שתפו‬        

מאיה פלח

תחושה של החמצה

החמצת האוקיינוסים גורמת לשינוי ההרכב הכימי של המים ולהיעלמות של בעלי חיים ימיים. חוקרים ישראלים מנסים לבדוק מה הנזק שייגרם לחיים בים התיכון ולמצוא דרכים לשפר את המצב
23 בספטמבר 2015



 

לפני כ-250 מיליון שנים, בעידן הפרמיאני, נכחדו 96 אחוז ממיני בעלי החיים שחיו על פני כדור הארץ. במאמר שהתפרסם לאחרונה במגזין Science, קושרים מדענים מסקוטלנד בין עלייה חדה בהחמצת האוקיינוסים לבין הכחדה זו, שהיתה אחת מחמשת אירועי ההכחדה הגדולים שהתרחשו בהיסטוריה של כדור הארץ.

המדענים טוענים שבעבר גרמה פעילות געשית מוגברת להורדת רמת ה-pH באוקיינוסים עד לרמה שהפכה את הסביבה הימית עוינת לקיום רוב מיני החיים. זה ככל הנראה היה הגורם המרכזי להכחדה. גם כיום מבחינים חוקרים במגמה של עלייה בהחמצה באוקיינוסים, ועל אף שמדובר בתהליך הדרגתי הרבה יותר, מחקרים שונים מראים שגם כיום סובלים מינים רבים מהעלייה בהחמצת מי הים, ושאם יתממשו התחזיות להתחזקות המגמה ייתכן שחלקם ייעלמו כליל.

להיעלמות של מינים ימיים יש השלכות ישירות על בני האדם: בערכים גבוהים של החמצה לא יוכלו ככל הנראה להתקיים בין היתר חלק מהיצורים המרכיבים את הפלנקטון (אצות מיקרוסקופיות ויצורים זעירים כגון סרטנים), שמהווה את בסיס מארג המזון באוקיינוסים. עם התמעטותו, צפוי כל מארג המזון להשתנות. גם שוניות האלמוגים בסכנה לקיומן בשל החמצת האוקיינוסים, זאת משום שגופם של אלמוגים בוני השונית עשוי שלד גירני וקצב בנייתו תלוי ברמת ההגבה של המים. לפי מחקר שהתפרסם לאחרונה, ייתכן שרבים ממיני בעלי החיים הימיים יימצאו בסיכון גבוה כבר בשנות ה-50 של המאה ה-21.

מינים רגישים

החמצה היא תהליך שבו ערך ההגבה (pH) של המים יורד – כלומר ריכוז יוני המימן שבמים עולה ובהתאמה הופכים המים חומציים יותר. מגמת החמצת האוקיינוסים (אסידיפיקציה) שמתרחשת כיום קשורה לפליטה המוגברת של פחמן דו-חמצני (CO2) בעקבות פעילות האדם. כ-40 אחוז מה-CO2 שנפלט לאטמוספירה מתמוסס במי הים בתהליך טבעי שחיוני לקיום פוטוסינתזה בצמחים הימיים. עם זאת, כיוון שאחוז הפליטות הולך ועולה תדיר מאז תחילת המהפכה התעשייתית, בשל התבססותה הגוברת של האנושות על שריפת דלקים לייצור אנרגיה, נספג במי האוקיינוסים יותר ויותר CO2 – עובדה זו מפרה את האיזון הכימי בים ומורידה בהדרגה את רמת ה-pH.

תהליך זה אינו פוסח גם על הים התיכון. על פי דו"ח של המכון לחקר ימים ואגמים לישראל ירדה רמת ההגבה בים התיכון מאז המהפכה התעשייתית מערכים של כ-8.3 יחידות pH לכ-8.1. מדובר בירידה משמעותית, ועל פי התחזיות צפויה ירידה מהותית נוספת עד לסוף המאה הנוכחית.

מערכת המזוקוסם בחיא"ל. האצה ציסטנית נשתלת על גבי ארגזי פלסטיק בניסוי. תצלום גיל רילוב
מערכת המזוקוסם בחיא"ל. האצה ציסטנית נשתלת על גבי ארגזי פלסטיק בניסוי. תצלום: גיל רילוב

בין היצורים הרגישים ביותר לתהליך ההחמצה, נמצאים מינים משקיעי שלד גירני (כדוגמת אלמוגים מסוימים, חלזונות וצדפות בעלי קונכייה וכן אצות גירניות). קצב בניית השלד של יצורים אלה מושפע מההרכב הכימי של המים: ריכוז גבוה של CO2, שגורם לרמת ההגבה לרדת, עשוי להפריע לתהליך השקעת השלד.

במערב הים התיכון, מתבצעים בשנים האחרונות כמה מחקרים פורצי דרך, שבודקים את השפעת ההחמצה על יצורים ימיים שונים. עיקר העבודה נעשית באיטליה, באזורים של פעילות געשית שבהם קיימות נביעות טבעיות של CO2, שמורידות את רמת ההגבה במים במרחק של עשרות ואפילו מאות מטרים. נביעות אלו מהוות אפוא מעבדות טבעיות מעולות לבחינת התופעה. המחקרים שהתבצעו שם אכן הראו פגיעה משמעותית באלמוגים וביצורים אחרים באזורים שסמוכים לנביעות.

בישראל אין נביעות טבעיות של CO2 באזור החוף, אך במכון לחקר ימים ואגמים (חיא"ל), במעבדתו של ד"ר גיל רילוב ובשיתוף עם ד"ר ג'ק סילברמן, ראש המחלקה לכימיה ימית בחיא"ל, מתבצעים מחקרים שתפקידם לבדוק בין היתר את השפעות ההחמצה על החברות האקולוגיות של השוניות הסלעיות במזרח הים התיכון. תמר גיא-חיים, דוקטורנטית במעבדה, מבצעת מחקרים על השפעות ההחמצה, הן ברמת מינים בודדים והן ברמת החברה הימית של השוניות. "על מנת לבחון מה קורה למין בודד אנו אוספים פרטים מהמין הנחקר ובוחנים את תגובתו הפיזיולוגית תחת רמות pH שונות, גבוהות ונמוכות מהרמה הטבעית", מסבירה גיא-חיים. "עד עתה נבחנו שני מיני אצות גירניות, שהן נפוצות ביותר בשוניות הים התיכון – גנית ואלמוגנית. הניסויים הראו ששני המינים היו רגישים לעלייה בהחמצה וברמות גבוהות 'הלבינו' ומתו (ראו תצלומים, מ.פ), אך מידת הרגישות של האלמוגנית היתה גבוהה מזאת של הגנית. כלומר, מינים שונים הם בעלי רגישות שונה להחמצת האוקיינוסים. כמו כן, בניסוי רחב היקף שבחן השפעות ברמת החברה, בשילוב תהליכי התחממות המים כחלק מן ההתחממות הגלובלית, מצאנו שלא כל היצורים מושפעים בהכרח לרעה מירידת ערכי ההגבה, וחלקם אפילו מרוויחים מן העלייה בריכוז ה-CO2 במים".

מתוך המחקר: האצה אלמוגנית בתנאי pH טבעיים. מימין לשמאל: 8.2 pH 8.0 ,pH ו-pH 7.8. תצלום: תמר גיא-חיים

 

הים מתחמם

במאמר שהתפרסם ממש בימים האחרונים במגזין Science, ניתנו תחזיות לגבי השפעת רמת פליטות ה-CO2 בעולם על מי האוקיינוסים, זאת בהתבסס על שני תרחישים של הפאנל הבינלאומי לשינויי האקלים של האו״ם (IPCC): האחד לפי הנחת "עסקים כרגיל" – כלומר תרחיש לפיו מגמת הפליטות תימשך כפי שהיא היום; והשני לפי קיומן של הגבלות מחמירות שאמורות להפחית את מגמת העלייה באחוז הפחמן הדו-חמצני שנפלט לאטמוספירה.

על פי התרחיש הראשון והמחמיר מהשניים, נמצא שהים צפוי להתחמם בכ-3.2 מעלות צלזיוס עד לסוף המאה ה-21, ושרמת ההגבה צפויה לרדת ב-0.4 יחידות pH. על פי התרחיש השני והמחמיר פחות, צפוי הים להתחמם בכ-1.2 מעלות ורמת ההגבה צפויה לרדת ב-0.14 יחידות. כלומר, אם נצליח לצמצם את אחוז הפליטות, יהיו השינויים הדרגתיים הרבה יותר – וכך אולי יגדלו הסיכויים של יצורים שונים לעבור הסתגלות מסוימת ולהתמודד עם התנאים החזויים.

חברה ימית חדשה

חלק מבעלי-חיים שאכלסו בהדרגה את המזוקוסם. תצלום: תמר גיא-חיים
חלק מבעלי-חיים שאכלסו בהדרגה את המזוקוסם. תצלום: תמר גיא-חיים

את הניסויים ברמת החברה הימית, עורכים רילוב וגיא-חיים במערכת ייחודית שנבנתה במכון לחקר ימים ואגמים ושנקראת "מזוקוסם": מדובר במערכת ממוחשבת שמורכבת מ-16 מכלים שונים שמחוברים בצינור אספקה לים. לחיבור לים יש שני תפקידים חשובים: הראשון הוא אספקת מים טרייה מן הים וכן קבלת מידע סביבתי כך שהמערכת יודעת בכל רגע נתון מהן הטמפרטורות ורמת ה-pH בים, והיא מאפשרת לווסת את הערכים האלה במכלים בהתאם למה שקורה בים אותו רגע או לשנות אותם בהתאם לתנאי הניסוי. תפקידו השני הוא לאפשר כניסת פגיות (לארוות, שלבי חיים מוקדמים) של מינים הקיימים בים אל המכלים באופן חופשי, וכך לאפשר תהליך אותנטי של התפתחות חברה ימית. לצורך הניסוי קיימות בחלק מהמכלים רמות החמצה וטמפרטורה בדומה לתרחיש המחמיר של IPCC, ובמכלים אחרים קיימים ערכים שתואמים תחזיות מחמירות פחות.

"הניסויים האלה בודקים את השפעת ההתחממות וההחמצה בטווח זמן ארוך יחסית של כחצי שנה עד שנה", מסבירה גיא-חיים. "בטווח זה ניתן לחזות בתהליך ההתפתחות של החברה. התחלתי את הניסוי עם חמישה מינים, וסיימתי עם קרוב ל-50 מינים".

"השפעת ההחמצה היא לא תמיד שלילית", היא מוסיפה. "במכלי המזוקוסם בעלי רמות ה-pH נמוכות התרחש שגשוג של אצות שאינן משקיעות שלד גירני. מאחר ש-CO2 משמש כאבן-בניין בתהליך הפוטוסינתיזה – כך שהתהליך מואץ. עלייה בקצב הפוטוסינתיזה מעלה בתורה את רמת ה-pH. מאחר שקצב הפוטוסינתיזה של האצות האלו גדל, רמת ה-pH המקומית (סמוך לאצות) עשויה להיות גבוהה מספיק עבור יצורים משקיעי שלד גירני, כך שיוכלו להמשיך להתקיים".

ובכל זאת, מבהירים רילוב וגיא-חיים, יש מינים חשובים שנעדרו לחלוטין מהמכלים שבהם שררו ערכי pH נמוכים, ביניהם אצות גירניות.

להאט את הקצב

עם הקצנת מגמת ההחמצה סביר שנחזה בעוד ועוד יצורים הנפגעים מתוצאותיה. בנוסף לכך שהם אחראים לאספקת כמחצית מצריכת החמצן שלנו, לאוקיינוסים תפקיד חשוב בוויסות האקלים הגלובלי והם מהווים מקור מחייה ופרנסה לבני אדם רבים (מעל חצי מאוכלוסיית העולם מתגוררת באזורים חופיים). רבות מתועלות אלו שנובעות משירותי המערכת האקולוגית, עלולות להיפגע באופן משמעותי אם תמשך המגמה הנוכחית, אך אם נשכיל לפעול במהרה נוכל להאט את קצב המגמות החזויות.




שתפו‬