360 מעלות

קרן לוי

גן של דגים

מחקר חדש חושף את התלאות של דגי מפרץ אילת בראשית חייהם, כשהם נסחפים בזרמי הים הרחק מהוריהם. ואיך כל זה מלמד אותנו על מינים פולשים, תעלת הימים ושימור דגי השונית?

23 בינואר 2018

שונית האלמוגים באילת מפורסמת במגוון הדגים הצבעוניים שממלאים אותה, ומשמחים את לבם של הצוללים והמשנרקלים. אולם, מעטים שואלים את עצמם – איך כל הפלא הזה התחיל? האם הדגים הללו נולדו כאן, אצלנו במפרץ אילת, ואיך בילו את ימיהם הראשונים בעולם התת-מימי?

כעת, מחקר חדש שפורסם בכתב העת היוקרתי Nature ecology & evolution מסכם שנים ארוכות של מחקר שבדק את דגי מפרץ אילת כשהיו קטנים – או בשפה מקצועית יותר, בשלב הלרוואלי של חייהם. לרווה הוא שלב התפתחותי שבין העובר לבוגר, ומאפיין בעלי חיים מסוימים כמו דו-חיים, חרקים ודגים. לרוות מוכרות למדי הן הראשן (צורת הלרווה של הצפרדע) והזחל (צורת הלרווה של הפרפר).

המחקר של דגיגי מפרץ אילת מקנה תובנות חדשות לגבי דגי השונית ותפוצתם של המינים בשלב שלפני הפיכתם לדגים בוגרים. אך זה לא נעצר כאן: הדגיגים הקטנים שופכים אור לגבי המנגנון שמאפשר מעבר ופלישת דגים מים סוף לים התיכון, ויכולים לסייע בגיבוש דרכים לשמירה על שונית האלמוגים בעתיד.

לרווה של דג ממשפחת החדקוציים. הלרוות של הדגים הן זערוריות, וניתן לראות אותן רק תחת עדשת המיקרוסקופ. צילום נעמה קימרלינג

ילדות קשה

מחזור החיים של דגי השונית נשמע פשוט, אך הוא רווי סכנות. ההתחלה בנאלית למדי: הביצים והזרע נפלטים למים, שם הביצים מופרות ומתחילות להיסחף עם הזרם. אך כאן מתחילות ה"צרות", לפחות בעיני הדגים: חלק גדול מהביצים המופרות נאכלות בדרך, ומהוות מזון חשוב ומזין לדגים אחרים, לסרטנים, למדוזות ולבעלי חיים ימיים אחרים.

מהביצים המופרות ששרדו את השלב הזה בוקעות לאחר זמן מה הלרוות, והן ממשיכות לשאוב את מזונן משק החלמון שנותר מהביצה בזמן שהן נסחפות בזרם. ימים מספר מאוחר יותר, מתחילים הדגיגים הקטנים לטרוף מזון קטן באופן עצמאי, בעודם מהווים בעצמם טרף לחיות גדולות יותר. בשלב זה הלרוות של הדגים הן זערוריות, וניתן לראות אותן רק תחת עדשת המיקרוסקופ.

הלרוות ששרדו ממשיכות לגדול ולהיסחף בים הפתוח פרק זמן שנע בין ימים לשבועות, תוך שהן מפתחות יכולות שחייה וניווט. המעטות ששורדות את המסע הזה מתיישבות לבסוף בשונית האלמוגים, שמקנה להן מסתור ומחסה, ותהפוך לסביבת המחייה הקבועה שלהן. "השלב הלרוואלי בים הפתוח נקרא שלב ההפצה, שבסופו מגיע שלב ההתיישבות בשונית. שני השלבים הללו אחראים לאספקת הדגים לשונית המוכרת לנו", מסבירה נעמה קימרלינג, דוקטורנטית באוניברסיטת בן-גוריון בנגב והמכון הבינאוניברסיטאי באילת, שערכה את המחקר על השלב הלרוואלי במסגרת עבודת הדוקטורט שלה.

מי אני ומה שמי?

כאמור, לרוות הן יצורים זעירים שכדי לחקור אותן יש לשלות אותן מהים ולהביאן למעבדה. המשימה אינה פשוטה כלל, ולצורך העניין דגמה קימרלינג, יחד עם צוות המעבדה של דר' משה כפלוי, חוקר באוניברסיטת בן-גוריון בנגב והמכון הבינאוניברסיטאי באילת, את עמודת המים לאורך ולרוחב מפרץ אילת בעומקים של 0-180 מטר באמצעות מכשיר דיגום מיוחד המכונה MOCNESS. המכשיר מורכב ממספר רב של רשתות לאיסוף פלנקטון, שניתן לפתוח ולסגור בשליטה מרחוק. לאחר מכן בוצעה הפרדה בין לרוות הדגים, שבהן התמקד המחקר, ובין שאר מיני היצורים החיים שנתפסו ברשתות.

כדי לזהות מינים של בעלי חיים, נהוג להשתמש במגדיר ולזהות פרטים על פי צורתם החיצונית. כשמדובר בלרוות דגים מיקרוסקופיות, העניין מסובך יותר. "רבים מהמינים נראים זהים בשלב הלרוואלי ואינם ניתנים להבדלה", מסבירה קימרלינג. "זו הסיבה שעד כה ברחבי העולם, מחקרים אקולוגיים של השלבים הלרוואליים בוצעו ברמת משפחות הדגים, ולא המין הבודד. במחקרים של השלבים הבוגרים, לעומת זאת, ניתן לזהות את מין הדג הנחקר, ולזהות האם מדובר במין בסכנת הכחדה, מין פולש, מין מפתח במערכת האקולוגית וכדומה".

הפער ברזולוציית הזיהוי בין השלב הלרוואלי לשלב הבוגר הוא פער מרכזי בתחום האקולוגיה הימית בארץ ובעולם. כדי לפתור אותו ולהגיע לזיהוי מדויק יותר של הדגיגונים, נוצר שיתוף פעולה עם פרופ' רועי הולצמן מאוניברסיטת תל אביב ומהמכון הבינאוניברסיטאי באילת ופרופ' רותם שורק ממכון ויצמן, שהציע שיטה לזיהוי הלרוות בכלים גנטיים. "חשבתי ששיטות המחקר הגנטי שבהן אנו משתמשים במעבדה שלי כדי לחקור חיידקים, עשויות לקבוע את זהות הדגיגים באמצעות ריצוף 'ברקוד' מהגנום שלהם", מסביר שורק.

מהלרוות נלקחו דגימות די-אן-איי, והרצפים שהופקו מהן הושוו לאלו של דגים בוגרים. לצורך זה הוכן מאגר גנטי שהתבסס על פיסת רקמה מהדגים הבוגרים הקיימים במפרץ אילת, ובוצעו גם השוואות למינים ידועים בשאר העולם. "מאגר מידע זה כולל היום כ-80 אחוז מהדגים הבוגרים במפרץ אילת", אומר שורק. דגימות הלרוות הושוו לדגים הבוגרים, והניבו זיהוי ודאי המבוסס על קוד גנטי שייחודי לכל מין.

מכשיר MOCNESS בפעולה. המכשיר מורכב ממספר רב של רשתות לאיסוף פלנקטון, שניתן לפתוח ולסגור בשליטה מרחוק. צילום: נעמה קימרלינג

יש הרבה דגיגים בים

אחת השאלות המרכזיות שעמדה בפני החוקרים כעת היא כמה פרטים מכל מין נמצאו בדגימות שנאספו – זאת בזמן שגודל דגימה הוא כגודל אגוז, וגודל לרווה ממוצע מגיע למספר מילימטרים בודדים. מדובר בעבודה סיזיפית וחדשנית במקביל, אשר הצריכה הן סבלנות רבה והן דיוק כירורגי.

לשם כך נוצר שיתוף פעולה בין שלוש מעבדות משלוש אוניברסיטאות. מעבדתו של ד"ר כפלוי מאוניברסיטת בן גוריון בנגב והמכון הבינאוניברסיטאי למדעי הים באילת, שכללה את נעמה קימרלינג ואירינה קולסניקובה, מעבדתו של פרופ' הולצמן מאוניברסיטת תל אביב והמכון הבינאוניברסיטאי למדעי הים באילת, ועוד רבים נוספים כולל תמרה גורביץ', ד"ר רחל ארמוזה-זבולוני, יגאל ברנשטיין, אסף ריבלין ומעבדתו של פרופ' שורק ממכון ויצמן שכללה את  עומר צוקרט, גיל אמיתי, שרה מלמד, שלומית גלעד וסימה בנימין.

החוקרים פיתחו מודל שחישב מתוך כמות הדי-אן-איי שנמצא בכל דגימה את כמות הלרוות שנאספו בה, והתוצאות לא איחרו לבוא: מתוך 16,695 לרוות של דגים שנדגמו במחקר, זוהו בסך הכל 9,262 לרוות, 5,388 מתוכן זוהו לרמת המין הספציפי והאחרות ברמת המשפחות או הסוג. בסך הכל זוהו 278 מינים השייכים ל-79 משפחות.

שונית להשכיר

כעת, כשהסתיימה מלאכת הזיהוי הסיזיפית, התוצאות נבחנו ברמת הפיזור האזורי (מקומם במפרץ), הכמות, העונה והעומק. התוצאות שופכות אור על תפוצת הדגים עוד לפני התיישבותם בשונית, ובזה מהוות חידוש מדעי בעל קנה מידה עולמי.

החוקרים גילו, למשל, כי מינים שונים של דגים מאותה המשפחה מתאפיינים בתקופות הפצה ועומקים שונים כשהם בשלב הלרוואלי. בדגים ממשפחת הגובים, למשל, נמצא שמחצית מהמינים העדיפו לשהות בעומקים רדודים של 0-25 מ' בחודשי הקיץ, ומחצית המינים השנייה העדיפו לשהות בעומק 50—75 מ' בחודשי החורף. בקרב הפזיות נמצאה התנהגות דומה, שבה מינים מסוימים הראו העדפה לעומק ואחרים לאזורים הרדודים. מיקום הלרווה בעמודת המים יכול, בגלל הבדלים במשטר הזרימה, להשפיע באופן משמעותי על מסלול הפצתם – ולכן חשוב להכיר אותו.

ממצא מפתיע שגילה צוות החוקרים הן לרוות מ-17 מיני דגים שאינם מוכרים ממפרץ אילת כדגים בוגרים. כלומר, קיים שפע של לרוות במפרץ שמגיעות לשונית, אך כנראה לא מצליחות להשתקע בה. "ממצא זה מעיד על כך שגורם מכריע בהתיישבות המינים באזור הוא 'פילטר' אקולוגי – הגבלה הקשורה לתנאים הסביבתיים – שמסנן מינים שבסופו של דבר נשארים מחוץ לשוניות של צפון המפרץ", כותבים החוקרים.

תיעוד מעניין נוסף הראה לרוות של מגוון דגי מים פתוחים ודגי עומק נמצאו גם בעומקים הרדודים. כלומר, דגים שחיים כבוגרים במעמקים, עדיין שולחים את צאצאיהם ל"גנון" במים הרדודים. הלרוות הללו מתפתחות במים הרדודים (שאולי יש בהם מקורות תזונה רבים יותר), ורק בשלב מאוחר יותר כדגיגים, מעמיקים המינים הללו או יוצאים לים הפתוח. ממצא זה מראה עד כמה חשובה השמירה על אזורי המים הרדודים, הנגישים לנו בהפלגות בסירה, כשחיינים וכצוללים.

דגימת פלנקטון טרייה עם לרוות. צילום: מיטל מרקוביץ

כל העולם כולו ים גדול מאוד

תרומתו של המחקר לא מסתכמת רק בממצאים חדשים לגבי דגי השונית במפרץ אילת. איתור 17 המינים שאינם מוכרים ממפרץ אילת כדגים בוגרים, מדגיש את הפוטנציאל של שיטה זו בתור כלי יישומי של שמירת טבע על ידי זיהוי ואיתור מקדים של מינים פולשים לפני התבססותם באזור הנפלש. "אנחנו תולים בטכניקה החדשה תקוות גדולות ומקווים שנוכל להבין טוב יותר מי המינים שיכולים לעבור מים סוף לים התיכון", אומר פרופ' רועי הולצמן מאוניברסיטת תל אביב ומהמכון הבינאוניברסיטאי באילת.

כמו כן, השיטות שפותחו על ידי החוקרים ניתנות ליישום בכל ים אחר, ויוכלו לשמש כדי להבין את תפוצת הלרוות העולמית בזמן ובמרחב. לידע זה חשיבות גבוהה ביותר במחשבה עתידית על פיתוח תשתיות, או בחירת אזורי שאיבת מים להתפלה. "לדוגמא, נקודה יישומית חשובה שעולה מן המחקר נוגעת ל'תעלת הימים' המתוכננת בירדן", אומר הולצמן. "כיום, נקודת השאיבה המוצעת במפרץ אילת נמצאת באותו עומק שבו נדגמו מרבית הלרוות של דקרים, שפתניים ותוכינונים – דגים שנוכחותם קריטית לשונית. לאור ממצא זה, המסקנה שלנו היא שיש להעמיק את נקודת השאיבה", הוא מסביר.

ככל שנפריע פחות ללרוות בשלב עדין זה של חייהן, כך הסיכוי שלהן להתפתח לדגים בוגרים גבוה יותר. הולצמן מסכם: "אוכלוסיית הדגים המקומית תלויה במה שקורה בכל מפרץ אילת, ולכן מבחינת שימור אוכלוסיות הדגים, הוספה של שמורות מקומיות בישראל עשויה לסייע לכל המפרץ".

בעקבות הכתבה ב"זווית" הסיפור פורסם גם ב-ynet

חפשו מומחים נוספים בתחום