מחקרים

RESEARCH

מה מעניין אותך?

כל הנושאים
מוזיאון הטבע
אמנויות
מוח
הנדסה וטכנולוגיה
חברה
מדעים מדויקים
ניהול ומשפט
סביבה וטבע
רוח
רפואה ומדעי החיים

מחקר

11.04.2022
מחקר בינלאומי רחב-היקף: קיפודי ים חיו על פני כדור הארץ כבר לפני כ-300 מיליון שנה

הממצאים מראים כי קיפודי הים הופיעו על פני כדור הארץ כ-50 מיליון שנה לפני המועד המקובל עד היום במדע

  • מוזיאון הטבע
  • סביבה וטבע
  • רפואה ומדעי החיים

במחקר בינלאומי רחב היקף, בהשתתפות הביולוג הימי ד"ר עמרי ברונשטיין מאוניברסיטת תל אביב, יישמו החוקרים גישות חדשות לתיארוך ההתפתחות האבולוציונית של קווצי עור – בעלי חיים ימיים שוכני קרקעית, ביניהם קיפודי ים, כוכבי ים, מלפפוני ים ועוד. החוקרים שילבו בין ניתוח פילוגנטי של הגנום השלם של 54 מינים שונים – מהם 18 גנומים שלא מופו מעולם, לבין תיארוך פליאונטולוגי באמצעות מאובנים של קיפודי ים, שנאספו מכל רחבי העולם. להפתעת החוקרים העלו הממצאים כי מינים רבים הופיעו על פני כדור הארץ כבר לפני כ-300 מיליון שנה, זמן רב (כ- 50 מיליון שנה) לפני המועד המקובל עד היום במדע.

 

ממצאים אלה הובילו למסקנה שיותר מינים מהמשוער שרדו את אירוע ההכחדה הענק שהכחיד מעל 80% מהמינים על פני כדור הארץ לפני 250 מיליון שנה. לדברי החוקרים, "מעבר לעניין המדעי הברור, אנחנו סבורים שהבנה מעמיקה של המינים ששרדו אירוע הכחדה קודמים עשויה לסייע לנו להתמודד עם אירוע ההכחדה הנוכחי, שמתחולל כבר עשרות שנים, ונגרם במידה רבה על ידי האדם." במחקר הנרחב השתתף ד"ר עמרי ברונשטיין מבית הספר לזואולוגיה וממוזיאון הטבע ע"ש שטיינהרדט באוניברסיטת תל אביב. כמו כן השתתפו חוקרים ממגוון מוסדות מחקר בארה"ב, אנגליה, צ'ילה ואוסטריה. המאמר פורסם בכתב העת eLife.

 

"המחקר שלנו מתמקד במערכת בעלי חיים ימיים המכונים קווצי עור (׳קווץ׳ מלשון קוץ, שכן רובם נושאים קוצים), שכוללת בין השאר את קיפודי הים, כוכבי הים, מלפפוני הים, ועוד," מסביר ד"ר בורשטיין.  "מדובר בחסרי חוליות ימיים שוכני קרקעית, שלהם חשיבות רבה בחקר האבולוציה: בעץ האבולוציוני הם מצויים בצומת שבו מתפצלים בעלי החוליות מחסרי החוליות (עימם נמנים קווצי העור).

 

לקווצי העור חשיבות עצומה גם בהיבט האקולוגי: הם מהווים שחקן מרכזי בסביבה הימית, בכל עומק ובכל אזור על פני כדור הארץ, והיעלמותם מאזור מסוים גוררת בעקבותיה שינויים קיצוניים. דוגמה מוכרת: בשנות ה-80 של המאה שעברה קרסה אוכלוסיית קיפודי ים בים הקריבי בעקבות מחלה. כתוצאה מכך התרבו מאוד האצות ששימשו מזון לקיפודי הים, והגידול הלא מבוקר של האצות הוביל למותן של שוניות האלמוגים. ואצלנו: אוכלוסיית קווצי העור במפרץ אילת פחתה משמעותית בעשורים האחרונים, כשמנגד מינים מסוימים של קיפודי ים מהים האדום (אילת) הגיעו והתבססו באלפיהם לחופי הים התיכון – שתי תופעות המעוררות חשש להפרת האיזון האקולוגי לחופינו".

 

בנוסף לדבריו של ד"ר ברונשטיין יש לקווצי העור חשיבות כלכלית רבה, וחלקם נחשב למעדן יוקרתי בשוק בינלאומי שמגלגל כמיליארד דולר בשנה. אלו רק חלק מהסיבות לעניין ולעיסוק הנרחב בקווצי העור לאורך ההיסטוריה, ועד לימינו אנו.

 

ד"ר בורשטיין מתחת למים

 

המחקר הנוכחי הינו המקיף ביותר שנערך אי פעם על ההיסטוריה האבולוציונית של קווצי עור בכלל וקיפודי ים בפרט. את הממצאים הגנטיים שילבו החוקרים עם תיארוך מבוסס מאובנים - במטרה למפות בדיוק רב ככל האפשר את ההיסטוריה האבולוציונית של קווצי העור על ציר הזמן.

 

לטענת החוקרים הממצאים היו מפתיעים מאוד שכן הם מעידים על טעויות משמעותיות בתיארוך המקובל של מועדי הפיצולים (נקודות ההתמיינות של מינים) בעץ האבולוציוני. למעשה, המחקר העלה כי אירועים אבולוציוניים רבים בהיסטוריה של הקבוצה התרחשו עד 50 מיליון שנה מוקדם יותר מכפי שחשבו עד היום.

 

"העבודה שלנו מראה שקיפודי הים המודרניים החלו להתמיין למינים שונים לפני כ-300 מיליון שנים, ורבים מהם שרדו את אירוע ההכחדה 'הפרמי-טריאסי' שהתרחש לפני כ-252 מיליון שנה, שהוא הנרחב ביותר שידע כדור הארץ עד היום," מסביר ד"ר ברונשטיין. "באירוע זה, שהתרחש ככל הנראה כתוצאה משינויי אקלים קיצוניים בעקבות התפרצויות געשיות או פגיעת מטאור, הוכחדו כ-81% מכלל המינים הימיים וכ-83% מכל הסוגים שחיו אז על פני כדור הארץ. המשמעות היא שמרבית המינים שאנו מכירים כיום נוצרו לאחר אותו אירוע הכחדה דרמטי. לממצאים שלנו יש משמעות רבה לחקר האבולוציה בכלל, ולא רק לזו של קיפודי הים. הם מעידים שאפילו כאשר יש בידינו שפע של מאובנים ומחקר נרחב ביותר על הקבוצה, כמו במקרה של קיפודי הים, ההערכות עלולות לשגות בעשרות מיליוני שנים. זוהי תזכורת נוספת שעוד רב הנסתר על הגלוי במחקר המרתק של האבולוציה."

 

"גם בימינו אלה אנחנו מצויים בעיצומו של אירוע הכחדה נרחב, רק שהפעם פעילות האדם מהווה בו גורם מרכזי. לימוד מעמיק של אירועי הכחדה בעבר, הסיבות שהביאו להתרחשותם והמינים שהצליחו לשרוד אותם, עשוי לסייע לנו בהתמודדות עם ההכחדה הנוכחית. המחקר שלנו מראה שאנחנו ככל הנראה יודעים פחות משחשבנו. בפרק נוסף במחקר אנו מציעים שיטה שעשויה לצמצם את השגיאות בתיארוך המבוסס על שילוב של אנליזות גנטיות ומאובנים. למען עתידו של כדור הארץ, ועתיד המינים החיים עליו, כולל האדם, חשוב להמשיך ולחקור לעומק את תולדות היצורים המצויים בו, או במילה אחת – אבולוציה," מסכם ד"ר ברונשטיין.

מחקר

16.02.2022
המיקרופלסטיק מגביר פי 10 את רעילותם של מזהמים אורגניים בסביבה

מחקר חדש חושף שהרעילות המוגברת עשויה לגרום לפגיעה קשה במערכת העיכול ובבריאות האדם

  • הנדסה וטכנולוגיה
  • סביבה וטבע

כולנו מודעים לנזק העצום שיש לחלקיקי הפלסטיק על הסביבה ועל חיינו. מיקרופלסטיק הוא שם כללי לחומרי פלסטיק שמופיעים בתצורה של חלקיקים וסיבים זעירים בגודל של עשרות מיקרונים עד מילימטרים אחדים. הם נמצאים כמעט בכל מקום: במקווי מים, בקרקעות, במוצרי מזון, בבקבוקי מים, ואפילו בקרחונים בקוטב הצפוני. החוקרים מסבירים שכיוון שהפלסטיק אינו חומר טבעי, הוא מתפרק לאט מאד בטבע בתהליך שנמשך לעתים אלפי שנים, ובמסגרת תהליך זה נוצרים אותם מיקרופלסטיקים. לאורך התהליך, חלקיקי המיקרופלסטיק פוגשים מזהמים סביבתיים שנספחים על פני השטח של חלקיקי המיקרופלסטיק, וכצמד, הם עשויים להוות איום עבור בריאות הסביבה והאדם. מחקר חדש שנערך באוניברסיטת תל אביב חושף כעת ממצא נוסף מבהיל לא פחות: בסביבה ימית, המיקרופלסטיק סופח ומרכז אליו חומרים אורגניים רעילים ובכך מגביר את הרעילות שלהם פי 10. דבר זה עשוי להביא לפגיעה קשה בבריאותנו.

 

מגנט למזהמים סביבתיים

המחקר נערך בהובלת ד"ר אינס צוקר מבית הספר להנדסה מכנית בפקולטה להנדסה ע"ש איבי ואלדר פליישמן, ומביה"ס לסביבה ולמדעי כדור הארץ ע"ש פורטר בפקולטה למדעים מדויקים ע"ש ריימונד ובברלי סאקלר, ביחד עם הדוקטורנט אנדריי איתן רובין. המחקר פורסם לאחרונה בכתב העת היוקרתי Chemosphere.

 

במסגרת המחקר, בחנו החוקרים את כל התהליך שעובר המיקרופלסטיק, החל מהאינטראקציות שהוא מקיים עם מזהמים סביבתיים ועד לשחרור המזהמים ויצירת רעילות מוגברת. הם מצאו כי הספיחה של אותם מזהמים אורגניים על גבי המיקרופלסטיק מגבירה את הרעילות פי 10 וכן עשויה להביא לפגיעה קשה בבני האדם שיחשפו למזון ושתייה מזוהמים.

 

"במחקר זה הראינו שאפילו ריכוזים מאוד נמוכים של מזהמים סביבתיים, שאינם רעילים לאדם, הופכים לכאלה כאשר הם ספוחים על המיקרופלסטיק. הסיבה לכך היא שהמיקרופלסטיק מהווה מעין מגנט למזהמים סביבתיים, מרכז אותם על גבו, 'מסיע' אותם דרך מערכת העיכול שלנו, ומשחרר אותם בצורה מרוכזת באזורים מסוימים, ובכך גורם לרעילות מוגברת", מסבירה ד"ר צוקר.

 

"הצלחנו להראות לראשונה 'מסלול חיים' שלם של המיקרופלסטיק, מרגע השחרור שלו לסביבה, דרך ספיחה של מזהמים סביבתיים ועד לרעילות מוגברת באדם", מוסיף הדוקטורנט אנדריי איתן רובין. "כמויות הפסולת המושלכות לאוקיינוס מדי שנה הן עצומות. הדוגמה המוכרת ביותר היא 'אי הפלסטיק' באוקיינוס השקט, ששטחו גדול פי 80 משטחה של מדינת ישראל. אבל לא מדובר רק בבעיה מרוחקת. נתונים מראים כי חופי ישראל הם בין המזוהמים ביותר בפסולת מיקרופלסטיק. לכל אחד מחלקיקי המיקרופלסטיק שמופרשים באזורים הללו יש פוטנציאל נזק אדיר, שכן הם משמשים כפלטפורמה יעילה ויציבה לכל מזהם שיזדמן בדרכן להגיע אל החי והצומח שנמצא אי שם ביבשה".

 

מימין לשמאל: ד"ר עמית קומאר-סארקאר, ד"ר אינס צוקר והדוקטורנט אנדריי איתן רובין

 

סכנה מוחשית ומיידית

"גילינו כי באופן מפתיע למדי, שיכולת הספיחה של חלקיק מיקרופלסטיק מחומצן (התצורה של המיקרופלסטיק לאחר שעבר בלייה סביבתית), גבוהה משמעותית מחלקיק שאינו מחומצן. לאחר הטעינה של המיקרופלסטיק במזהמים הסביבתיים באמצעות מזון ומים מזוהמים, החלקיק הטעון עשוי להגיע למערכת העיכול. שם הוא משחרר את הרעלים בסמיכות לתאים של מערכת העיכול, ובכך מגביר את הרעילות של חומרים אלו. זוהי תזכורת כואבת נוספת להשלכות החמורות של זיהום הסביבה הימית והיבשתית בפסולת תעשייתית מסוכנת, שלצערנו רוויה בפלסטיק בעשרות השנים האחרונות. הסכנות אינן תאורטיות אלא מוחשיות מאי-פעם. אמנם יש לכך מודעות רבה, אך הצעדים המניעתיים בשטח עוד רחוקים מלהטביע חותם משמעותי".

פרופ' נועה שנקר מתחת למים

מחקר

28.12.2021
מה מעכב את המאבק בזיהום הפלסטיק בים?

היעדר סטנדרטיזציה עולמית גורם לריבוי שיטות ניטור שאינן מתואמות ומאטות את קצב ניקוי הים

  • מוזיאון הטבע
  • סביבה וטבע
  • רפואה ומדעי החיים

זיהום הפלסטיק גורם נזק עצום לבעלי החיים הימיים, שבולעים חלקיקים וחומרים רעילים ומסתבכים במוצרים וברשתות. בשל המורכבות והגיוון של זיהום הפלסטיק בים קיימות היום שיטות ניטור רבות ושונות. מחקר חדש של אוניברסיטת תל אביב קובע כי באמצעות האחדה (סטנדרטיזציה) כלל-עולמית של שיטות הניטור והמדידה ניתן לייעל את המאבק הבינלאומי בזיהום הפלסטיק בים. במסגרת המחקר, החוקרות ערכו סקירת ספרות של שיטות הניטור והמדידה המקובלות בעולם וממנה עולה כי זיהום הפלסטיק הינו מגוון ומורכב ביותר, כולל מגוון רחב של חומרים וחלקיקים, בצורות ובגדלים שונים, דבר המקשה על מדידה אחידה והערכה מדויקת. לכן חשוב במיוחד, לדבריהן, לייצר האחדה עולמית של שיטות הניטור, על מנת לאפשר השוואה וחילופי מידע, וכן פיתוח כלים יעילים עבור מקבלי החלטות.

 

גיוון עצום של זיהום הפלסטיק

המחקר נערך בהובלת גל ורד ופרופ' נועה שנקר מבית הספר לזואולוגיה בפקולטה למדעי החיים ע"ש ג'ורג' ס' וייז ומוזיאון הטבע ע"ש שטיינהרדט באוניברסיטת תל אביב. גל ורד חוקרת גם במסגרת המכון הבינאוניברסיטאי למדעי הים באילת. המאמר פורסם בכתב העת Current Opinion in Toxicology.

 

לדבריה של פרופ' שנקר, זיהום הפלסטיק, שמגיע כולו מהסביבה האנושית, מהווה סכנה גדולה ומיידית לסביבה הימית. כמות הפלסטיק שמגיעה לים רק הולכת וגדלה. כך לדוגמה, על פי סקר של המשרד להגנת הסביבה משנת 2013, כ-41% מנפח הפסולת המיוצרת בשנה על ידי תושבי ישראל הם פסולת פלסטיק, ומגפת הקורונה, שיצרה ביקוש אדיר לאמצעי הגנה ומוצרים חד-פעמיים למניעת הדבקה, הגבירה את הבעיה עוד יותר.

 

"פסולת הפלסטיק גורמת נזק לבעלי החיים הימיים בדרכים רבות: הם עלולים להסתבך במוצרים גדולים או לבלוע חלקיקים קטנים וחומרים כימיים, וכתוצאה מכך להיחנק, לגווע ברעב, או למות מהרעלה", מדגישה פרופ' שנקר. "המודעות לבעיה אמנם הולכת וגוברת, ועמה מתרחב גם המחקר בתחום, אך מאמצי ניטור הזיהום ומניעתו נתקלים בקשיים רבים, קודם כל בשל המורכבות והגיוון העצום של זיהום הפלסטיק בים".

 

איך דוגמים את כל הפלסטיק הזה?

החוקרות מסבירות שזיהום הפלסטיק בים כולל סוגים רבים ושונים של פלסטיק ומוצרי פלסטיק בצורות ובגדלים שונים, מרשתות ענק ועד חלקיקים ננומטריים, וכן קשת רחבה של תוספים כימיים. שיטות שונות לניטור, לדיגום ולזיהוי זיהום הפלסטיק מתייחסות לתכונות שונות של החומר הנדגם: מגודל הפריט או החלקיק, מקורו והשימוש שנעשה בו, דרך צורה וצבע, ועד להרכב כימי ותכונות פיזיקליות. במקרים רבים מתבצע הדיגום באמצעות רשת נגררת, כאשר הזיהום הנאסף תלוי בגודל החורים ברשת, וחלקיקים זעירים מזוהים באמצעות מגוון שיטות ספקטרוסקופיות ותהליכים כימיים במעבדה. בנוסף לשוני בשיטות הדיגום והזיהוי, קיים גם שוני ביחידות המשמשות לדיווח הריכוז שנמדד: החל במספר פריטי הפלסטיק ליחידת שטח וכלה במשקל החלקיקים לכל אורגניזם.

 

"הפערים הללו יוצרים בלבול וחוסר תקשורת בין העוסקים במלאכה ברחבי העולם, ומחבלים במאמץ לפעול יחדיו למען המטרה המשותפת של הפחתת הזיהום וסכנותיו. אנו זקוקים בדחיפות לשיטות ולמדדים אחידים וברי-השוואה לניטור, דיגום, זיהוי, מיון וכימות של זיהום הפלסטיק בים והשלכותיו", אומרת פרופ' שנקר.

 

דרושות שיטות כלל עולמיות

"ביצענו את הסקירה בעקבות קשיים בעבודת המחקר שלי, העוסקת בהשפעות של פלסטיק וכימיקלים שמקורם במוצרי פלסטיק על בעלי חיים בשונית האלמוגים באילת (המגוון הביולוגי הימי הגדול בישראל)", אומרת גל ורד ומסבירה "הפערים בשיטות הניטור והמדידה מקשים על שימוש בממצאים של חוקרים אחרים כמקור מידע או לצורכי השוואה. לדוגמה, רוב המדידות בעולם מתייחסות לדגימות שנלקחו מפני המים על ידי גרירת רשת, ואילו אני מבקשת לדעת אילו חומרים מגיעים ממש אל הקרקעית ואל בעלי החיים בשונית. סטנדרטיזציה תאפשר הערכות מדויקות והשוואות חיוניות בין זיהומי פלסטיק במקומות שונים בעולם. רק כך נוכל, כמדענים, להבין טוב יותר את השפעת הזיהום על מערכות אקולוגיות ובעלי חיים ימיים, למקסם את כוחו של המחקר, ולפתח כלים מתאימים עבור מקבלי החלטות."

 

"זיהום הפלסטיק בים הוא בעיה כלל עולמית, שדורשת שיתוף פעולה בינלאומי נרחב. בשורה התחתונה כולנו שואפים למקד את המאמץ ככל האפשר כדי להשיג תוצאות מיטביות. רבים, ואנחנו ביניהם, סבורים כי מוטב להתחיל באזורים הסמוכים לחוף שמושפעים באופן מיידי מפסולת הפלסטיק, אך כדי לבסס את ההנחה ולבנות אסטרטגיות יעילות לניהול זיהום הפלסטיק דרושה עוד עבודת מחקר רבה, וראשית כל נחוצה סטנדרטיזציה שתאפשר לכולנו, בכל העולם, לפעול יחדיו", מסכמת פרופ' שנקר.

מחקר

22.12.2021
לאורך 1.5 מיליון השנים האחרונות האדם הכחיד את בעלי החיים הגדולים ביותר בסביבתו

מחקר ראשון מסוגו סוקר את התפתחות הרגלי הציד של האדם הקדום מפילי הענק ועד לשרידותם של הצבאים הזריזים

  • מוזיאון הטבע
  • סביבה וטבע
  • רוח
  • רפואה ומדעי החיים

מחקר פרה היסטורי פורץ דרך של חוקרים באוניברסיטת תל אביב סוקר את התפתחות הרגלי הציד של האדם הקדום ב-1.5 מיליון השנים האחרונות - כפי שהיא משתקפת בבעלי החיים שצד ואכל. לטענת החוקרים בני האדם הקדומים בכל עת העדיפו לצוד את בעלי החיים הגדולים ביותר בסביבתם, אלה שהניבו את כמות המזון הגדולה ביותר תמורת המאמץ הקטן ביותר.

 

בדרך זו, משערים החוקרים, בני האדם הקדומים הכחידו שוב ושוב את בעלי החיים הגדולים, ובכל פעם עברו לבעל החיים הבא בתור בגודלו, מה שאילץ אותם לשכלל את טכנולוגיית הציד בהתאם. עוד טוענים החוקרים כי לפני כ-10,000 שנה, כשבעלי החיים היו קטנים מדי והציד אולי כבר לא 'השתלם', עבר האדם לביות בעלי חיים וצמחים שיספקו את צרכיו, ואולי משום כך התרחשה המהפכה החקלאית באזורנו בדיוק במועד הזה.

 

המחקר חסר התקדים בהיקפו נערך בהובלת פרופ' רן ברקאי וד"ר מיקי בן-דור מהחוג לארכיאולוגיה ותרבויות המזרח הקדום, פרופ' שי מאירי מבית הספר לזואולוגיה וממוזיאון הטבע ע"ד שטיינהרדט, וג'ייקוב דמביצר תלמיד מחקר של פרופ' ברקאי ופרופ' מאירי שהוביל את המחקר. המאמר פורסם בכתב העת היוקרתי Quaternary Science Review.

 

במסגרת המחקר, החוקרים ביצעו ניתוח סטטיסטי מקיף של נתונים על עצמות בעלי חיים מעשרות אתרים ארכיאולוגיים פרהיסטוריים בישראל ובסביבתה, ומצאו כי גודלם של בעלי החיים שסיפקו לאדם את מירב מזונו הלך ופחת בהדרגה – מפילי ענק שהיוו את עיקר בסיס התזונה לפני 1.5 מיליון שנה ועד לצבאים לפני כ-10,000 שנה. הממצאים, לטענתם, מציירים תמונה מאירת עיניים של האינטראקציה בין האדם לבעלי החיים בסביבתו לאורך מיליון וחצי השנים האחרונות.

 

ציד או שינויי אקלים?

פרופ' ברקאי מסביר כי ישנן שתי סוגיות עיקריות שמעסיקות את חוקרי הפרהיסטוריה בכל העולם: מה גרם להכחדות המוניות של בעלי חיים גדולים בעשרות ומאות אלפי השנים האחרונות – האם היה זה ציד-יתר בידי אדם, או אולי שינויי אקלים שפקדו את כדור הארץ? וכן, מה הניע את השינויים הגדולים – הן פיזיים והן תרבותיים - שעבר המין האנושי במהלך האבולוציה?

 

"לאור מחקרים קודמים, בנה הצוות שלנו השערה מקורית המקשרת בין שתי הסוגיות: אנו סבורים שבעלי חיים גדולים נכחדו בעקבות ציד-יתר בידי האדם, ושהשינוי בתזונה והצורך לצוד בעלי חיים שגודלם הלך וירד הם הגורם המניע בשינויים שעבר האדם." אומר פרופ' ברקאי. "במחקר הנוכחי ביקשנו לבחון את השערותינו לאור נתונים מחפירות שנערכו כאן באזורנו ומתייחסים לכמה מיני אדם לאורך תקופה ארוכה של 1.5 מיליון שנה."

 

פרופ' רן ברקאי

 

מוסיף ג'ייקוב דמביצר: "האזור בו אנו חיים, המכונה דרום הלבנט (ישראל, הרשות הפלסטינית, דרום מערב סוריה, ירדן, ולבנון) נחשב למעין 'מעבדה ארכיאולוגית', מכיוון שהוא עשיר מאוד בממצאים פרהיסטוריים מתקופה ארוכה במיוחד, ומספק מסד נתונים שאין באף מקום אחר בעולם. חפירות שהחלו כאן כבר לפני כ-150 שנה העלו עדויות לנוכחותם של בני אדם קדומים החל מההומו ארקטוס שהגיע לכאן לפני 1.5 מיליון שנה, דרך הניאנדרטלים שלא ברור מתי הגיעו, אך נעלמו מהאזור לפני כ-45,000 שנה, ועד אדם המודרני (כלומר אנחנו) שבא מאפריקה בכמה גלים, הראשון כנראה לפני כ-180,000 שנה."

 

במסגרת המחקר אספו החוקרים את כל הנתונים הקיימים בספרות אודות עצמות בעלי חיים שנמצאו באתרים ארכיאולוגיים מתוארכים באזור דרום הלבנט, מרביתם בישראל. החפירות, שבוצעו משנת 1932 ועד היום, סיפקו רצף ייחודי ברמה עולמית של ממצאים ממיני אדם שונים, על פני תקופה של 1.5 מיליון שנה. חלק מהאתרים כללו מספר שכבות מתקופות שונות, לעתים בפער של אלפי שנים בין שכבה לשכבה, ובסך הכול נכללו במחקר 133 שכבות מ-58 אתרים פרהיסטוריים, בהן זוהו אלפי שרידי עצמות של 83 מיני בעלי חיים. לאחר מכן חישבו החוקרים את הגודל הממוצע של בעלי החיים שעצמותיהם נמצאו בכל שכבה בכל אתר.

 

פרופ' מאירי מציין כי "בניגוד למחקרים אחרים, שהתבוננו בגודל בעלי החיים על פני טווחי זמן קצרים הרבה יותר, מחקר זה עקב אחר שינויים ברזולוציה גבוהה לאורך זמן רב. התוצאות היו מאירות עיניים: נצפתה ירידה מתמשכת ומשמעותית מאוד בגודל בעלי החיים שניצודו לאורך 1.5 מיליון שנה. כך לדוגמה, שליש מהעצמות שהותיר אחריו ההומו ארקטוס באתרים מוקדמים מאד, מלפני  כמיליון שנים, השתייכו לפילים ששקלו עד 13 טון – יותר מכפול מהפיל האפריקאי של ימינו – וסיפקו לאדם כ-90% ממזונו. המשקל הממוצע של בעלי החיים שצד האדם באותה עת היה שלושה טון. למעשה, עד לפני כחצי מיליון שנה נמצאו עצמות פילים כמעט בכל האתרים.

 

החל מ-400,000 שנה לפני זמננו, תקופה בה חיו כאן אבותיהם הקדומים של הניאנדרטלים וההומו ספיינס, היוו איילים את רוב בעלי החיים הניצודים, אך לצד שרידיהם נחשפו גם עצמות של בעלי חיים גדולים שמשקלם קרוב לטון, כמו בקר בר וסוסים. ולבסוף, באתרים של האדם המודרני, החל מ-50,000 שנה לפני זמננו, מהוות עצמות הצבאים – בעל חיים שמשקלו כ-30-20 ק"ג בלבד, כ-70% מהממצאים. שאר הממצאים באתרים מאוחרים אלה מורכבים מעצמות יחמורים (כ-20%) ולצידן שרידים של בעלי חיים קטנים יותר כמו ארנבות וצבים."

 

לשינויי האקלים הייתה השפעה מזערית

ג'ייקוב דמביצר: "השאלה הבאה ששאלנו היא מה גרם להיעלמותם של בעלי החיים הגדולים. תיאוריה נפוצה טוענת שהכחדת בעלי חיים נגרמה בעיקר על ידי שינויי אקלים, וכדי לבחון זאת אספנו נתוני אקלים שכיסו את התקופה כולה. חלקם קבעו את הטמפרטורה בתקופות שונות על פי רמתו של האיזוטופ חמצן 18. אחרים בחנו ערכי פחמן 13 שנלקחו ממערת שורק המקומית, המעידים על כמות המשקעים וסוגי הצמחייה – כלומר על הסביבה בה חיו בני האדם בכל תקופה. בדרך זו כיסינו מחזורי תקופות קרח ותקופות בין-קרחוניות רבות. מגוון ניתוחים סטטיסטיים שהשוו בין גודל בעלי החיים לבין האקלים, המשקעים והסביבה בכל תקופה, העלה שלאקלים ולשינויי האקלים הייתה השפעה מזערית, אם בכלל, על היכחדות בעלי החיים.

 

לדברי ד"ר בן-דור, "הממצאים מאפשרים לנו להעלות השערה מרתקת על התפתחות המין האנושי: בני האדם העדיפו תמיד לצוד את החיות הגדולות ביותר בסביבתם, עד שנכחדו או שמספרן ירד לרמה שאילצה את בני האדם לעבור לבעלי החיים הבאים בתור בגודלם. כתוצאה מכך, כל מין אנושי חדש שהופיע באזורנו נאלץ לצוד מיני בעלי חיים קטנים יותר מקודמו, כדי להשיג את אותה כמות מזון. לשם כך נדרש כל מין אנושי לפתח טכנולוגיות חדשניות ויעילות יותר. כך לדוגמה, ההומו ארקטוס הסתפק בחניתות כדי לתקוף פילים מטווח קצר , ואילו האדם המודרני פיתח חץ וקשת כדי לפגוע מרחוק בצבאים הזריזים שברחו מפניו."

 

פגיעה סביבתית משחר האנושות

מסכם פרופ' ברקאי: "אנו סבורים שהמודל שלנו רלוונטי לתרבות האנושית בכל מקום בעולם, וטוענים לראשונה שהירידה בגודל בעלי החיים היא היא הגורם המניע מאחורי השתכללות הטכנולוגיה האנושית. בסופו של דבר, יתכן שלפני כ-10,000 שנה באזורנו, בעלי החיים היו קטנים או נדירים מכדי לספק לאדם את מזונו, וייתכן שהדבר קשור להופעת החקלאות. בנוסף איששנו את ההשערה שהאדם הוא שגרם להיכחדות בעלי החיים הגדולים, ובמובן זה הוא שוב ושוב 'כרת את הענף שעליו הוא ישב'. ניתן להסיק, אם כן, שמאז ראשית ימי האדם אנו מחריבים את סביבתנו. עם זאת, מסתבר שהמין האנושי בתחכומו מוצא פתרונות לבעיות שהוא עצמו יצר - מחץ וקשת שאפשרו ציד מרחוק ועד למהפכה החקלאית, בעוד הסביבה תמיד משלמת את המחיר."

 

 

 

 

מחקר

07.12.2021
האם חסה ימית תחסל את הקורונה?

תגלית אקולוגית נגד נגיף הקורונה: חומר טבעי המופק מאצה ימית מונע הידבקות של תאים בנגיף הקורונה

  • מדעים מדויקים
  • סביבה וטבע

"היום כבר ברור שהחיסון נגד קורונה, על אף יעילותו הרבה, לא יוכל לעצור את התפשטות המגפה בכל העולם," מסביר ד"ר אלכס גולברג מבית הספר לסביבה ומדעי כדור הארץ ע"ש פורטר. "גם במדינות מתקדמות שרוב תושביהן מחוסנים, מבינים שכל עוד לא יימצא מענה למיליארדים שאין להם גישה לחיסון, צפוי הנגיף לפתח עוד ועוד וריאנטים, שעלולים להיות עמידים לחיסונים - והמלחמה בקורונה תימשך. מסיבה זו חשוב מאוד, למען האנושות כולה, למצוא פתרון זול ונגיש שיתאים גם לאוכלוסיות חלשות במדינות מתפתחות."

 

חסה ימית עם כוחות על

"לצורך זה, החלטנו במעבדה שלנו לבחון חומר שהפקנו במחקרים קודמים: אולוון (Ulvan), המופק מאצה ימית בשם אולווה (ulva), שנקראת גם 'חסה ימית' ומשמשת למאכל במקומות כמו הוואי וסקוטלנד. בעבר פורסם כי אולוון יעיל נגד נגיפים בחקלאות וגם נגד חלק מהנגיפים האנושיים, ואם הגעת הקורונה ביקשנו לבחון את פעילותו נגד נגיף הקורונה."

 

ואכן, חוקרי המעבדה בהובלת ד"ר גולברג מצאו כי חומר האולוון (ulvan) מונע הידבקות של תאים בנגיף הקורונה. לדברי החוקרים, "מדובר בחומר טבעי זול להפקה, שעשוי לסייע בפתרון בעיה חמורה: התפשטות הקורונה באוכלוסיות נרחבות, בעיקר במדינות מתפתחות, שאין להן גישה לחיסון – מצב הגובה קורבנות רבים ואף גורם ליצירה מואצת של וריאנטים חדשים. המחקר נמצא עדיין בשלביו המוקדמים, אך אנו מקווים שהתגלית תשמש בעתיד לפיתוח תכשיר נגיש ויעיל נגד הדבקה בקורונה."

 

במחקר השתתפו שי שפר, ארתור רובין ואלכסנדר צימודנוב ממעבדתו של ד"ר גולברג, פרופ' מיכאל גוזין מבית הספר לכימיה ומהמרכז לננו-מדע וננוטכנולוגיה באוניברסיטת תל אביב, וכן חוקרים מהאוניברסיטה העברית, מהמרכז הרפואי מאיר בכפר סבא, וממכון Southern Research באלבמה, ארה"ב. המאמר פורסם בכתב העת PeerJ .

 

אופטימיות זהירה

כדי לבחון את השערתם שבו החוקרים למעבדה בעיצומו של הסגר הראשון, גידלו אצות אולווה, הפיקו מהם את החומר אולוון, ושלחו אותו למכון Southern Research Institute באלבמה, ארה"ב, העוסק במחלות זיהומיות. החוקרים בארה"ב בנו מודל תאי לבדיקת פעילות החומר שהופק במעבדתו של פרופ' גולברג. התאים במודל נחשפו לנגיף הקורונה וגם לאולוון, ונמצא כי בנוכחות אולוון הנגיף אינו חודר לתאים. במילים אחרות: אולוון (בניגוד למיצויים מאצות נוספות שנבדקו) מונע את הדבקת התאים בנגיף הקורונה. לדברי החוקרים "הממצאים מעודדים מאוד, אך הם עדיין בבחינת 'סימני נפט' בלבד, ועבודה רבה עוד לפנינו. החומר הופק בהפקה גולמית, כך שהוא למעשה תערובת של חומרים טבעיים רבים, ועלינו לגלות איזה מהם הוא החומר שמונע את הדבקת התאים. לאחר מכן יש לבחון איך, אם בכלל, הוא פועל בבני אדם."

 

"במחקר מצאנו חומר טבעי, זול וקל להפקה, שמונע הדבקת תאים במעבדה בנגיף הקורונה. הממצאים שלנו מעוררים בשלב זה אופטימיות זהירה. בתרחיש האופטימי ביותר יוכל האולוון לשמש כפתרון לבעיה דחופה וכאובה: הגנה מפני קורונה למיליארדי בני אדם שאין להם גישה לחיסונים. בכך תימנע התפתחות של וריאנטים חדשים, דבר שיתרום בסופו של דבר לעצירת המגפה העולמית, שגבתה עד היום את חייהם של קרוב לחמישה מיליון בני אדם."

 

מחקר

24.11.2021
משבר האקלים הקדום שהפך אותנו מציידים נוודים לחקלאים יושבי קבע

שרידי צמחים סייעו לחוקרים לשחזר את האקלים בארץ ישראל בסיומה של תקופת הקרח האחרונה

 

  • מוזיאון הטבע
  • סביבה וטבע
  • רוח

מה גרם לנו, הישראלים שחיו פה לפני עשרות אלפי שנים, להניח את מקל הנדודים ואת כלי הציד ולהפוך לחקלאים מיושבים? מסתבר שמדובר במשבר אקלים שהתקיים בסוף תקופת הקרח האחרונה, לפני כ-10,000 עד 20,000 שנים. תיעוד חדש של שינויי אקלים דרמטיים בארץ ישראל, שמתבסס על זיהוי שרידי צמחים קדומים, שופך אור על המעבר הדרמטי. על רקע הדיונים בוועידת גלזגו, החוקרים סבורים כי הבנת התגובה של צמחיית האזור לשינויי אקלים דרמטיים שאירעו בעבר עשויה לסייע בשימור מגוון מיני הצומח באזורינו ובהערכות לאתגרי האקלים הנוכחיים והעתידיים.

 

המשבר שהצעיד את האנושות קדימה

המחקר נערך על ידי ד"ר דפנה לנגוט מהחוג לארכיאולוגיה ותרבויות המזרח הקדום ע"ש יעקב מ. אלקוב ומוזיאון הטבע ע"ש שטיינהרדט, פרופ' גונן שרון, ראש התוכנית לתואר שני בלימודי גליל במכללה האקדמית תל-חי וד"ר ראשיד שדאדי מומחה לאבולוציה ואקלים קדום, מאוניברסיטת מונפלייה בצרפת (Universite de Montpellier, CNRS-UM-IRD).

 

המחקר התבצע באתר הארכיאולוגי "מדרגות הירדן", השוכן לחופו של אגם החולה הקדום. ייחודו של האתר הוא בכך שבשכבותיו נוצרו תנאי שימור יוצאי דופן מהם ניתן ללמוד על הפעילות של תושבי המקום הקדומים, שעסקו בעיקר בדיג, וכן ניתן לזהות את הצמחים שצמחו באותן שנים (20-10 אלפי שנים טרם זמננו), בעמק החולה ובסביבתו. לדברי החוקרים, שינויי האקלים המשמעותיים שאפיינו את התקופה ובאו לידי ביטוי בהבדלים חדים בטמפרטורות ובפיזורם של המשקעים לאורך השנה, היו אחד הגורמים המשמעותיים שהשפיעו על המעבר להתיישבות קבע ולאורח החיים החקלאי. מחקרם פורסם לאחרונה בכתב העת המוביל  Quaternary Science Reviews.

 

האתר הארכיאולוגי "מדרגות הירדן", השוכן לחופו של אגם החולה הקדום

 

בפרק זמן זה של תקופת הקרח התרחשו שני תהליכים מרכזיים בהיסטוריה העולמית: מעבר מקבוצות של נוודים ליושבי קבע על רקע שינויי אקלים דרמתיים. פרופ' שרון, מנהל החפירות באתר מדרגות הירדן, מסביר: "בחקר הפרהיסטוריה מכונה תקופה זו התקופה האפיפליאוליתית. בראשיתה של התקופה היו מאורגנים האנשים בחבורות קטנות של ציידים לקטים הנודדים במרחב. ואז, סביב 15 אלף שנים לפני זמננו, אנו עדים לשינוי משמעותי באורחות החיים: הופעת ישיבת הקבע בכפרים ותהליכים דרמטיים נוספים המגיעים לשיאם בתקופה הבאה – הניאוליתית, שבה מתרחש השינוי המשמעותי ביותר בהיסטוריה האנושית – המעבר לאורך חיים חקלאי שעיצב את העולם כפי שאנו מכירים אותו היום".

 

ד"ר לנגוט, ארכאו-בוטנאית המתמחה בזיהוי שרידי צמחים, מתייחסת לתהליך הדרמטי השני בתקופה המדוברת - השינויים האקלימיים שהתרחשו באזורנו. "אומנם בשיאה של תקופת הקרח האחרונה, לפני כ-20 אלף שנה, ארץ ישראל לא הייתה מכוסה במעטה קרחוני כפי שקרה באזורים אחרים בעולם, אולם התקיימו בה תנאי אקלים שונים מהתנאים היום, שמאפייניהם המדויקים לא היו נהירים עד למחקר זה. המודל האקלימי שבנינו על סמך שיחזור בתנודות השתרעות מיני הצמחים מצביע כי עיקר השינוי האקלימי באזורינו התבטא בירידת טמפרטורה (עד 5 מעלות צלזיוס פחות מימינו), בעוד שכמויות המשקעים היו דומות להיום (פחותות ב-50 מ"מ לערך מן הממוצע השנתי).

 

ד"ר דפנה לנגוט

 

יודע חקלאי פיקח

ד"ר לנגוט מסבירה שבהמשך התקופה האפיפליאוליתית, כעבור 5,000 שנים (כ-15 אלף שנים לפני זמננו), ניכרת במודל השתפרות משמעותית בתנאי האקלים. עליה בשכיחותם של מיני עצים חובבי חום (כמו הזית, האלון המצוי והאלה) מורים על עליה בטמפרטורה ובכמות המשקעים.

 

בתקופה זו מופיעים באזורינו ראשוני האתרים השייכים לתרבות הנטופית ויתכן מאוד כי האקלים הנוח סייע להתפתחותה ושגשוגה של תרבות זו, בה מופיעים לראשונה בזירה הגלובלית יישובי קבע, מבנים בנויי אבן, מתקנים לאחסון מזון ועוד. 

 

השלב הבא במחקר עוסק בסוף התקופה האפיפליאוליתית, לפני כ 12-11 אלף שנה, הידועה בשם  הדרייאס הצעיר (Younger Drayas). זו תקופה של חזרה לאקלים קר ויבש כמו בתקופת הקרח, הגורמת למעין משבר אקלימי בכל רחבי העולם. לטענת החוקרים, עד למחקר זה לא היה ברור האם היה ביטוי לתקופה זו באזורינו ובאיזו מידה.

 

מעט גשם, אבל לאורך כל השנה

לדברי החוקרים, הממצאים העולים מראים כי התקופה התאפיינה בחוסר יציבות אקלימית, בתנודתיות רבה ובירידה משמעותית בטמפרטורות. עם זאת, בשחזור המשקעים נצפתה תופעה מפתיעה: כמויות הגשם הממוצעות המשוחזרות היו פחותות מהיום רק במעט, אולם הם היו מפוזרים על פני כל השנה, כולל גשמי קיץ.

 

לטענתם, פיזור כזה סייע להתרחבותם ושגשוגם של מיני צמחים חד-שנתיים ועשבוניים. הלקטים שחיו בתקופה זו ניצבו כעת בפני מגוון נרחב וזמין של צמחים הניתנים לליקוט במשך כל השנה. מגוון זה איפשר להם היכרות מעמיקה עם הצמחים, רגע לפני ביותם. החוקרים סבורים כי ממצאים אלו תורמים להבנה חדשה של השינויים הסביבתיים ערב המעבר לחקלאות וביות בעלי החיים.

 

"מחקר זה תורם לא רק בהבנת הרקע הסביבתי לתהליכים הרי-גורל בהיסטוריה האנושית, כגון ראשית התיישבות הקבע והמעבר לחקלאות, אלא גם מספק מידע בנוגע להיסטוריה של צמחיית האזור ותגובתה לשינויי האקלים בעבר. אין ספק כי מידע זה עשוי לסייע בשימור מגוון המינים ובהערכות לאתגרי האקלים הנוכחיים והעתידיים", מסכמת ד"ר לנגוט.

 

שכבות של ידע נחשפות. מעבודת המחקר ב"מדרגות הירדן"

מחקר

05.09.2021
אצות שגדלות בסמיכות לשפכי הנחלים יכולות לשמש כ"מתקן טיהור טבעי"

מחקר של אוניברסיטאות תל אביב וברקלי: חוות לגידולי אצות בשפכי נחלים מקטינות מאוד את ריכוזי החנקן ומונעות זיהום סביבתי

  • הנדסה וטכנולוגיה
  • סביבה וטבע

חנקן הוא דשן הכרחי לחקלאות יבשתית, אבל הוא בא עם תג מחיר סביבתי. ברגע שהחנקן מגיע לים הוא מתפזר אקראית ופוגע במערכות אקולוגיות שונות. כתוצאה מכך, המדינה מוציאה היום הרבה כסף על טיפול בריכוזי חנקן במים, ויש הסכמים בינלאומיים שמגבילים העמסת חנקן בימים, כולל בים תיכון.

 

מחקר חדש של אוניברסיטת תל אביב ואוניברסיטת ברקלי מציע מודל, ולפיו הקמת חוות לגידול אצות בסמיכות לשפכי הנחלים מקטינה מאוד את ריכוזי החנקן בנחל ומונעת זיהום סביבתי בנחלים ובימים. במסגרת המחקר, החוקרים בנו מודל של חוות אצות גדולה לגידול אצה חסנית ים תיכונית בסמיכות לשפך נחל אלכסנדר, מאות מטרים מהים הפתוח. נחל אלכסנדר נבחר משום שהוא מזרים חנקן מזהם מהשדות הסמוכים ומהיישובים במעלה הזרם לים התיכון. הנתונים עבור המודל נאספו במשך שנתיים מגידולים מבוקרים ומגידול במי ים.

 

המחקר נערך בהובלת הדוקטורנט מירון צולמן, בהנחיה משותפת של פרופ' אלכסנדר גולברג מבית הספר למדעי הסביבה ומדעי כדור הארץ ע"ש פורטר ושל פרופ' אלכסנדר ליברזון מבית הספר להנדסה מכנית באוניברסיטת תל אביב. המחקר נערך בשיתוף פרופ' בוריס רובינסקי מהפקולטה להנדסה מכנית באוניברסיטת ברקלי. המחקר פורסם בכתב העת היוקרתי Communications Biology.

 

"המעבדה שלי חוקרת תהליכים בסיסיים ומפתחת טכנולוגיות עבור חקלאות ימית", מסביר פרופ' גולברג. "אנחנו מפתחים טכנולוגיות לגידול אצות בים כדי לקבע פחמן ולמצות מהן חומרים שונים כמו חלבונים ועמילנים, במטרה לייצר את התוצרת החקלאית גם בים. במחקר הראנו שאם מגדלים את האצות בהתאם למודל שפיתחנו, בסמיכות לשפי הנחלים, הן יודעות לספוג את החנקן כך שיתאים לתקנים הסביבתיים, למנוע את התפזרותו במים ובכך לנטרל את הזיהום הסביבתי. בדרך זו, אנחנו למעשה מייצרים מעין "מתקן טיהור טבעי" שיש לו גם ערך אקולוגי משמעותי וגם ערך כלכלי, שכן ניתן למכור את האצות כביומסה לשימוש האדם.

 

גם רווחיות וגם ידידותיות לסביבה

החוקרים מוסיפים כי המודל המתמטי מצליח לנבא את תפוקות החוות ולקשור את תפוקת האצות והרכבן הכימי לריכוז החנקן בנחל. "המודל שלנו מאפשר לחקלאים ימיים, וגם לגופי ממשל וסביבה, לדעת מראש מה תהיה ההשפעה ומה יהיו התוצרים של חוות אצות גדולה – לפני שמקימים את החווה בפועל", מוסיף מירון צולמן. "בזכות המתמטיקה אנחנו יודעים לעשות את ההתאמות גם לחוות גידול גדולות ולמקסם את התועלת הסביבתית, לרבות ייצור כמויות החלבון הרצויות לנו מבחינה חקלאית".

 

"צריך להבין שכל העולם הולך לכיוון האנרגיה הירוקה, ואצות ים יכול להיות מקור משמעותי", מוסיף פרופ' ליברזון, "ובכל זאת אין היום חווה אחת עם היכולת הטכנולוגית והמדעית שהוכחנו. החסמים כאן הם גם מדעיים: אנחנו לא באמת יודעים מה תהיה ההשפעה של חווה ענקית על הסביבה הימית. זה כמו לעבור מגינת ירק ליד הבית לשדות אינסופיים של גידול חקלאי תעשייתי. המודל שלנו מספק כמה מהתשובות, בתקווה לשכנע את מקבלי ההחלטות שחוות כאלה יהיו גם רווחיות וגם ידידותיות לסביבה. ואפשר גם לדמיין תרחישים עוד יותר מרחיקי לכת. למשל, אנרגיה ירוקה. אם היינו יודעים לנצל את קצבי הגידול לאנרגיה באחוזים טובים יותר, היה אפשר לצאת לשיט של שנה עם קילוגרם אצות, לא להזדקק לדלק נוסף מעבר לייצור הביומסה בסביבה ימית".

 

"החיבור המעניין שאנחנו מציעים כאן הוא גידול אצות על חשבון הטיפול בחנקן", מסכם פרופ' גולדברג. "בעצם פיתחנו כלי תכנוני לבניית חוות של אצות בשפכי נחלים, שיאפשר גם לטפל בבעיה הסביבתית וגם להפיק תועלת כלכלית. אנחנו מציעים תכנון של חוות לגידול אצות בזרימות של נחלים עם הרבה חנקן מחקלאות, כדי לשקם את הנחל ולמנוע מהחנקן להגיע לים וגם כדי לגדל את האצות עצמן למאכל. באופן הזה החקלאות הימית משלימה את החקלאות היבשתית".

 

אופיר ענבר ומי אטמוספרה תל אביביים

מחקר

23.06.2021
האוויר של תל אביב ראוי לשתייה

מים שהופקו מהאוויר שברחבי העיר הסואנת נמצאו ראויים לשתייה

 

  • סביבה וטבע

אין עשן בלי אש, כסף לא גדל על העצים אבל מים אפשר להפיק מ...אוויר! מחקר ראשון מסוגו בעולם שנערך באוניברסיטת תל אביב מצא כי מים שהופקו מהאוויר בלב העיר תל אביב, עמדו בכל תקנות מי השתייה המחמירות של מדינת ישראל ושל ארגון הבריאות העולמי. האם סוף סוף נמצא הפתרון למחסור במי שתייה בעולם?

 

מים לשתייה כמו אוויר לנשימה

על פי החוקרים, חשיבה מחוץ לקופסה ופיתוח טכנולוגיות חדשות לייצור מי שתייה הכרחיים לפתרון המחסור העולמי ההולך ומחריף במי שתייה ראויים. לדבריהם, אטמוספרת כדור הארץ היא מקור מים עצום ומתחדש: היא מכילה מיליארדי טונות של מים ש-98% מהם נמצאים במצב צבירה גזי, כלומר אדי מים שעשויים להפוך למי שתייה.

 

במחקר, שנערך על ידי צוות מומחים מהמעבדה להידרוכימיה בבית הספר לסביבה ולמדעי כדור הארץ ע"ש פורטר, בהובלת הסטודנט למאסטר אופיר ענבר ובהנחיית פרופ' דרור אבישר, בדקו החוקרים באמצעות מתקן ייעודי של חברת ווטרג׳ן הישראלית את איכות המים, שהופקו מאדי המים שבאטמוספירה העירונית המתאפיינת בתעשייה ובבנייה מסיבית, ומצאו כי הם תקינים וראויים לשתייה.

 

עוד השתתפו במחקר פורץ הדרך צוות המחקר והפיתוח של חברת ווטרג'ן, פרופ' אלכסנדרה צ'​ודנובסקי וחוקרים מובילים מגרמניה. תוצאות המחקר פורסמו בשני כתבי עת מובילים: Science of The Total Environment ו-Water.

 

מים בטעמים של רוח

"זהו המחקר הראשון בעולם שבוחן את זיהום האוויר מזווית אחרת: השפעתו על מי השתייה המופקים מהאוויר", מסביר אופיר ענבר. "במכוון לא התקנו במכשיר המחקרי כל מערכת סינון וטיפול, כלומר שהמים שהופקו הם המים שהתקבלו מהאוויר".

 

החוקרים ביצעו במסגרת המחקר מגוון רחב של אנליזות כימיות מתקדמות, ומצאו ברוב המוחלט של המקרים, בעונות שונות ובשעות שונות, כי המים שהופקו מהאוויר בלב תל אביב היו בטוחים לשתייה. בנוסף, בעזרת מגוון טכנולוגיות חדשניות לניטור הרכב האטמוספירה ושימוש בשיטות סטטיסטיות מתקדמות, הצליחו החוקרים לקשר לראשונה באופן כמותי בין המסלול שהאוויר עובר בימים שלפני הגעתו לנקודת הפקת המים לבין ההרכב הכימי של מי הטל.

 

"המחקר הראה שכיווני הרוח משפיעים מאוד על איכות המים. כך למשל, כשהרוח מגיעה מהמדבר אנחנו מוצאים יותר סידן וגופרה במים, כלומר שיירים של אירוסולים של אבק מדברי במים. לעומת זאת, כשהרוח מגיעה מכיוון הים אנחנו מוצאים ריכוזים גבוהים יותר של כלור ונתרן שמקורם בים", מסביר אופיר. "בנוסף, מצאנו שניתן לזהות במים את המקורות הרחוקים שממנו הגיע האוויר לנקודת הפקת המים. למשל, מים שהופקו מאוויר שהגיע מאזור הסהרה שונים בהרכבם ממים שהופקו מאוויר שהגיע מאזור אירופה".

 

תל אביב. עכשיו גם מקור למים נקיים?

 

כדאי לשדרג במנת ויטמינים ומינרלים

החוקרים מציינים כי איכות המים מושפעת גם מזיהום אנתרופוגני (השפעות של פעילות האדם על הטבע), שמקורו בתחבורה ובתעשייה. "בעזרת שיטות מתקדמות מצאנו קשר ישיר בין ריכוזי אמוניה, תחמוצות חנקן וגופרית דו-חמצנית באוויר לבין ריכוז תוצרי הפירוק שלהם במים. מצאנו במים ריכוזים נמוכים של נחושת, אשלגן ואבץ, שמגיעים ככל הנראה ממקורות זיהום מעשי ידי אדם", אומר ענבר.

 

"מבחינה מחקרית, הקישור הכימי שערכנו בין הפרמטרים המטאורולוגיים להרכב המים מאפשר לראשונה לחקור את האטמוספירה באמצעות המים המופקים ממנה. מבחינה סביבתית, הקישור הזה מאפשר לנו לדעת אילו מינרלים יש להוסיף למים שהופקו מאוויר, כדי לספק מי שתייה איכותיים לתושבים. ככלל, מצאנו שבמי שתייה מאוויר אין מספיק סידן ומגנזיום, ושמוטב להוסיף אותם למים כפי שמוסיפים למי שתייה מותפלים בחלק מהמדינות".

 

מים זמינים וזולים

חלק משמעותי מהמים שאנו שותים היום בישראל הם מי ים מותפלים. לדברי ענבר, הפתרון הזה חלקי בלבד ולא יכול לספק מי שתייה לרוב מוחלט של אוכלוסיית העולם. "בכדי להתפיל מי ים צריך ים, ולא בכל מקום בעולם קיימת גישה לים", הוא אומר. "יש לזכור כי אחרי ההתפלה צריך לבנות תשתית שלמה שתוביל את המים המותפלים מקו המים ליישובים השונים, ובחלקים נרחבים מהעולם אין את האמצעים ההנדסיים והכלכליים לבנות ולתחזק תשתית כזאת".

 

"לעומת זאת, מים מהאוויר אפשר להפיק בכל מקום, ללא צורך בתשתית הובלה יקרה ומבלי להתחשב בכמות המשקעים. מבחינה כלכלית, ייצור מים מהאוויר משתלם יותר ככל שהטמפרטורות והלחות גבוהות יותר. החשש היה שמים שיופקו מאוויר בלב אזור עירוני לא יהיו ראויים לשתייה והוכחנו שזה לא נכון", מסכם ענבר. "בימים אלה אנחנו מרחיבים את המחקר לאזורים נוספים בישראל, בהם מפרץ חיפה ואזורים חקלאיים, כדי לחקור לעומק את השפעתם של מזהמים שונים על איכות מים המופקים מהאוויר".

 

יצוין כי מכשיר להפקת מים מהאוויר עם מערכות לטיהור וטיפול במים כבר נמצא במספר רב של מדינות בעולם, ומספק מי שתייה איכותיים לתושבים באזורי מצוקה.

מחקר

25.05.2021
נשטפים בגשם

הקשר בין הגשם לכמות החלקיקים באוויר שמעודדים התעבות טיפות

  • סביבה וטבע

גשמים ואירוסולים ממלאים תפקידים מרכזיים במערכת האקלים של כדור הארץ ומשפיעים באופן מהותי על חיינו. האירוסולים הם חלקיקים מוצקים שנמצאים באוויר כמו אבק, זיהום אוויר, חלקיקי צמחים, חלקיקי מלח וכו', שפועלים כגרעיני התעבות לאדי מים ויכולים להשפיע באופן משמעותי על היווצרות עננים ועל תהליכי המשקעים. אחד הנושאים הנחקרים היום בתחום איכות הסביבה הוא כיצד האירוסולים משפיעים על משקעים ולהיפך: כיצד הגשם משפיע על כמות האירוסולים שבאוויר. מחקר חדש של אוניברסיטת תל אביב זיהה לראשונה קשר בין השניים: החוקרים זיהו כי מהרגע שבו מתחיל לרדת גשם חלה ירידה מובהקת בכמות האירוסולים באוויר, שמגיעה לערכים מינימליים כעבור שעתיים וחצי, ומיד לאחר מכן התהליכים הפיזיקליים האחראים על עלייה בריכוזי החלקיקים שבאוויר הופכים להיות דומיננטיים. נתונים אלה ישמשו מדענים ככלי למידול של שינויי אקלים.

 

ישראל כמקום מפגש לאירוסולים

נושא האירוסולים מעסיק מאוד את המדענים והמדעניות בכל הקשור להתמודדות עם משבר האקלים. זריעת עננים (נושא שמדינת ישראל עוסקת בו כמעט מיום הקמתה), היא דוגמא להשפעה של אירוסולים על כמות המשקעים. אחת המשימות של האסטרונאוט אילן רמון ז"ל בחלל הייתה להבין טוב יותר את ההשפעה של החלקיקים על האקלים ועל העננים בפרט. בנוסף, ההקשר החשוב של מחקרים בנושאים אלו הוא ההשפעה של העלייה בכמות האירוסולים שנצפית באיזורים רבים בעולם על ההתחממות הגלובלית, קרינת השמש ושינוי האקלים העולמי.

 

על פי פרופ' אלפרט מבית הספר לסביבה ומדעי כדור הארץ ע"ש פורטר וממובילי המחקר, "מבחינה גיאוגרפית, ישראל נמצאת במיקום מיוחד בכדור הארץ שאליו מתנקזים חלקיקים רבים הן מאיזור מדבר הסהרה והן מהתעשייה המזהמת של מזרח אירופה, מה שמשפיע בסופו של דבר, על הבריאות של כולנו". לדבריו, "גם ביום 'נקי', בכל ס"מ מעוקב ישנו ריכוז של מאות חלקיקים באוויר וביום מזוהם הריכוז יכול להגיע לאלפי חלקיקים".

 

במסגרת המחקר, החוקרים זיהו כי מהרגע שבו מתחיל לרדת גשם מתרחשת ירידה מקסימלית של אירוסולים באוויר שנמשכת עד כשעתיים וחצי (בין 140-160 דקות), ואחריהן כמות החלקיקים מתחילה לעלות חזרה ומתגברת מסיבות שונות. הזיהוי נעשה באמצעות 10 תחנות מדידה בישראל ובקליפורניה, אשר מודדות בו-זמנית הן את כמות המשקעים והן את כמות החלקיקים.

 

המחקר נערך בהובלת החוקרים פרופ' פינחס אלפרט, חיים שפיר ואמילי אלחכם מבית-הספר לסביבה ומדעי כדור הארץ ע"ש פורטר באוניברסיטת תל-אביב, ופורסם לאחרונה בכתב העת היוקרתי Geophysical Research Letters.

 

תרומה למודלים אקלימיים

"במחקר שביצענו רואים בבירור קשר מאוד חזק בין גשם לריכוז אירוסולים ולראשונה הצלחנו למדוד אותו", אומר פרופ' אלפרט. "אלה נתונים שעד כה לא היו ידועים, ולכן נדרש בדחיפות מחקר מקיף של התהליכים הפיזיקליים החסרים במודלים המפותחים כיום במרכזים רבים בכל העולם, לשם הבנה טובה יותר של ההשפעות על התחממות כדור הארץ".

 

החוקרים מדגישים שהמשמעות של הנתונים והגילויים הללו עדיין לא ברורה דיה ומחייבת בדיקה באמצעות מדידות נוספות נרחבות בעולם. רק לאחר מכן ניתן יהיה להוסיף את המידע שנחוץ מאוד ואף חסר במודלים האקלימיים הקיימים.

 

"תוצאות המחקר ממחישות את החשיבות במדידת אירוסולים וגשם בו זמנית בסמוך לקרקע, ומציגות את הצורך בניטור משולב", מוסיפה החוקרת אמילי אלחכם. "אחת התרומות הגדולות של המחקר היא למודלים של שינוי האקלים. למעשה, הוא יהווה כלי למדענים, ייתן להם זווית חדשה ויקדם את המחקר בנושא".

 

אצטלן מהמין Polycarpa mytiligera (צילום: טל זקין)

מחקר

26.04.2021
מאחד יוצאים שלושה

נמצא בעל חיים שמסוגל לחדש את כל איבריו, אפילו אם מחלקים את גופו לשלושה חלקים

  • מוזיאון הטבע
  • סביבה וטבע

תגלית יוצאת דופן במפרץ אילת: חוקרות מאוניברסיטת תל אביב גילו מין של אצטלן, בעל חיים ימי ונפוץ במפרץ אילת, המסוגל לחדש את כל איבריו, אפילו אם מחלקים אותו לשלושה חלקים. בקרב בעלי החיים חסרי החוליות, נחשב האצטלן לקרוב ביותר אלינו, בני האדם, מבחינה אבולוציונית. המחקר נערך בהובלת פרופ' נועה שנקר, פרופ' דורותה הושון-פופקו וטל גורדון מבית הספר לזואולוגיה בפקולטה למדעי החיים ע"ש ג'ורג' ס' וייז ומוזיאון הטבע ע"ש שטיינהרדט.

 

משלים את החסר

ישנם מאות מינים של אצטלנים, והם נמצאים בכל האוקיאנוסים והימים. כל מי שאי פעם פקח עיניים מתחת למים ראה אצטלנים מבלי לדעת, כיוון שהם לרוב מסווים את עצמם כגבשושיות על פני הסלעים ולכן קשה לזהותם.

 

"האצטלן הוא אורגניזם פשוט בעל שני פתחי גוף: כניסה ויציאה", מספרת טל גורדון, שהמחקר החדש היה חלק מעבודת הדוקטורט שלה. "בתוך הגוף יש איבר מרכזי שדומה למסננת פסטה. האצטלן שואב את המים דרך פתח הכניסה, המסננת מסננת את חלקיקי המזון שנשארים בגוף, והמים הנקיים יוצאים מפתח היציאה. עם זאת, לאצטלן יש גם מערכות מורכבות כמו מערכת עיכול, מערכת עצבים ולב. בקרב בעלי החיים חסרי החוליות, הם נחשבים לקרובים ביותר אלינו מבחינה אבולוציונית".

 

"מדובר בתגלית מסעירה, שכן זהו בעל חיים השייך למערכת המיתרניים - בעלי חיים עם מיתר גב - הכוללת גם אותנו היונקים", מסבירה פרופ' נועה שנקר. "יכולת חידוש איברים נפוצה בעולם החי, וגם בקרב מיתרניים ניתן למצוא בעלי חיים המחדשים איברים כמו השממית, שיודעת לבנות זנב חדש. אבל עד כה לא נתקלנו בכאלה שמחדשים מערכות גוף שלמות. כאן מצאנו בעל חיים מיתרני, שיכול לחדש את כל איבריו אפילו אם מפרידים אותו לשלוש חתיכות, כך שכל חתיכה יודעת בדיוק איך להשלים את כל מערכות הגוף החסרות ובזמן קצר".

 

בעל החיים במחקר החדש הינו אצטלן מהמין Polycarpa mytiligera, הנפוץ מאד בשונית האלמוגים באילת. ממצאי התגלית המפתיעה התפרסמו בכתב העת המוביל Frontiers in Cell and Development Biology.

 

ישנם מאות מינים של אצטלנים בכל האוקיאנוסים והימים. טל גורדון ואצטלנים במפרץ אילת. צילום: טל זקין

 

ממציא את עצמו מחדש

מחלקת האצטלנים מפורסמת ביכולת הרגנרציה שלה, אלא שעד כה היכולות הללו זוהו בעיקר ברבייה אל-מינית. מעולם לא התגלתה קודם לכן יכולת רגנרציה גבוהה כל כך בבעל חיים מיתרני שמתרבה ברבייה מינית בלבד.

 

"ישנם מינים של אצטלנים המבצעים רגנרציה פשוט כדי להתרבות", אומרת גורדון. "אלו הם מינים בעלי אורח חיים מושבתי: פרטים רבים זהים המקושרים ביניהם. הם משכפלים את עצמם כדי לגדול. לעומת זאת, האצטלן מאילת, Polycarpa mytiligera, הוא אורגניזם בעל אורח חיים יחידאי, סוליטרי, ללא יכולת רבייה אל-מינית, בדומה לבני האדם".

 

"במחקרים קודמים הראינו שמין זה מסוגל לחדש את מערכת העיכול שלו ואת אזור פתחי הכניסה והיציאה תוך מספר ימים בודדים, אלא שאז רצינו לראות האם הוא מסוגל לחדש את כל מערכות גופו. לקחנו מספר פרטים מאילת וחילקנו לשני חלקים, שבלי בעיה השלימו את החלק החסר. בניסוי לאחר מכן חילקנו כמה עשרות פרטים לשלושה חלקים, שהותירו חלק גוף ללא מרכז עצבים, לב וחלק ממערכת העיכול. ובניגוד לציפיות, לא זאת בלבד שכל חלק שרד את החיתוך כשלעצמו, כל האיברים התחדשו בשלושת החלקים. במקום אצטלן אחד נוצרו שלושה. זה מפתיע מאוד. מעולם לא התגלתה יכולת רגנרציה כזאת בקרב מינים יחידאים שמתרבים ברבייה מינית, בשום מקום בעולם".

 

פרופ' שנקר מסכמת: "משחר האנושות בני האדם מרותקים ליכולת לחדש איברים פגועים או חסרים. רגנרציה היא יכולת מופלאה שיש לנו במידה מאד מוגבלת, והיינו רוצים להבין איך היא עובדת כדי לנסות וליישם אותה גם בגוף שלנו. כל אחד שמכניס את הראש למים עם מסכה במפרץ אילת יכול למצוא את האצטלן המסקרן הזה, אשר יתכן כי נוכל להסיק ממנו לגבי תהליכים של חידוש רקמות שיכולים לסייע למין האנושי".

מחקר

21.01.2021
כוחם של מדבריות

מחקר חדש מציג תחזית קודרת באשר לשינויי האקלים במזרח התיכון שמאיימים על יציבותו ושלמותו

  • חברה
  • סביבה וטבע

מחקר חדש של פרופ' דן רבינוביץ מהחוג לסוציולוגיה ואנתרופולוגיה של אוניברסיטת תל אביב קובע כי אזור המזרח התיכון צפוי לעבור שינויי אקלים קיצוניים במיוחד, שעשויים לגרום למלחמות אזרחים (ובין מדינות) הרסניות שיאיימו על שלמותו של האזור כולו.

 

המחקר עוסק במזרח התיכון בהגדרתו הרחבה ביותר – 24 מדינות השוכנות בין אירן במזרח, מרוקו במערב, תורכיה בצפון ותימן בדרום. בין היתר הוא דן בהשפעת ההתחממות הגלובלית על החקלאות המספקת את מזוננו, וצופה באילו אזורים יעלו הטמפרטורות במידה כזאת שלא ניתן יהיה לחיות בהם, היכן יתמעטו הגשמים עד כדי מצוקת מים חריפה, וכיצד ישפיעו כל אלה אל תהליכים חברתיים, פוליטיים וכלכליים באזורנו."

 

בספרו 'כוחם של מדבריות' (The Power of Deserts), שיצא לאור בהוצאה היוקרתית של אוניברסיטת סטנפורד, דן פרופ' רבינוביץ בסוגיית אי-השוויון האקלימי במזרח התיכון, שלדבריו, צפוי להיות דרמטי במיוחד בשל שינויי האקלים הקיצוניים, ורווי בעימותים בין מדינות ואוכלוסיות שונות. "העובדה היא שהמדינות המתקדמות ועתירות הטכנולוגיה (לדוגמה ישראל וסעודיה) מייצרות את מרבית גזי החממה הגורמים לשינויי האקלים, אך בסופו של דבר יהיו להן האמצעים להגיב ולהגן על תושביהם מפני ההשלכות; בעוד שדווקא שכנותיהן העניות והנחשלות (כמו ירדן ותימן), שתורמות מעט מאוד למשבר האקלים, יהיו הסובלות העיקריות ממנו - אף על פי שתנאי האקלים במדינות הצמודות זו לזו יהיו דומים. פערים אלו עשויים ליצור מתיחות עזה בין המדינות השונות, שעשויה להגיע עד כדי מלחמות קשות.

 

בנוסף, פרופ' רבינוביץ סבור ששינויי האקלים צפויים לגרור הגירת אוכלוסיות מאזורים שונים: "התמוטטות של אזורים חקלאיים תגרום להגירת מיליוני פליטים למקומות שלא יוכלו לקלוט אותם, תרחיש שעלול להוביל למתחים בין קבוצות, לאי-יציבות פוליטית ואף למלחמות אזרחים." כדוגמה הוא מביא אירועים מן העבר, שהתרחשו בסוריה, בסודן ובדארפור, ואומר כי שינויי האקלים העתידיים עלולים להניע התרחשויות דומות בקנה מידה נרחב הרבה יותר. "במזרח התיכון יש הרבה מדינות עניות שכלכלתן תלויה בחקלאות, עם שסעים אתניים משמעותיים, המועדות לתהליכים הרסניים מסוג זה," הוא מתריע.

 

מתור הזהב השחור לעידן האנרגיה הסולרית

חלקו האחרון של הספר מוקדש באופן ספציפי לשש מדינות הנפט של המפרץ הפרסי: סעודיה, כוויית, בחריין, איחוד האמירויות, עומאן וקטאר. לדברי פרופ' רבינוביץ, "בעידן הנפט של 70 השנים האחרונות צברו מדינות אלה עושר אגדי, אך סופו של 'תור הזהב השחור' כבר מסתמן באופק. מחירי הנפט יורדים בהתמדה, בין היתר מפני שהעלות של ייצור חשמל מאנרגיה חלופית, ובעיקר מאנרגיה סולרית, צנחה בעשור האחרון ב-90%, והשימוש בה הפך לתחרותי מבחינה כלכלית. לכך יצטרפו בקרוב גם המכוניות החשמליות שאינן זקוקות לדלקים פוסיליים. בנוסף, מדינות אלה שוכנות באחד המקומות החמים בעולם, עם קצב התחממות גבוה במיוחד כתוצאה משינויי האקלים. למעשה, החל מאמצע או סוף המאה ה-21 יהיה קשה מאוד לקיים חיים במקומות כמו דובאי, אבו-דאבי ושכנותיהן, והדבר עשוי לערער עוד יותר את יציבות האזור כולו. מחקרים מראים כי אל מול כל האתגרים האלה אין למדינות הנפט של המפרץ הפרסי מענה אפקטיבי, נכון להיום."

 

לסיכום, פרופ' רבינוביץ סבור שכדי לצלוח את המעבר לעידן החדש, חייבות מדינות הנפט לבצע שינוי תפיסתי עמוק, להשתמש בעושר הרב שצברו ולהשקיעו בטכנולוגיות של אנרגיה סולרית – הן במדבריות הסמוכים לבית והן ברחבי העולם. "מכיוון שאין עדיין טכנולוגיה יעילה לצבירת אנרגיית השמש ולשינועה הרחק ממקום ייצורה, מומלץ להשקיע בעיקר בפרויקטים סולריים בצפון אפריקה ובדרום אמריקה - מקומות עתירי שמש שהם קרובים יחסית ליבשות עתירות אוכלוסין וביקוש לחשמל (אירופה וצפון אמריקה בהתאמה)", מדגיש פרופ' רבינוביץ. "במילים אחרות, במקום להתנגד ולהציב מכשולים בפני מהפכת האנרגיה, על מדינות המפרץ להירתם למהפכה הבלתי נמנעת, ולתרגם את כוחן בשוק הנפט הגווע לכוח דומה בשוק הצומח של אנרגיה חלופית. בנוסף לרווח הכלכלי, יעביר מהלך כזה את מדינות הנפט ל'צד הנכון' של ההיסטוריה – זה של המאבק בשינויי האקלים, יעלה את קרנן בעיני עמי העולם, וימנע מלחמות מיותרות ועקובות מדם ".

 

אוניברסיטת תל אביב עושה כל מאמץ לכבד זכויות יוצרים. אם בבעלותך זכויות יוצרים בתכנים שנמצאים פה ו/או השימוש
שנעשה בתכנים אלה לדעתך מפר זכויות, נא לפנות בהקדם לכתובת שכאן >>