שתפו‬        

אור אליאסון

רסס קטלני

במרחבי האוקיינוסים מתרחשות מלחמות עקובות מפחמן: האצות נאבקות לפרוח ולהתרבות, והווירוסים קוטלים אותן במחזוריות קבועה
24 בינואר 2016



 

אחת לשנה האוקיינוסים מתמלאים בפריחת אצות, צמיחה אדירה של טריליוני פרטים שיוצרים שכבה על פני המים. צילום: NOAA. CoastWatch
אחת לשנה האוקיינוסים מתמלאים בפריחת אצות, צמיחה אדירה של טריליוני פרטים שיוצרים שכבה על פני המים. צילום: NOAA. CoastWatch

 

ההתעניינות בנושא ההתחממות הגלובלית התגברה משמעותית בשנים האחרונות. נבואות קשות על הכחדת מינים נרחבת, אסונות אקולוגיים קרבים ונזקים עצומים לאדם דרבנה את מדינות העולם לנסות ולחפש שינוי, כששיאו של תהליך זה התממש בדמות ועידת פריז לשינוי אקלים בדצמבר 2015.

לצד הקרבות הכלכליים בין מעצמות הנפט והתעשייה על עתיד כדור הארץ, מתנהלת מלחמת ענקים אחרת, שקטה לחלוטין, נסתרת מהעין וגורלית לא פחות. בניגוד לקרב המוכר יותר, הסיבה שעומדת מאחורי המלחמה הזו היא לא כיצד לשפר את עתיד כדור הארץ, אלא דווקא איך לשמור עליו בדיוק כפי שהוא היום.

הקרבות מתרחשים באוקיינוס, והשחקנים שלוקחים בה חלק הם אינם כאלה שאנו מורגלים לשמוע עליהם בהקשר שכזה – אצות מצד אחד, וירוסים מצד שני.

אצות הוא שם כללי ליצורים חיים המבצעים פוטוסינתזה אבל אינם צמחים עילאיים בעלי שורש או חיידקים. רוב מיני האצות חיים בים, ורבות מהן חד תאיות המרחפות במים בלי יכולת אמיתית לשלוט על תנועתן. אצות ימיות אלה נכללות תחת הכינוי פיטופלנקטון (פלנקטון צמחי).

מדי שנה, כשהתנאים בים נעשים מתאימים, כמה ממיני האצות מתחילים להתרבות בקצב מסחרר ולהפוך לאוכלוסיה צפופה המכילה טריליוני פרטים שמשתרעת על פני אלפי קילומטרים. לעתים אף אפשר להבחין בהם מהחלל. תופעה זו נקראת פריחת אצות.

לפריחות אלו תפקידים אקולוגיים וגלובליים רבי חשיבות. האצות, כמו אחיהן הצמחים, מנצלות את אור השמש ואת הפחמן הדו-חמצני כדי לייצר סוכרים לאנרגיה ולבניית גופן. היקף הצימוח האדיר של אותן פריחות אחראי להורדה משמעותית של ריכוז גז החממה הזה באטמוספרה. העלייה הדרמטית במספרן בתקופה הזו הוא הבסיס העיקרי שעליו נשענת כל שרשרת המזון באוקיינוס.

בטווחי זמן של אלפי שנים נראה שלאוקיינוסים עצמם יש יכולת כימית לספוג כמויות גדולות של פחמן דו-חמצני, עד כדי כך שהאוקיינוסים קובעים את ריכוז הגז הזה באוויר. בנוסף לכימיה, פעילות של אצות וצמחים יבשתיים עוזרת לשמור על רמות קבועות יחסית של פחמן דו-חמצני בעיקר על ידי מנגנונים המשקיעים פחמן לאדמה ולקרקעית האוקיינוס. האצות מורידות את  רמת הפחמן הדו חמצני באטמוספרה בכ-200 חלקים למיליון. למרות זאת, הקצב הגבוה של ייצור פחמן דו-חמצני על ידי האדם אינו מאפשר ויסות יעיל של כמויות הפחמן העודפות.

לא חייבים להיות עצמאיים

חייהן של האצות אינם פשוטים ורגועים כפי שאפשר אולי לדמיין, כי החל מרגע מסוים אחד, בתוך ימים ספורים ובסנכרון מדהים – הפריחה האדירה שכיסתה חלק נכבד מהאוקיינוס קורסת ונעלמת. כאן נכנסים השחקנים השניים במלחמה, הווירוסים הימיים. כיום ידוע שהסיבה העיקרית לקריסה של פריחות הפיטופלנקטון היא התבססות של וירוסים בתוך האוכלוסייה. הם מתרבים וקופצים מתא לתא, והורגים אותם בתהליך. מחזורים אלה של פריחה המלווה בקריסה חוזרים על עצמם כבר חצי מיליארד שנים.

בזכות מחזורי הפריחה והקריסה השנתיים נשמרת רמת הפחמן הדו חמצני באטמוספרה. צילום: Craig Bennett, Flickr
בזכות מחזורי הפריחה והקריסה השנתיים נשמרת רמת הפחמן הדו חמצני באטמוספרה. צילום: Craig Bennett, Flickr

וירוסים מגבילים את יכולת האצות לספוג כמויות גדולות יותר של פחמן דו חמצני על ידי כך שהם הורגים אצות בפריחות גדולות, דבר המוביל לפירוק האצות המתות על ידי חיידקים והחזרת פחמן דו חמצני לאטמוספרה.

הווירוסים הם יצורים אניגמטיים מאוד. הם קטנים ביותר – מעריכים שקיימים יותר וירוסים בים מאשר כוכבים ביקום – והם מסוגלים להתרבות רק באמצעות השתלטות על תא חי אחר וניצול הכלים והחומרים שבתוכו לצורך הרכבת וירוסים חדשים. וירוסים לא נחשבים ליצורים חיים מכיוון שהם אינם מתקיימים מחוץ לתא חי של פונדקאי, והם גם מתרבים אך ורק דרכו.

בדומה לאצות שהם תוקפים, הווירוסים חסרים יכולת תנועה עצמאית והם מסתמכים בעיקר על תהליכים פיזיקליים המתרחשים בתוך המים, כגון דיפוזיה (פעפוע, השוואת ריכוזי חומר באמצעות מעבר של החומר מריכוז גבוה לריכוז נמוך) וערבול, כדי להפיץ עצמם ממקום למקום. מכיוון שדיפוזיה וערבול הם תהליכים אטיים מאוד, התקשו מדענים להסביר כיצד פריחת אצות ענקית של אלפי קילומטרים מתחסלת  בתוך ימים בודדים. ייתכן שהחיפוש אחר תשובה התמקד עד עתה במקום הלא נכון – אולי הפתרון כלל לא נמצא בתוך המים, אלא דווקא באוויר?

טיסה נעימה

מחקר שהתפרסם באחרונה במגזין PNAS, שהתבצע בהובלתו של ד"ר אסף ורדי ממכון ויצמן, מנסה להציע בדיוק את זה. המחקר התמקד ביחסים בין אצה חד תאית בשם Emiliania huxley, הידועה כאחת ממחוללי הפריחה העיקריים באוקיינוס, לבין הווירוס התוקף אותה שעונה לשם הכללי (Emiliania huxley Virus, EhV). השאלה שנבחנה היא אם הווירוסים האלה מסוגלים לעלות ולשרוד באטמוספרה בתוך אירוסולים (טיפות מים מיקרוסקופיות) שנוצרים בעת שבירה של גלים על פני המים, ולרחף בתוכם זמנים ומרחקים ארוכים לפני שישקעו ויתאחדו שוב עם מי הים.

הווירוס הקטלני לאצות אינו מזיק לבני אדם כלל. צילום: Alison R. Taylor (University of North Carolina Wilmington Microscopy Facility)
הווירוס הקטלני לאצות אינו מזיק לבני אדם כלל. צילום: Alison R. Taylor (University of North Carolina Wilmington Microscopy Facility)

בבדיקה במעבדה החוקרים מצאו שהווירוסים אכן מצליחים לעשות את זה, תוך שהם שומרים על פוטנציאל ההדבקה שלהם גם אחרי שעברו באוויר. אותה התוצאה התקבלה גם במחקר שנמשך בצפון האוקיינוס האטלנטי, באזור שעל פי תמונות לוויין ניכרה בו פריחה של אצות.

החוקרים ביצעו סדרת חישובים שכוללת התייחסות לריכוז הווירוסים בים, למהירות הרוח הממוצעת ולהשפעה של הקרינה האולטרה-סגולה על שרידות הווירוסים, ויצרו מודל המציע שקילומטר רבוע אחד מסוגל להעלות יותר ממיליארד (!) וירוסים לאוויר, ושמתוכם כמה עשרות מיליונים יוסיפו להיות פעילים גם לאחר מעבר של מאות קילומטרים בתוך האטמוספרה.

מחקר זה שופך אור על ממד נוסף בו מתרחש אחד מהתהליכים הטבעיים החשובים ביותר. נראה שהקרב הזה מורכב הרבה יותר משחשבנו וכולל לא רק כוחות ימיים, אלא גם שימוש בחילות אוויר. אז בזמן שמנהיגי העולם עסוקים בקביעת העתיד, לנו נותר רק לקוות שבמלחמה הזו, לשם שינוי, הם יחליטו לא להתערב.

 




שתפו‬