שתפו‬        

ד"ר דניאל מדר

אז מה תשתו היום?

מחקר חדש מגלה שבטבע יש שני מחזורי מים שונים, מה שאומר שרק חלק מהמים זמינים לצמחים
6 בפברואר 2016



 \r\n\r\n

המים המהירים זורמים על הקרקע ומחלחלים למי תהום, בעוד שהמים האטיים שוהים בקרקע העילית זמן ארוך יותר המאפשר לצמחים לנצל אותם. צילום: Andrew Dennes, Flickr
המים המהירים זורמים על הקרקע ומחלחלים למי תהום, בעוד שהמים האטיים שוהים בקרקע העילית זמן ארוך יותר המאפשר לצמחים לנצל אותם. צילום: Andrew Dennes, Flickr
\r\n\r\n \r\n\r\nרובנו למדנו בבית הספר על מחזור המים בטבע: זה מתחיל במים שמתאדים מהים, מהיבשה, מצמחים ומחיות. אדי המים מתעבים באטמוספרה לטיפות ויוצרים עננים, והעננים ממטירים משקעים שיורדים בים או ביבשה. המשקעים האלה זורמים בנחלים ובנהרות בחזרה לים או לאגמים – זה נקרא נגר עילי, או מחלחלים אל מי התהום, ואז חלקם מגיעים אל מאגרים תת קרקעיים של מים מתוקים.\r\n\r\nעד לא מזמן היה ברור שבאופן תיאורטי, כל מולקולת מים יכולה לעבור בכל אחד מהשלבים הללו במחזור המים. נדמה היה שהנושא זה פשוט ושאין מה לחדש בו, אבל באחרונה התברר שבכל יום אפשר ללמוד משהו חדש.\r\n\r\nהמשהו החדש הזה הוא תוצאות של מחקר שמגלות שבכדור הארץ אין מחזור מים אחד אלא שניים, ושהם לרוב נפרדים. כך שמולקולת מים שנמצאת במחזור אחד בדרך כלל לא עוברת אל האחר.\r\n

עולמות המים

\r\nכדי להבין איך הגיעו לתגלית הזאת, הנה הסבר קצר על איזוטופים. בכל אטום של כל חומר ביקום יש גרעין המורכב מחלקיקים בשם פרוטונים בעלי מטען חשמלי חיובי וניטרונים שהם חסרי מטען חשמלי, ואלקטרונים הסובבים אותו.\r\n\r\nהקביעה שאטום שייך ליסוד מסוים נעשית על פי מספר הפרוטונים שבגרעין האטום, וכך לאטום עם 8 פרוטונים בגרעין קוראים חמצן, ולאטום עם פרוטון אחד בגרעין קוראים מימן. בגרעין של אטום חמצן יש בדרך כלל 8 ניטרונים – כמו מספר הפרוטונים, אבל לעתים נדירות יש 9 או 10 ניטרונים. לאטומי חמצן עם מספר שונה של ניטרונים קוראים איזוטופים.\r\n\r\n

גילוי שני מחזורי המים האלה יכול לעזור בהבנת המסלול שעושים חומרי הזנה בקרקע. צילום: jbdodane, Flickr
גילוי שני מחזורי המים האלה יכול לעזור בהבנת המסלול שעושים חומרי הזנה בקרקע. צילום: jbdodane, Flickr
\r\n\r\nלכל חומר יש חתימה איזוטופית שמאפיינת את המקום שבו נוצר, וכך אפשר להבחין בין מטאוריט שהגיע ממאדים ובין סלע שמקורו בכדור הארץ. אפשר גם לזהות מקורות של חומרים שונים באמצעות החתימה האיזוטופית שלהם. לדוגמה, עורכי מחקר שפורסם באחרונה ב"זווית" עשו שימוש בהבדלים בחתימה האיזוטופית של מקורות מים שונים והוכיחו שצמחי מדבר יכולים לצרוך מי טל.\r\n\r\nבמחקר החדש התגלה שעולם מים אחד כולל את המים בקרקע העילית שאותם הצמחים יונקים, את המים שבתוך צמחים ואת המים המתאדים מהם. הם נמצאים בעומק של מטרים ספורים, תלוי בסוג הקרקע. החוקרים מכנים אותם מים אטיים מכיוון שהם נשארים בקרקע העילית זמן ארוך, כמה ימים לפחות, ולצמחים יש הזדמנות להשתמש בהם.\r\n\r\nעולם המים האחר כולל את המים הזורמים בנחלים ובנהרות ואת המים המחלחלים אל מי התהום במהירות רבה – עניין של דקות עד ימים, תלוי בסוג הקרקע – הרחק מעבר לשורשיהם של רוב הצמחים. החוקרים מכנים אותם מים מהירים משום שהם אינם שוהים זמן ממושך בקרקע העילית ולכן לצמחים אין הזדמנות לצרוך אותם.\r\n\r\nלשני עולמות מים אלה חתימה איזוטופית שונה. אין הכוונה שחלק מהגשם שיורד הוא מסוג אחד וחלק מהסוג השני, אלא שמתוך הגשם שיורד החלק ה"אטי" של המים נלכד על ידי הקרקע העילית ומשמש את הצמחים, בעוד שהחלק ה"מהיר" זורם הלאה בנחלים, מחלחל אל מי התהום ופורץ ממעיינות. נראה שהמים מתנהגים כך ברוב הקרקעות בעולם, אך לא ברור מדוע הם מתנהגים בצורה כזו. מובן שאם נניח צמח בכלי עם "מים מהירים" בלבד הוא יצרוך אותם, אבל על פי המחקר החדש המים האלה בדרך כלל פחות זמינים לצמחים באופן טבעי.\r\n

איפה המים שלי?

\r\nלתוצאות הללו השפעה על ההבנה אילו מים זמינים לצמחים בחקלאות ואילו אינם זמינים. הגילוי הזה מאפשר להבין גם את המסלולים שהנוטריינטים (חומרי ההזנה) עוברים בעולם. למשל, רק נוטריינטים שנמצאים ב"מים אטיים" יהיו זמינים לצמחים ואילו נוטריינטים של "מים מהירים" יישטפו לנחלים ולנהרות ומשם לעומק האדמה.\r\n\r\nעוד תובנה שאפשר לגזור מהמחקר החדש נוגעת למודלים של שינוי אקלים, שכיום הם מתייחסים למים שנמצאים בשטח היבשה (זורמים בנחלים ובנהרות, מים בקרקע העילית ומי תהום) כאל גוף מים אחד. ייתכן שהתחשבות המודלים בפיצול עולם המים לשניים תאפשר להם להיות מדויקים יותר.\r\n\r\nחשוב לציין שהמחקר בתחום זה רק מתחיל, ושעדיין רב הנסתר על הגלוי בתחום מוזר זה. האם בעתיד יהיה אפשר להשקות צמחים במעט "מים אטיים" שיספיקו להם לזמן רב במקום השקיות רבות ותכופות ב"מים מהירים" שמאפיינות את החקלאות ואת הגינון הנוכחיים? נחכה ונראה.\r\n

מחזור המים בטבע: המסלול שעוברים המים על פני כדור הארץ

\r\n[youtube height="HEIGHT" width="WIDTH"]https://www.youtube.com/watch?v=8pgo01CGOMw[/youtube]




שתפו‬        


הירשמו לניוזלטר שלנו

עקבו אחרי זווית