותם סוכרים לא מכילים את הזרחן והחנקן הדרושים לאלמוגים, וכאמור, הם אינם יכולים להפיק אותם מתרכובות לא אורגניות. אז מאיפה הם מקבלים אותם?

האם האלמוגים הם טורפים, או שהם מייצרים את מזונם בעצמם? סרטון של California Academy of Sciences:

חוות האצות

כדי לענות על השאלה הזו, החוקרים גידלו מושבות אלמוגים באקווריומים במשך שישה וחצי חודשים. חלק מהאלמוגים גדלו במים עשירים בזרחן וחנקן אנאורגני, כלומר שהוא אינו חלק מתרכובות אורגניות, וחלק – במים דלים שהכילו כמויות קטנות מאוד שלהם. 

כצפוי, האלמוגים שגדלו במים דלים במינרלים הלבינו, סימן לכך שמושבות האצות שלהם גוועו, והגדילה שלהם נעצרה. לעומתם, האלמוגים שגדלו בסביבה עשירה במינרלים גדלו, למרות שלא סופק להם פלנקטון או מזון אחר. למרבה ההפתעה, כמות האצות שבתוכם דווקא לא גדלה. החוקרים הניחו שהאלמוגים מעכלים את האצות, סופגים מהם חומרי מזון וגם תרכובות אורגניות של זרחן וחנקן, וכך גדלים.

האלמוגים שגדלו במים דלים במינרלים הלבינו והגדילה שלהם נעצרה (השורה התחתונה בתמונה) בעוד האלמוגים שגדלו בסביבה עשירה במינרלים גדלו (השורה העליונה). האלמוגים בניסוי | Mardones-Velozo / D'Angelo / Wiedenmann / University of Southampton

החוקרים שבו והציבו אלמוגים במים דלים במינרלים, אך בניגוד לניסוי הקודם, בחנקן האנאורגני במים היה סימון רדיואקטיבי, שמאפשר לחוקרים להתחקות אחריו. כאמור, האלמוג לא יכול להשתמש בחנקן האנאורגני באופן ישיר, ולכן הוא יכול להגיע אליו רק דרך האצות. בסוף הניסוי, החנקן האנאורגני נמצא בריכוז גבוה הן באלמוג והן באצות.

החוקרים חישבו כמה אצות היו צפויות להיות באלמוג, בהתחשב בקצב הגדילה המשוער שלהן, והשוו זאת למספר האצות שהיו באלמוג בפועל. הם מצאו באלמוג הרבה פחות אצות מהצפוי,  ושיערו שהסיבה לכך היא שהאלמוגים מעכלים חלק מהאצות וכך מגדילים את שטחם. הם מעריכים שהאלמוגים מגדלים את האצות בתוכם, כמו בחוות גידול, לא רק בשביל שיספקו להם תוצרי פוטוסינתזה, אלא גם כדי שבשעת הצורך, כאשר אין מזון אחר, הם יוכלו לעכל אותן וכך לגדול.

כדי לבחון בתנאי שטח את הממצאים מהמעבדה, החוקרים ביצעו תצפית בשונית האלמוגים ליד איי צ'אגוס באוקיינוס ההודי. חוקר מודד את גדילת האלמוגים בשונית | Nick Graham, Lancaster University

לשלשת ציפורים למען האלמוגים

כדי לבחון בתנאי שטח את הממצאים מהמעבדה, החוקרים ביצעו תצפית בשונית האלמוגים ליד איי צ'אגוס באוקיינוס ההודי. הם בחרו את האיים האלה כי יש שם הבדלים טבעיים בכמויות המינרלים שבמים. בחלק מהאיים יש עופות ים רבים, שמייצרים לשלשת עשירה בחנקן, ובאיים אחרים, בשל נוכחות של חולדות שאוכלות את הביצים והאפרוחים, יש הרבה פחות עופות ולכן פחות לשלשת. החוקרים מצאו שבשוניות שקיבלו כמות גדולה של לשלשת האלמוגים גדלו בקצב גדול פי שניים בהשוואה לשוניות נטולי העופות והלשלשת. 

לחנקן שבלשלשת יש מבנה כימי שונה מהחנקן שנמצא במים, וכך אפשר לעקוב אחריו. החוקרים אספו דגימות מהאיים מרובי העופות ומצאו חנקן שהגיע מהלשלשת גם באלמוגים וגם באצות. לפי החישוב שלהם, כמחצית מהחנקן שנמצא באלמוגים הגיע מהלשלשת, ומחציתו מהפלנקטון שאכלו.

בשוניות שקיבלו כמות גדולה של לשלשת האלמוגים גדלו בקצב גדול פי שניים בהשוואה לשוניות נטולי העופות והלשלשת. עופות ים מספקים לשלשת לשונית באוקיינוס ההודי | Nick Graham, Lancaster University

שוניות אלמוגים בכל העולם מתמודדות עם שלל סכנות. באזורים מסוימים, התחממות מי הים מפחיתה את ריכוז תרכובות החנקן והזרחן. באזורים אחרים, זיהומים מהיבשה מעלים את ריכוזן לרמה מסוכנת. אלמוגים מנצלים את האצות שחיות איתם בסימביוזה בתור מזון ומקור לאותם מינרלים, וכך מתמודדים עם אתגרי הקיום בים. בעזרת ניסויי מעבדה ותצפיות שטח, המחקר החדש מציע הסבר להישרדותן של שוניות אלמוגים באזורים דלים בחמרי מזון אורגניים, ומאפשר לנו להבין טוב יותר איך האלמוגים והאצות חיים זה לצד זה: לעיתים הם משתפים פעולה, אך לעיתים, כשחסר לאלמוגים חנקן וזרחן, הם מפצים את עצמם בארוחת אצות דשנה.