מחקר מגלה: נגיפים שפוגעים במושבות מימיות של אצות גורמים להפצת חלקיקים לאוויר שעליהם יכולות להתעבות טיפות גשם

האקלים בכדור הארץ מקיים יחסי גומלין מורכבים עם החיים באוקיינוסים. יצורי הים מספקים לנו חמצן, משפיעים על מאזן הפחמן במים ובאוויר, ומושפעים בעצמם משינויים באטמוספרה ובמזג האוויר. כעת מתברר שאפילו נגיפים יכולים להשפיע על יצירת עננים והורדת גשמים.

פיטופלנקטון הוא שם כולל לחיידקים ולאצות חד-תאיות שחיים בסביבות מימיות ומסוגלים לבצע פוטוסינטזה, כלומר לייצר אנרגיה בצורת סוכר בעזרת מים ופחמן דו חמצני. חלקם מסוגלים ליצור פריחות באוקיינוסים, כלומר הצטברויות של המוני תאים במים. דוגמה לאצה כזאת היא Emiliania huxleyi השייכת למשפחת הקוקוליטופורים. אצות מהמשפחה הזו מאופיינות בשלד חוץ תאי העשוי סידן פחמתי (CaCO3), בדומה לאבן גיר. השלד מורכב מלוחיות רבות שנקראות קוקוליטים וכל קוקוליט נוצר בתוך תא האצה ומופרש החוצה. החיבור בין קוקוליטים רבים יוצר את השלד החוץ תאי המרהיב.

תאי פיטופלנקטון מוקפים בקוקוליטים, אורכו של פס קנה המידה: שני מיקרון | צילום: ד"ר דניאלה שץ, מכון ויצמן למדעתאי פיטופלנקטון מוקפים בקוקוליטים, אורכו של פס קנה המידה: שני מיקרון | צילום: ד"ר דניאלה שץ, מכון ויצמן למדע

האצות הללו יוצרת פריחות ענק באוקיינוסים, שיכולות להשתרע על פני מאות קמ"ר. צילומי לוויין מראים את הכלורופיל הירוק של האצות ואת השתקפות הקוקוליטים שמקנים למים צבע חלבי.  בסופו של דבר הפריחות הללו קורסות מפגיעת נגיפים שתוקפים את תאי האצה והורגים אותם. תאי האצה הגוססים משילים את הקוקוליטים, והם שוקעים למעמקי הים. במשך עשרות מיליוני שנים הקוקוליטים יכולים ליצור סלעי גיר עצומים ומרהיבים ביופיים.

צילום לוויין המתעד פלנקטון מסוג קוקוליטופורים ליד חופי נורבגיה | צילום: נורמן קיורינג, נאס"אצילום לוויין המתעד פלנקטון מסוג קוקוליטופורים ליד חופי נורבגיה | צילום: נורמן קיורינג, נאס"א

מחקר חדש, בהובלתה של ד''ר מירי טריניק, שבוצע בשיתוף פעולה בין המעבדות של אסף ורדי ואילן קורן ממכון ויצמן למדע, גילה שלעיתים יש לקוקוליטים גורל אחר: הם נפלטים מהמים אל האוויר. החוקרים השתמשו במערכת מתוחכמת שהחדירה בועות אוויר לתוך תרביות מעבדה של אצות נגועות בנגיפים. הבעבוע חיקה תהליכים ימיים טבעיים של ערבול המים והחדרת אוויר לתוכם על ידי הגלים. את האוויר שנפלט מהמערכת אספו ובדקו לעומק.

כך גילו החוקרים שאצות נגועות בנגיפים פולטות לאוויר כמות גבוהה פי עשרה של קוקוליטים בהשוואה לאצות בריאות. בנוסף, הקוקוליטים נפלטים לאוויר בשלמותם בתהליך שנקרא אירוסוליזציה. בתהליך זה הקוקוליטים הופכים לחלקיקים מוצקים ששוהים זמן מה באוויר (אירוסולים), בהתאם למשקלם וצפיפותם. הצורה האופיינית של הקוקוליטים, המכילה חרירי אוויר, מביאה לידי כך שצפיפותם נמוכה יחסית לנפחם, כלומר משקלם הסגולי נמוך, דבר שמאפשר להם לשהות באוויר זמן רב יחסית.

לתופעה הזאת יכולות להיות השלכות רחבות היקף על האטמוספרה. הסידן הפחמתי שממנו עשויים הקוקוליטים משפיע על תגובות כימיות שקורות באטמוספרה, למשל עם אוזון. בנוסף, הקוקוליטים יכולים לשמש גרעיני עיבוי שנחוצים ליצירת עננים. לפיכך, פליטת קוקוליטים מהים לאטמוספרה מאצות נגועות בנגיפים יכולה להשפיע על תהליכים אטמוספריים ואף על האקלים.

המחקר מדגים את הקשר ההדוק בין הים לאטמוספרה, ומראה איך תהליכים ביולוגיים דינמיים שקורים במים יכולים להשפיע על תהליכים אקלימיים. מחקר אחר של אותן קבוצות הראה שהנגיפים עצמם נפלטים גם הם לאוויר ושומרים שם על היכולת להדביק אצות. יש לכך חשיבות אקולוגית רבה כי נגיפים שנודדים באוויר יכולים לעבור מרחקים עצומים, להגיע למקומות שאינם נגועים עדיין, ולהשפיע מאוד על הדינמיקה של פריחותתפרחות האצות.

שני המחקרים מראים שהקשר בין הים לאטמוספרה הוא דו-כיווני. כלומר, לא רק הביולוגיה של המים משפיעה על האטמוספרה, אלא גם האטמוספרה משפיעה על תהליכים ביולוגיים במים. סביר להניח שיש עוד תהליכים ביולוגיים רבים שיכולים להשפיע על האטמוספרה והאקלים בכדור הארץ. חקר מערכות מודל של אורגניזמים בעלי חשיבות אקולוגית, כמו Emiliania huxleyi, מאפשר הבנה עמוקה של תהליכים ביולוגיים. הידע שנצבר במעבדה יכול לשמש את החוקרים במחקרים שנעשים בסביבה הטבעית. שני הגורמים הללו עוזרים לשפוך אור על האקולוגיה של אורגניזמים והשפעתה הנרחבת על כדור הארץ.

0 תגובות