מחקרים

מחקר המשך של אוניברסיטת תל אביב מגלה כי המגפה הקטלנית שנחשפה בשנה שעברה ואשר השמידה את קיפודי הים באילת, התפשטה לאורך הים האדום וגלשה גם לאוקיינוס ההודי. לטענת החוקרים מה שנדמה היה תחילה כמגפה חמורה אך מקומית, התפשט מהר מאוד למגפה אזורית ומסתמן כעת כמגפה גלובלית. קיפודי הים נחשבים ל"גננים" של שוניות האלמוגים, הם ניזונים על האצות שמתחרות עם האלמוגים ומאיימות עליהם, והשמדתם עלולה לגרום לפגיעה קשה בשוניות האלמוגים ברחבי העולם.

כיצד נעלמה אוכלוסיית קיפודי ים ממפרץ אילת?

המחקר נערך בהובלת ד"ר עמרי ברונשטיין מבית הספר לזואולוגיה בפקולטה למדעי החיים ע"ש ג'ורג' ס' וייז ומוזיאון הטבע ע״ש שטיינהרדט, ותלמידות המחקר לחן רוט, גל אביתר, ליסה שמידט ומאי בונומו. בנוסף, צוות שותפים בינלאומי, בהם חוקרים ממדינות האזור ואירופה לקחו חלק במחקר שהקיף אלפי קילומטרים של שוניות אלמוגים. הממצאים המדאיגים פורסמו בכתב העת היוקרתי Current Biology.

החוקרים מעריכים כי מאז דצמבר 2022, המועד שבו התפרצה המגפה במפרץ אילת, חוסלו מרבית אוכלוסיות מיני קיפודי הים שנפגעים מהמחלה בים האדום ומספר לא ידוע, שמוערך במאות אלפים, של קיפודי ים בכל העולם. עוד הם מציינים כי מאז חשיפת המגפה בשונית האלמוגים באילת – שני המינים שהיו עד אז הנפוצים ביותר במפרץ נעלמו לחלוטין.

^{צוות המחקר בהובלת ד"ר עמרי ברונשטיין}

מי יגן על 'הגננים' של שונית האלמוגים?

במסגרת מחקר ההמשך, צוות החוקרים מאוניברסיטת תל אביב זיהה בעזרת כלים מולקולריים-גנטיים את הפתוגן שאחראי לתמותה ההמונית של קיפודי הים (מהמין Diadema setosum) בים האדום: פתוגן ריסנית מסוג Scuticociliate. החוקרים מסבירים כי זהו אותו טפיל חד-תאי שנמצא אחראי לתמותה ההמונית של אוכלוסיות קיפודי הים בקריביים לפני כשנתיים ואשר הובילה לקריסת שונית האלמוגים במקום.

כאמור בדצמבר 2022, ד"ר ברונשטיין היה החוקר הראשון שזיהה תמותה המונית של קיפודי ים מסוג נזרית ארוכת קוצים, אותם קיפודי ים שחורים בעלי הקוצים הארוכים שהיו נפוצים בצפון מפרץ אילת, ירדן וסיני. בנוסף, ד״ר ברונשטיין וצוותו גילו לראשונה שהמגפה קטלנית גם עבור מינים קרובים נוספים. בעקבות התפרצות המגפה מתו אז אלפי קיפודים מוות מהיר ואלים - בתוך יומיים קיפוד בריא הפך לשלד חסר רקמה. בעקבות כך מרבית הקיפודים נטרפו בעודם גוססים וחסרי יכולת להתגונן. על פי הערכות כיום נותרו בשונית האלמוגים באילת רק פרטים בודדים של קיפודים . 

^{ה'גננים' של השונית. ארבעה מיני קיפודי ים בריאים באי ראוניון (צילום: Jean-Pascal Quod)}

ד"ר ברונשטיין מסביר שקיפודי הים בכלל, ובפרט הנזרית ארוכת הקוצים, נחשבים למיני מפתח שחיוניים לתפקוד בריא של שונית האלמוגים. הם ה'גננים' של השונית – ניזונים מהאצות ומונעים מהן להשתלט ו'לחנוק' את האלמוגים שמתחרים איתן על אור השמש.

לדבריו של ד"ר ברונשטיין, התמותה ההמונית המשמעותית והנחקרת ביותר עד היום התרחשה בשנת 1983, כאשר מחלה מסתורית שהתפשטה בקריביים מחקה את רוב קיפודי הים מהמין Diadema antillarum – קרובי משפחה של הקיפודים מאילת. בעקבות כך, האצות התפשטו ללא בקרה, הסתירו לאלמוגים את אור השמש והשונית כולה עברה שינוי מופע משונית אלמוגים לשדות אצות. כמו כן, למרות שהתמותה הגדולה בקריביים התרחשה כבר לפני 40 שנים, אוכלוסיית קיפודי הים ואיתם שוניות האלמוגים שם לא חזרו למצבם הקודם ואף נצפו אירועי תמותה חוזרים ונשנים לאורך השנים.

ב-2022 שבה המחלה והתפרצה בקריביים, כשהיא פוגעת באוכלוסיות ובפרטים ששרדו, אולם הפעם עמדו לרשות החוקרים הכלים המדעים והטכנולוגיים לפענח את הראיות הפורנזיות, וקבוצת חוקרים מאוניברסיטת קורנל זיהתה בהצלחה את מחולל התמותה כטפיל פתוגני ממשפחת הריסניות.

ממגפה מקומית למגפה קטלנית גלובלית

"זהו אסון אקולוגי מן המעלה הראשונה שמאיים על אוכלוסיית קיפודי הים בכל העולם", אומר ד"ר ברונשטיין ומדגיש: "מתברר כי התמותה ההמונית שזיהינו באילת ב-2023 התפשטה לאורך הים האדום ואף מעבר לו, בעומאן, והיא אף מכה בימים אלה באי ראוניון שבאוקיינוס ההודי".

לדבריו, מדובר בפתוגן קטלני שנישא במים ויכול להדביק אזורים נרחבים בפרק זמן קצר ביותר. אפילו קיפודים שגודלו במערכות מי-ים לצורכי מחקר במכון הבין-אוניברסיטאי באילת, או במצפה התת-ימי, נדבקו ומתו, כיוון שהפתוגן הצליח להיכנס דרך מערכות השאיבה.

^{תמותה של קיפודי ים באי ריוניון (צילום: Jean-Pascal Quod)}

"המחזה מתחת למים כמעט סוריאליסטי: לראות מין שהיה כל כך דומיננטי בסביבה מסוימת פשוט נמחק בפרק זמן של שעות. אלפי השלדים שמתגלגלים על הקרקעית מתפוררים ונעלמים תוך פרק זמן קצר ביותר, כך שאפילו ראיות למה שהתרחש קשה מאוד למצוא"

"המוות, כאמור, הוא מהיר ואלים. צוות המחקר שלנו הצליח לתעד בפעם הראשונה את כל שלבי התחלואה, מרגע ההדבקה ועד למוות הצפוי, במערכות ייחודיות שהוקמו במכון הבין-אוניברסיטאי באילת. כמו כן, עד העבודה שלנו ידעו על מין אחד של קיפודי ים שנפגע מהפתוגן הזה - המין הקריבי, וניתן היה אולי לקוות שגם אם הפגיעה חמורה, הטבע ימצא מנגנוני פיצוי כמו למשל גידול באוכלוסיות של מיני קיפודים אחרים. לצערי, במחקר החדש אנחנו מראים שגם מינים קרובים, כמו המין שקיים אצלנו בים האדום, ואפילו מינים נוספים מאותה משפחה, חשופים ורגישים למחלה", מוסיף ד"ר ברונשטיין.

ממצא מעניין נוסף שעלה מהמחקר הנוכחי מראה שהתקדמות המגפה עוברת בצירי התנועה של האדם. "כבר בפרסום הדו"ח שלנו בשנה שעברה ידענו על תמותות שמתרחשות בעקבה, אבל עדיין לא זיהינו סימנים לתמותה בסיני. הנקודה הראשונה בה הופיעו התמותות בסיני הייתה בסמוך לנמל הקטן בנואיבה, שאליו מגיעות מעבורות מעקבה בירדן. שבועיים מאוחר יותר המגפה התפשטה כבר עד לדהב. המחזה מתחת למים כמעט סוריאליסטי: לראות מין שהיה כל כך דומיננטי בסביבה מסוימת פשוט נמחק בפרק זמן של שעות. אלפי השלדים שמתגלגלים על הקרקעית מתפוררים ונעלמים תוך פרק זמן קצר ביותר, כך שאפילו ראיות למה שהתרחש קשה מאוד למצוא".

לדברי ד"ר ברונשטיין, אין כיום דרך לסייע לקיפודי הים שנדבקו או לחסנם מפני המחלה, אך יש להקים במהרה גרעיני רבייה של מינים בסיכון במערכות גידול המנותקות לגמרי מהים, כדי שבעתיד נוכל להשיבם לטבע.

"לצערי אין לנו איך לתקן את הטבע, אבל אנחנו בהחלט יכולים לתקן את עצמנו. בראש ובראשונה אנחנו צריכים להבין מה גרם להתפרצות הזו עכשיו? האם מדובר בהעברה של הפתוגן בשוגג על ידי כלי שיט? או שמא הפתוגן היה כאן תמיד, ורק שינוי בתנאי הסביבה גרם לו להתפרץ? על השאלות הללו בדיוק אנחנו עובדים בימים אלו.״

המחקר הייחודי נערך על ידי הדוקטורנטית מאיה שדה, בהנחייתן של פרופ' רחלי דנקנר מהחוג לאפידמיולוגיה ורפואה מונעת בבית הספר לבריאות הציבור בפקולטה למדעי הרפואה והבריאות, ופרופ' אלכסנדרה צ'ודנובסקי מביה"ס לסביבה ולמדעי כדור הארץ ע"ש פורטר. כמו כן השתתפו במחקר ניר פולמן, נירית אגאי וארנונה זיו ממכון גרטנר לחקר האפידמיולוגיה במרכז הרפואי שיבא, אילן לוי מהמשרד להגנת הסביבה, ופרופ' מייקל בראואר מאוניברסיטת בריטיש קולומביה בקנדה. המחקר בוצע בתמיכת הקרן לבריאות וסביבה והקרן הישראלית למדע, ופורסם בכתב העת היוקרתי Epidemiology.

לדברי פרופ' דנקנר: "המחקר הנוכחי התבסס על מאגר נתונים שבנינו במכון גרטנר לפני כ-20 שנה עבור מחקר אחר: 3,128 חולי לב שעברו ניתוח מעקפים בשבעה מרכזיים רפואיים בישראל, מחיפה עד באר שבע, בין השנים 2007-2004. באמצעות נתונים ממשרד הפנים מצאנו ש-1,442 (46%) מהם נפטרו מסיבות מגוונות עד שנת 2021. כעת ביקשנו לבחון עד כמה (אם בכלל) קשורה תוחלת החיים של חולי הלב לאחר הניתוח לכמות הצמחייה הירוקה בסביבת מגוריהם."

מגורים בסביבה ירוקה מעלים במובהק את סיכויי ההישרדות של חולים

לצורך המחקר הצליבו החוקרות בין נתוני כתובת המגורים של חולי הלב לבין נתונים מלווייני לאנדסאט של נאס"א המצלמים את כדור הארץ ומסוגלים לאתר את הצבע הירוק ברזולוציה גבוהה מאוד ובטווח של עד 30X30 מטר מכתובת המגורים – מה שמאפשר זיהוי צמחייה גם בתוך אזורים עירוניים. 

החוקרות מדדו את נוכחות הצבע הירוק ברדיוס עד 300 מטר סביב כתובתו של כל אחד מהחולים, והצליבו נתון זה אל מול מועדי הפטירה או השרידות של החולים, וזאת לאורך 14 שנה ממועד ביצוע ניתוח המעקפים. בהמשך ביצעו החוקרות ניתוח סטטיסטי מפורט של הנתונים, תוך התאמה למגוון רחב של משתנים: גיל, מין, מוצא אתני, מצב סוציואקונומי, הסיבה לאשפוז (ניתוח אלקטיבי, אלקטיבי למחצה, או חירום) מגורים בפריפריה/מרכז, זיהום אוויר ומרחק מגורים מהים התיכון. מהנתונים עולה שכ-90% ממשתתפי המחקר התגוררו באזורים עירוניים, 80% במישור החוף מהמרכז עד חיפה, 15% באזור ירושלים, ו-5% באזור באר שבע. 

"ממצאי המחקר רלוונטיים במיוחד בתקופה הנוכחית בישראל: הם מרמזים כי חשיפה לסביבה ירוקה עשויה להוות גורם מסייע להחלמה מטראומה"  

מספרת הדוקטורנטית מאיה שדה: "חילקנו את כתובות המגורים של החולים לשלוש קבוצות, על פי כמות הצמחייה בסביבתן, ומצאנו קשר סטטיסטי מובהק בין סביבה ירוקה לבין ההישרדות של החולים – כלומר כמה שנים הם חיו לאחר הניתוח. התוצאות העלו כי במהלך 12 השנים שלאחר הניתוח, הסיכון לתמותה של מי שחי בסביבה ירוקה מאוד היה נמוך בממוצע ב-7% לעומת מי שחי בסביבה נטולת ירוק. עוד מצאנו כי הקשר המיטיב מובהק יותר בקרב נשים, שהיוו 23% מהמדגם, והיו מבוגרות יותר בעת הניתוח (בנות 69.5 בממוצע) בהשוואה לגברים (63.8 שנים)." 

החוקרות מסכמות: "במחקר זה בדקנו שרידות של חולי לב כליליים לאחר ניתוח מעקפים, ומצאנו שמגורים בסביבה ירוקה קשורים להישרדות טובה יותר. אנחנו משערים שיש לכך מגוון סיבות: בסביבה ירוקה אנשים נושמים אוויר נקי יותר ועוסקים יותר בפעילות גופנית, האווירה רגועה, ואיכות החיים טובה יותר. יתכן שממצאי המחקר רלוונטיים במיוחד בתקופה הנוכחית בישראל: הם מרמזים כי חשיפה לסביבה ירוקה עשויה להוות גורם מסייע להחלמה מטראומה."
 

המחקר הובל על ידי גל ורד, סטודנטית לדוקטורט מהמכון הבין אוניברסיטאי באילת, בהנחייתה של פרופ' נועה שנקר מבית הספר לזואולוגיה בפקולטה למדעי החיים ע"ש ג'ורג' ס' וייז וממוזיאון הטבע על שם שטיינהרדט באוניברסיטת תל אביב. המחקר פורסם בכתב העת Science of the Total Environment, ותורם משמעותית לקידום בסיס הידע למחקרים עתידיים גם במפרץ אילת וגם בשוניות אחרות ברחבי העולם.

מסבירה פרופ' שנקר: "כיום ידוע ששוניות האלמוגים במפרץ אילת מגלות עמידות יחסית לשינויי האקלים, ומצבן טוב בהשוואה לשוניות באזורים טרופיים רבים בעולם, שעלולות להיעלם בתוך עשורים אחדים. לכן מפרץ אילת נחשב למקום מקלט לאלמוגים, והשוניות כאן חשובות במיוחד. מחובתנו לנקוט בצעדים דחופים כדי להגן עליהן, בין היתר מהאיום הכרוך בפסולת פלסטיק. לצורך זה ביקשנו לשרטט תמונה מקיפה ככל האפשר של זיהום הפלסטיק במפרץ על כל צורותיו, עם דגש על סביבתה המיידית של שונית האלמוגים".

האזינו כאן לפודקאסט של פרופ' שנקר 'מדע ומוסיקה מתחת למים'.

מרבית הפסולת הגדולה: ציוד דיג ושיט ש-70% ממנה היא פסולת פלסטיק

המחקר המקיף בוצע לאורך שנתיים (2022-2020), בארבע עונות שונות: בקיץ ובסתיו 2020, באביב 2021, ובחורף 2022, בעומקים של 5 עד 100 מ', ובארבעה אתרים שונים: באזור הצפוני מגבול ירדן ועד המלונות, באזור התיירות ובקרבת מרכז העיר אילת, בין המזחים של קצא"א ובשמורת הטבע הימית הקרובה לגבול מצרים.  

החוקרות מדדו שלושה סוגי זיהום:

• פסולת גדולה שמקורה באדם וניתן לראותה בעין. כך תועדו פריטי פלסטיק ופסולת אחרת (עץ, בטון, זכוכית, מתכות, ביגוד, סיגריות... ועוד), על קרקעית הים ובשונית עצמה. הפריטים חולקו למספר קטגוריות: אריזות (פחיות, בקבוקים, וכד'), פריטים המשמשים לדיג ו/או לשיט, פריטים חד-פעמיים (מגבונים, סכו"ם, כוסות וכד'), ואחרים - בגדים, סיגריות, ועוד. רמת הזיהום נמדדה על פי מדד של מספר פריטים ליחידת שטח.
• חלקיקי מיקרופלסטיק (חלקיקי פלסטיק זעירים שגודלם פחות מ-5 מ"מ), במי הים הסובבים את השוניות עצמן. חלקיקים אלה נאספו באמצעות שיטה חדשה במחקר העולמי בתחום המיקרופלסטיק: צוללנים שגררו רשתות בסמוך לשוניות, בשונה מרוב המחקרים שנעזרים בסירות, ולפיכך מדווחים על ריכוזי מיקרופלסטיק בחלק העליון של עמודת המים, ובמרחק רב מהשוניות ומהחיים בהן. רמת זיהום המיקרופלסטיק נמדדה על פי מדד של מספר חלקיקים לנפח מי ים.
• תוספי פלסטיק (חומרים כימיים המשולבים בפלסטיק בתהליך הייצור), שנוכחותם נבחנה בדגימות מי ים וקרקע בקרבת השוניות. רמת הזיהום נמדדה על פי מדדים של ריכוז לנפח מים וריכוז לגרם של סדימנט.

^{מיקרופלסטיק ממפרץ אילת} 

הממצאים העלו כי מרבית הפסולת הגדולה נובעת מציוד דיג ושיט, ו-70% ממנה הם פסולת פלסטיק. בדגימות המים והקרקע, שנאספו עד לעומק של 30 מ', לא נמצאו עדויות של זיהום משמעותי של תוספי פלסטיק. כמו כן נמצא כי אתר שמורת הטבע, הרחוק ביותר מהעיר, הוא גם הנקי ביותר באופן מובהק – גם מפסולת גדולה הנראית לעין על הקרקעית, וגם ממיקרופלסטיק במים שבסביבת השוניות. בנוסף, תועדו אינטראקציות בין הפסולת לבעלי חיים: פסולת שמכסה ועלולה לחנוק בעלי חיים או חוסמת להם את אור השמש, פסולת מסובכת באלמוגים, וגם מקרים בהם בעלי חיים משתמשים בפסולת כמחסה או כמצע גידול.

התקווה היא שהניקיון היחסי שנמצא אינו למראית עין

"החדשות הטובות מהמחקר שלנו הן שבמפרץ אילת יש ככל הנראה פחות זיהום פלסטיק בהשוואה לשוניות טרופיות באזורים אחרים בעולם", אומרת גל ורד ומוסיפה "עם זאת, חשוב לזכור שסקרנו פסולת גדולה עד לעומק 100 מ' ואת שאר המזהמים עד עומק של 30 מ', ושמצאנו הבדלים משמעותיים בין רמת הזיהום באזורים רדודים מול עמוקים: ככל שהעומק גדול יותר, יש יותר פסולת. עובדה זו מתיישבת עם ממצאים של מחקרים דומים באזורים אחרים בעולם, וכן עם המבנה הטופוגרפי של קרקעית הים במפרץ אילת, שהוא צר ועמוק מאוד - עד 800 מ'. אנחנו משערות שפסולת שמגיעה מהיבשה למים הרדודים גולשת במדרון התלול של דופן המפרץ לעומק רב יותר. כלומר, ייתכן בהחלט שהניקיון היחסי שמצאנו הוא רק למראית עין (ואכן, סערה גדולה ב-2020 הביאה לחופים פסולת ישנה מאוד מהמעמקים)".

^{מטלית לחה חונקת אלמוג אבן בשמורת חוף אלמוג (צילום: גל ורד)}

ממצא מעודד נוסף שמציינות החוקרות הוא שהעובדה ששמורת הטבע נמצאה פחות מזוהמת בפסולת פלסטיק באופן מובהק ביחס לאתרים האחרים במפרץ, מעידה כי על ידי ניהול נכון ושימור הסביבה באופן מקיים, כפי שאכן נעשה בשמורה, אפשר להגן על השונית מפני ההשפעות השליליות של פסולת פלסטיק. "כך גם ילדינו ונכדינו יזכו ליהנות מאוצרות הטבע שבשונית האלמוגים של אילת", הן אומרות.

"חשוב להדגיש כי העובדה שהשמורה הימית נמצאה נקייה יותר מהאתרים האחרים שבדקנו מעידה על כך שקיימים פתרונות ישימים למניעה ולשימור. דרושות התגייסות ורגולציה, מדיניות ואסטרטגיה - למען הסביבה הימית של כולנו. דוגמה טובה לכך היא האיסור של עיריית אילת על שימוש בכלים חד-פעמיים בחופים. אנחנו קוראות למקבלי ההחלטות ולציבור כולו: עוד לא מאוחר! עם התנהלות וניהול נכונים אפשר להגן כראוי על שוניות האלמוגים של מפרץ אילת", מסכמות החוקרות.

המאמר מוקדש לזכרו של טל אילון, איש של ים, מפקד כיתת הכוננות של כפר עזה שנרצח ב-7 באוקטובר. טל היה סקיפר ובעל תואר ראשון בביולוגיה ימית, חינך דורות של ימאים במכללה הימית מכמורת, בן 46 בנופלו.

המחקר הובל על ידי ד"ר אינס צוקר, ראשת המעבדה לננוטכנולוגיה סביבתית באוניברסיטת תל אביב והדוקטורנט אנדריי איתן רובין מביה"ס פורטר ללימודי הסביבה. כמו כן השתתפו במחקר הדוקטורנטית רימה גנאים מביה"ס פורטר ותלמידת המחקר שירי לוי מהמחלקה למדע והנדסה של חומרים. המאמר פורסם בכתב העת Science of the Total Environment.

"אנחנו עוסקים במחקר על מיקרופלסטיק וננופלסטיק מאז הקמת המעבדה," אומרת ד"ר צוקר. "הערכת נוכחות חלקיקי פלסטיק גורמת נזק לסביבה, לאקלים, לבעלי חיים, ולעתים גם לבריאותם של בני אדם, והנושא נמצא בחזית המחקר העולמי היום. אולם, מרבית המחקרים מעריכים את הסיכון הכרוך בנוכחות מיקרופלסטיק בפריזמה צרה - על פי אומדן יחיד שבחרו החוקרים. במחקר שלנו ביקשנו להגיע להערכה מדויקת יותר על ידי שילוב של 5 מדדים שונים: שכיחות הימצאותם של חלקיקי הפלסטיק, הנטייה שלהם להתפרק (כתוצאה מהתחמצנות או שבירה מכנית) , פוטנציאל חמצון המים, ורעילות."

מה הפלסטיק הכי נפוץ?

בשלב הראשון סקרו החוקרים 50 מאמרים מדעיים שקבעו אילו סוגי מיקרו-פלסטיק מצויים בדגימות מי ים מכל העולם. על סמך הסקירה הם בחרו להתמקד ב-6 סוגי פולימרים – המרכיב הבסיסי של הפלסטיק. ראשית נבחרו 3 פולימרים המיוצרים מדלקי מאובנים מזהמים:  פוליאתילן – הנפוץ ביותר, שנמצא למשל בשקיות פלסטיק; פוליפרופילן – ממנו עשויים בין היתר בקבוקי שמפו וקופסאות אוכל; ופוליסטירן – הבסיס של קלקר וכלים חד-פעמיים. מולם נבדקו 3 סוגי פולימרים 'ירוקים' יחסית: PET – הפלסטיק ממנו עשויים בקבוקי שתייה, הכולל 25% או 50% רכיב ממוחזר; ו-PLA – הפולימר היחיד המבוסס על עמילן תירס, שאמור להוות חלופה טבעית ומתחדשת לדלקי מאובנים. על סמך סקירת הספרות בדקו החוקרים את הפרמטר הראשון במחקר – תפוצת סוגי המיקרו-פלסטיק השונים בסביבה הימית. הם מצאו כי חלקיקי פוליאתילן הם הנפוצים ביותר.

בהמשך הוצבו דגימות פלסטיק העשויות מ-6 סוגי הפולימרים על גג של בניין בפקולטה להנדסה באוניברסיטה, בתוך מיכלים של תמיסה המדמה מי ים, למשך תקופה של שנה. החוקרים מסבירים כי כך הושגה חשיפה ממושכת וכפולה – הן לתנאי הים והן לפגעי מזג האוויר – המדמה את החשיפה של פסולת פלסטיק באוקיאנוסים.

חלקיקים קטנים - מסוכנים יותר

במהלך ובתום השנה נבחנו דגימות הפלסטיק כדי למדוד 2 פרמטרים נוספים: רמת ההתחמצנות, שהופכת את הפלסטיק לשברירי יותר, והפוטנציאל לשבירה מכנית. החוקרים מסבירים: "שתי התופעות גורמות לפלסטיק להתפרק לחלקיקים קטנים יותר ויותר – מיקרו-פלסטיק ואפילו ננו-פלסטיק. ככל שהחלקיקים קטנים יותר כך עולה פוטנציאל הרעילות שלהם לבעלי חיים וגם לאדם, מכיוון שהם מסוגלים לעבור מחסומים רבים יותר בתוך הגוף, לחדור למחזור הדם ואף להגיע למוח." המחקר העלה כי פוליפרופילן מתחמצן יותר משאר הפולימרים, ואילו פוליסטירן נשבר יותר מהאחרים, לחלקיקים הקטנים ביותר, בעקבות הפעלת כוחות מכניים.

בנוסף לקחו החוקרים דגימות מהתמיסות שבהן הושרו הפולימרים השונים, כדי לבחון שינויים בחומציות המים עקב הבליה הממושכת. אנדריי רובין מסביר: "לעלייה בחומציות מי הים יש משמעות רבה לשינויי האקלים. באופן טבעי, פחמן דו-חמצני מהאטמוספירה מתמוסס במי הים, ומוטמן במים בצורה של מלח המכונה סידן פחמתי (קלציום קרבונט). עלייה בחומציות מי הים פוגעת ביכולתם של האוקיינוסים לקלוט ולקבע CO2, כך שכמות גדולה יותר נותרת באטמוספירה ומשפיעה באופן שלילי על שינויי האקלים." המחקר מצא כי הפולימר פוליפרופילן מעלה את חומציות המים בשלושה סדרי גדול – יותר מכל פולימר אחר שנבדק בניסוי.

כעת סיננו החוקרים את התמיסות כדי להפריד אותן לשניים: חלקיקי המיקרו-פלסטיק המוצקים שנותרו בהן, והמיצוי הנוזלי – התמיסה שאליה זלגו בעיקר התוספים ששולבו בפלסטיק בעת ייצורו כדי להקנות לו תכונות רצויות כמו צבע, גמישות או חוזק. במעבדה למיקרוביולוגיה נחשפו חיידקים ימיים לשני תוצרי הסינון – המוצק והנוזל, כדי לבחון את מידת רעילותם. לדברי רובין "חיידקים הם היצורים הראשוניים בשרשרת המזון הימית, ופגיעה בהם עלולה לערער את מארג המזון כולו. לכן חשוב כל כך להבין אם, כיצד, ובאיזו מידה הם נפגעים מסוגים שונים של פלסטיק."

המחקר מצא שחלקיקי הפלסטיק המוצקים גרמו לחיידקים נזק מועט אם בכלל, אך המיצוי – אותם כימיקלים שזולגים לסביבה כתוצאה מבליה של הפלסטיק – התגלה כרעיל ביותר, וגרם להאטה משמעותית בקצב החלוקה הטבעי של החיידקים. החוקרים הופתעו לגלות כי החומר הרעיל ביותר לחיידקים הוא דווקא המיצוי של PLA המיוצר מעמילן תירס. ממצא זה מעיד, לדבריהם כי לא די בפיתוח פולימרים טבעיים שיחליפו דלקי מאובנים בייצור פלסטיק. חשוב לשים דגש גם על הפחתה או החלפה של התוספים הכימיים המשולבים בכל מוצרי הפלסטיק.

למקד את הזרקור בכיוון הנכון

לאחר שהתקבלו הנתונים, הוענק לכל אחד מ-6 הפולימרים ציון עבור כל אחד מ-5 הפרמטרים – תפוצה, התחמצנות, שבירות מכנית, החמצת מי ים, ורעילות לחיידקים ימיים. כל הציונים שוקללו כדי לדרג את מידת הנזק הסביבתי של סוגי המיקרו-פלסטיק השונים. השקלול העלה כי הפולימר המסוכן ביותר לסביבה הוא פוליפרופילן, אשר כאמור משמש לייצור קופסאות אוכל, בקבוקי שמפו, וכד'. כמו כן נמצא כי PLA, הפולימר העשוי מעמילן תירס, הוא הבטוח ביותר מבחינה סביבתית.

ד"ר צוקר מסכמת: "פסולת פלסטיק מהווה כיום איום סביבתי עצום, ובאוקיאנוסים כבר נוצרו 5 איי פלסטיק ששטחם הכולל מגיע ככל הנראה למיליוני קמ"ר. מכיוון שאין זה מעשי כיום להפסיק לחלוטין את ייצור הפלסטיק והשימוש בו, חשוב לדעת במה להתמקד כל עוד לוקחים בחשבון מכלול של פרמטרי הסיכון – וזו המטרה העיקרית של מחקר זה. הממצאים שלנו נועדו לסייע למקבלי החלטות ולקובעי מדיניות הנאבקים בתופעה, וכן לחוקרים המחפשים פתרונות, למקד את הזרקור בכיוון הנכון. ספציפית מצאנו שפוליפרופילן הוא הפולימר המסוכן ביותר לסביבה, ואנו ממליצים לשים דגש על מוצרי פלסטיק מסוג זה."

המחקר נערך בהובלת פרופ' קולין פרייס מהחוג לגיאופיזיקה בבית הספר לסביבה ולמדעי כדור הארץ ע"ש פורטר באוניברסיטת תל אביב, בשיתוף עם חוקרים באוניברסיטת טריפורה בהודו. המאמר פורסם בכתב העת Geophysical Research Letters של האיחוד הגיאופיזי האמריקאי (AGU).

"לענני נוצה, אותם עננים קלילים שאנו רואים בשמיים, יש השפעה משמעותית על האקלים של כדור הארץ," מסביר פרופ' פרייס. "כמות גדולה של ענני נוצה עשויה לשמש כמעין שמיכה, שמגבירה את ההתחממות, בעוד שכאשר הכמות מעטה, החום עולה כלפי מעלה ומשתחרר אל מחוץ לאטמוספירה. מסיבה זו מגלים חוקרי האקלים עניין רב בענני הנוצה, ומנסים לנבא שינויים שעשויים להתחולל בהם - בעיקר בעקבות העלייה בגזי החממה והתחממות כדור הארץ. אך כאן אנו נתקלים בבעיה משמעותית, מכיוון שקשה מאוד להשיג נתונים מדויקים ומקיפים על ענני נוצה. הם דקים מאוד ולפעמים בלתי נראים לעין, גם ללוויינים בחלל, ובנוסף הם נמצאים באטמוספירה העליונה, הרחק מתחנות המדידה שעל הקרקע."

האם ניתן להשתמש בברקים כמדד אמין לכמות ענני הנוצה?

כדי לתת מענה לאתגר בחנו החוקרים אם ניתן להשתמש בסופות ברקים, שהמידע עליהן נגיש וזמין, כמנבא יעיל לכמות ענני הנוצה שנוצרים באטמוספירה. החוקרים מסבירים שברק נוצר כאשר שדה חשמלי עצום נפרק בבת אחת ומייצר טמפרטורה גבוהה מאוד, עד 30,000 מעלות צלסיוס, שגורמת להבזק האור העוצמתי המוכר לכולנו. כתוצאה מכך משדר הברק גלי אור וגלי רדיו הניתנים לקליטה גם במרחק של אלפי קילומטרים, וכך ניתן לעקוב אחרי הברקים ולמפות אותם – בזמן אמיתי ולאורך זמן.

במחקר הנוכחי הסתמכו החוקרים על נתוני ברקים שנאספו בכל העולם לאורך 6 שנים על ידי לוויין LIS-ISS של NASA הקולט את האור הנפלט מברקים. החוקרים בחנו את הנתונים הללו מול נתונים של ענני נוצה (המידע החלקי הקיים היום בשילוב עם מודלים המשלימים את התמונה), במטרה לבדוק אם קיים קשר בין מספר הברקים ביום, בחודש, או בשנה, לבין כמות ענני הנוצה שנוצרים באטמוספירה. הממצאים הצביעו על התאמה מובהקת סטטיסטית: ככל שיש יותר סופות רעמים יש יותר ענני נוצה. לדברי החוקרים, המשמעות היא שאכן ניתן להשתמש בברקים – שאותם קל לאתר ולמדוד, כמדד אמין לכמות ענני הנוצה באטמוספירה, היום ובעתיד.

פרופ' פרייס: "גילינו שסופות ברקים מהוות מנגנון מרכזי בהיווצרות ענני נוצה בעולם, ושמעקב אחר ברקים יכול להסביר יותר מ-70% מהשינויים בכמויות של ענני הנוצה בעולם. הסופות משמשות כמעין 'שואב אבק' ענק ששואב לחות מפני כדור הארץ, בעיקר מהימים ומהיערות, ונושא אותה לגובה רב. שם, בגובה של כ-10 ק"מ הופכת הלחות לגבישי קרח דקים שיוצרים את ענני הנוצה."

פרופ' פרייס מסכם: "במחקר שלנו מצאנו קשר סטטיסטי מובהק בין מספר סופות הברקים המתחוללות על פני כדור הארץ לבין כמות ענני הנוצה שנוצרים באטמוספירה ברמה הגלובלית. מודלים רבים צופים כיום ששינויי האקלים יביאו למגמה של עלייה בתופעת סופות הברקים בשנים הבאות, אם כי טרם נאספו די נתונים כדי לקבוע זאת בוודאות. על פי המחקר שלנו, אם ההשערות הללו נכונות, צפויה העלייה במספר סופות הברקים לגרום גם לעלייה בכמות ענני הנוצה, אשר כאמור מהווים מעין שמיכה אטמוספירית, ועלולים להגביר עוד יותר את תהליך התחממות כדור הארץ."