מחקרים

RESEARCH

מה מעניין אותך?

כל הנושאים
מוזיאון הטבע
אמנויות
מוח
הנדסה וטכנולוגיה
חברה
מדעים מדויקים
ניהול ומשפט
סביבה וטבע
רוח
רפואה ומדעי החיים
הפילים בעקבות המים, האדם בעקבות הפילים

מחקר

25.03.2024
נפתרה תעלומת אתרי החציבה הפרהיסטוריים: הקשר שבין האדם, הפיל ומקור המים

מדוע האדם הקדמון חזר שוב ושוב, לאורך מאות אלפי שנים, לאותם אתרי חציבה? מתברר שהסוד טמון בנתיבי נדידת הפילים

  • רוח

ארכיאולוגים מאוניברסיטת תל אביב מצאו פתרון לתעלומה היסטורית: מדוע, לאורך מאות אלפי שנים, בתקופה הפרהיסטורית הפלאוליתית, ההומו ארקטוס חזר וביקר פעם אחר פעם באותם אתרי חציבה וסיתות צור? הפתרון התגלה לאחרונה במסגרת מחקר בהובלת ד"ר מאיר פינקל ופרופ' רן ברקאי מהחוג לארכיאולוגיה ותרבויות המזרח הקדום בפקולטה למדעי הרוח ע"ש לסטר וסאלי אנטין, אשר פורסם בכתב העת Archaeologies. באופן מפתיע, התשובה טמונה דווקא במסלולי הנדידה של הפילים, אותם בני האדם צדו באמצעות כלי צור שיוצרו באתרי החציבה והסיתות.

 

פרופ' רן ברקאי

פרופסור רן ברקאי

 

פרופ' רן ברקאי מסביר: "בני אדם קדומים נזקקו לשלושה דברים: מים, אוכל ואבן. את השניים הראשונים – כל יצור חי צריך, ולשלישי האדם נזקק עקב טפרים או ניבים חדים כמו לטורפים אחרים. כדי לצוד ולבתר את בעלי החיים. השאלה היא למה אנחנו מוצאים מחשופי סלע ששימשו להפקת צור שסביבם אלפי כלי אבן, ולצידם מחשופי סלע ובהם צור שלא נוצל לייצור כלי אבן. מחקר של קבוצות ילידיות שחיו עד לא מזמן, וחלקן חיות עד היום, מלמד שציידים-לקטים רואים חשיבות גדולה למקור של האבן, למחצבה עצמה, ומייחסים לאתר עוצמה וקדושה, ומכאן שגם פולחן דתי. לאתר כזה עולים לרגל ממש, במשך דורות על גבי דורות, ומשאירים מנחות למחשוף הסלע – כל זאת כאשר לצידו מוצאים לעיתים מחשוף סלע אחר, שגם ממנו אפשר להפיק כלי אבן, אבל בו אף אחד לא נגע. אנחנו ביקשנו להבין למה, מה מיוחד באתרים הללו".

 

כיצד נתיבי הנדידה של הפילים השפיעו על מיקום אתרי החציבה הפרהיסטוריים?

מזה קרוב ל-20 שנה, פרופ' ברקאי ועמיתיו חוקרים אתרי חציבה וסיתות צור בגליל העליון, שם פזורים גושי צור גדולים ונוחים לסיתות במרחק הליכה מהאתרים הפליאוליתיים של עמק החולה – גשר בנות יעקב ומעיין ברוך. אף שצור מופיע בתצורות גיאולוגיות אחרות במקומות רבים אחרים, דווקא באתרים אלו ישנם אלפי מוקדי חציבה וסיתות צור, שעד לפני חצי מיליון שנה, בתקופה הפליאוליתית התחתונה, האדם הקדמון ייצר בהם כלי צור ואף הותיר בהם תשורות לאדמה.

 

ערימות חציבה וסיתות בגליל (צילום: מאיר פינקל)

ערימות חציבה וסיתות בגליל (צילום: מאיר פינקל)

 

לאחר שהחוקרים מאוניברסיטת תל אביב הצליבו את מסד הנתונים של פיזור אתרי החציבה עם מסד הנתונים על נתיבי התנועה של הפילים, התגלה שאתרי החציבה והסיתות של הצור מוקמו במחשופי סלע הקרובים לצירי התנועה של הפילים.

 

ד"ר פינקל מסביר: "פיל צורך 400 ליטר מים ביום בממוצע, לכן יש לו נתיבי תנועה קבועים. אלה חיות התלויות באספקת מים יום-יומית, ולכן במקורות מים – גדות אגמים, נהרות ונחלים. במקרים רבים אנחנו מוצאים אתרי ציד פילים ב'מעברים הכרחיים' – כאשר ערוץ נחל או נהר עובר במעבר הרים תלול, או כאשר נתיב תנועה לאורך גדת אגם מוגבל למרחב שבין גדת האגם לרכס הרים. בד בבד, בהיעדר אמצעי שימור זמינים ובהינתן כי היו באזור בעלי חיים טורפים, הזמן שעמד לרשות קבוצת ציידים לקטים למצות את הפיל הניצוד לא היה ארוך, ולכן היה צורך להכין מראש ובקרבת מקום כלי חיתוך מתאימים בכמויות גדולות. מסיבה זו אנחנו מוצאים בגליל העליון אתרי חציבה וסיתות במרחק קצר מאתרי ביתור פילים, שיושבים על מסלולי תנועת הפילים".

 

בשלב הסופי של המחקר, החוקרים השוו את ממצאי המחקר מישראל למספר אתרים מהתקופה הפליאוליתית התחתונה הממוקמים באסיה, באירופה ובאפריקה, בהם גם מתקיים ה"שילוש" בין מים, פילים ובני אדם. הבדיקה נעשתה הן באתרים בהם החיה הניצודה הייתה פיל או ממותה, וגם באתרים מאוחרים יותר, בהם החיה הניצודה הייתה שונה מפיל (היפופוטמים, גמלים וסוסים).

 

"נראה שהשילוש הקדוש הפליאוליתי נכון באופן אוניברסלי: בכל מקום שהיה בו מים היו בו פילים, ובכל מקום שהיו בו פילים – בני אדם היו צריכים למצוא מחשופי סלע מתאימים ובתוכם יצרו אתרי חציבה וסיתות של כלי אבן כדי לצוד ולבתר אותם", מוסיף פרופ' ברקאי. "זאת הייתה מסורת: במשך מאות אלפי שנים הפילים נדדו באותו מסלול ובני האדם סיתתו אבנים באותו אתר, לא רחוק משם. לבסוף נכחדו הפילים, והעולם השתנה לעד".

תריסנית מהמין Leucoraja ocellata שצולמה בקצה התפוצה הקר שלה, ים לברדור, ניופאונדלנד, קנדה (צילום: שחר חייקין)

מחקר

17.03.2024
חיים על הקצה

דגים שמשנים את תפוצתם לכיוון הקטבים בשל שינויי האקלים דועכים בשכיחותם

  • רפואה ומדעי החיים

מחקר בינלאומי מקיף שנערך בהובלת צוות חוקרים מאוניברסיטת תל אביב מציג תמונה מדאיגה בנוגע לעתידם של מיני דגים רבים. על פי המחקר, בעקבות ההתחממות הגלובלית ועליית הטמפרטורות בכדור הארץ, מינים רבים של דגים נעים במהירות לכיוון הקטבים, במטרה לשמור על טווח הטמפרטורות שמאפשר את קיומם, אלא שקצב הנדידה משתנה מאוד בין מינים, ואלו שנעים מהר יותר לכיוון הקטבים - דועכים מהר יותר במספריהם. לפי הממצאים המדאיגים, בממוצע, במשך נדידה של 17 ק"מ של לכיוון הקטבים, כחצי משכיחות האוכלוסייה עשויה להיעלם.

 

דג נע

המחקר הבינלאומי נערך בהובלת הדוקטורנט שחר חייקין ופרופ' יונתן בלמקר מבית הספר לזואולוגיה בפקולטה למדעי החיים ע"ש ג'ורג' ס' וייז, ומוזיאון הטבע ע"ש שטיינהרדט באוניברסיטת תל אביב. המחקר פורסם בכתב העת היוקרתי Nature Ecology & Evolution.

 

המחקר החדש חיבר לראשונה בין שני מסדי נתונים גלובליים: מטא-מחקר שנערך בשאלת שינוי בשכיחות אוכלוסיות הדגים עם הזמן, ומטא-מחקר שנערך בשאלת קצב נדידת מינים של דגים לכיוון הקטבים. בסך הכול, לאחר חיבור מסדי הנתונים, נבדקו 2,572 אוכלוסיות דגים מ-146 מינים, רובן מהאוקיינוסים האטלנטי והשקט בהמיספרה הצפונית.

 

"אנחנו יודעים שבעלי חיים נעים ממקומם בעקבות שינויי האקלים, צפונה, דרומה, למעלה, למטה, כתלות למיקומם ביחס לאזורים הקרירים. בהרים עולים למעלה, בים צוללים למטה, בחצי הכדור הדרומי נודדים דרומה לכיוון אנטרקטיקה ובחצי הצפוני נודדים צפונה לכיוון הקוטב הצפוני. אבל במחקר הנוכחי עניינה אותנו השאלה מה קורה לאותם מינים שנודדים. לא ידענו אם מי שנודד מרוויח כי הוא שורד או נפגע במעבר, ומלכתחילה זז כי הוא רגיש יותר. לצערנו, מצאנו שככל שדגים נודדים יותר לכיוון הקטבים - כך השכיחות שלהם יורדת והם ככל הנראה מתקשים להסתגל למקום החדש", מסביר פרופ' בלמקר.

 

שפתון מהמין Labrus bergylta בקצה התפוצה החם שלו לחופי מזרח האוקיינוס האטלנטי (צילום: שחר חייקין)

 

רילוקיישן מסוכן

"במסגרת המחקר איחדנו שני מסדי נתונים גדולים: האחד בדק את מהירות שינויי התפוצה בקרב דגים, והשני בחן שינויי שכיחות של אוכלוסיות דגים מקומיים על פני עשרות שנים. מצאנו כי מינים שמגיבים מהר יותר לשינוי דווקא נמצאים בסכנה גדולה יותר", מסביר שחר חייקין. "בנוסף", הוא אומר, "לכל אוכלוסייה של מין, למשל לברק, יש תפוצה מרחבית מסוימת. חלק מהאוכלוסיות קרובות יותר לצד הקוטבי וחלק קרובות יותר לצד המשווני של תפוצת המין. היה אפשר להניח שהאוכלוסיות הקרובות יותר לשוליים הקוטביים והקרירים של אזור התפוצה ייפגעו פחות כתוצאה משינויי האקלים, אך מצאנו שההפך הוא הנכון: שינויי תפוצה מהירים לכיוון הקטבים בקרב אוכלוסיות מקווי רוחב גבוהים יותר הביאה לירידה מהירה יותר בשכיחות המין בהשוואה לאוכלוסיות משווניות מאותו המין".

 

לטענת החוקרים, הממצאים החדשים יכולים וצריכים להנחות את מקבלי ההחלטות באשר לניהול טוב יותר של אותם מינים ואוכלוסיות, על ידי בחינה מחודשת של מצב שימורן בראי שינויי האקלים. אוכלוסיות קוטביות של מינים הנעים מהר לכיוון הקטבים זקוקות לניטור צמוד ובחינה של אפשרויות למזעור לחצים המאיימים על שרידותם, לדוגמה הגבלות דיג.

 

"התרגלנו לחשוב שאם מין נודד, סימן שהוא לא בסכנה. זה לא נכון. מסתבר שדווקא למינים האלה צריך להפנות תשומת לב מיוחדת. בשנה שעברה, פורסם מחקר אחר שלנו שבדק מיני דגים מקומיים פה בחופי הארץ  והעלה ממצאים דומים: מינים שמעמיקים יותר בים בעקבות ההתחממות, מאופיינים בשכיחות אוכלוסייה יורדת. בשלב הבא בכוונתנו לבדוק את הקשר הסיבתי הזה גם במינים אחרים, שאינם דגים", מסכם פרופ' בלמקר.

 

הדוקטורנט שחר חייקין ופרופ' יונתן בלמקר

הדוקטורנטית פולינה גולר ופרופ' אביגדור אלדר

מחקר

13.03.2024
איך נגיפים מחליטים אם להישאר ידידותיים?

כך עובד מנגנון קבלת ההחלטות של הנגיפים

  • רפואה ומדעי החיים

מחקר חדש של בית הספר שמוניס לביו-רפואה וחקר הסרטן בפקולטה למדעי החיים ע"ש ג'ורג' ס' וייז, פיענח את מנגנון קבלת ההחלטות המורכב שמאפשר לנגיף לבחור אם להפוך אלים או להישאר ידידותי לחיידק בו הוא נמצא. באופן מפתיע, מסתבר שהנגיפים נעזרים במערכת שנועדה להגן על החיידק מפניהם. במסגרת המחקר החוקרים מראים כיצד הנגיף רותם לעזרתו את מערכת החיסון של החיידק, זו שמיועדת להילחם בנגיפים כמוהו, במסגרת קבלת החלטות זו.

 

אל תנשך את המארח!

המחקר נערך בהובלת הדוקטורנטית פולינה גולר, מהמעבדה של פרופ' אביגדור אלדר, בבית הספר שמוניס, ובשיתוף חברי מעבדה נוספים. המחקר פורסם בכתב העת המדעי המוביל Nature Microbiology.

 

בקטריופאג'ים, או "פאג'ים", הם נגיפים שמתמחים בהתקפה של חיידקים לצורכי התרבות. משמעות השם "בקטריופאג’" היא "אוכל חיידקים" ביוונית עתיקה. אולם למרות שמם התוקפני, פאג’ים רבים יכולים לאמץ מצב פעולה "רגוע", שבו הנגיף נטמע בדנ"א של החיידק ונותר רדום בו. למעשה, במקרים רבים נראה שבמצב פעולה זה, הפאג’ים יכולים אפילו לנהל מערכת יחסים של תועלת הדדית עם החיידק המארח אותם.

 

לדברי פרופ' אלדר, פאג’ים דווקא נוטים להעדיף להישאר במצב הרדום, שבו החיידק דואג לצרכיהם ועוזר להם להשתכפל בשלווה. כפי שהראו במחקר קודם, הם מחליטים אם להפוך לאלימים בתגובה לשני סוגי מידע - המצב הבריאותי של המארח, ואותות שנקלטים מבחוץ שמעידים על נוכחות פאג'ים אחרים בסביבה.

 

"פאג’ לא יכול להדביק חיידק שכבר מכיל בתוכו פאג’ אחר מאותו סוג. לכן, במסגרת קבלת ההחלטות הנגיפית, אם פאג’ מזהה שהמארח שלו נפגע אבל קולט גם אותות המעידים על כך שיש פאג’ים אחרים בסביבה, הוא יבחר להישאר אצל המארח הנוכחי, בתקווה שזה יתאושש. אם הוא לא מזהה אות מבחוץ, הפאג’ 'מבין' שייתכן שיש מקום עבורו במארח אחר בסביבה ואז הוא יהפוך לאלים, יהרוג את המארח שלו ויעבור לקורבן הבא".

 

מירוץ החימוש בין החיידקים לנגיפים עולה שלב

במחקר החדש, אלדר ועמיתיו פענחו את המנגנון שמאפשר לנגיף לקבל את ההחלטות הללו. "גילינו שבתהליך זה, הפאג’ בעצם משתמש במערכת שהחיידק פיתח כדי להילחם בפאג’ים", מספרת הדוקטורנית פולינה גולר. כאשר אין אותות מבחוץ המעידים על נוכחות פאג’ים אחרים בחיידקים סמוכים – הפאג’ מפעיל אסטרטגיה אחת שמנטרלת את מערכת ההגנה החיידקית נגדו. "ואז, כשמערכת ההגנה מנוטרלת, הפאג’ נכנס למצב האלים, משתכפל והורג את המארח שלו", מתארת גולר את ההתרחשויות. "אולם אם הפאג’ קולט שיעור גבוה של אותות מבחוץ, הוא בוחר באסטרטגיה השנייה, ובמקום לנטרל את מערכת ההגנה נגדו, הוא משתמש במתקפה שלה בכדי להכנס למצב השינה שלו בגנום של החיידק, בו המערכת אינו פועלת עליו יותר".

 

"המחקר חושף רמה חדשה של תחכום במרוץ החימוש בין החיידקים לנגיפים", מוסיף פרופ' אלדר. "עד היום, מרבית המחקר של מערכת החיסון החיידקית התמקד בעיקר בהתמודדות של חיידקים עם פאג’ים אלימים בלבד, והמנגנונים שקשורים לאינטראקציה בין חיידקים ונגיפים במצב הרדום נותרו מוכרים הרבה פחות. "גם לחיידקים יש בעצם אינטרס לשמור את הנגיפים במצב רדום, קודם כל כדי לשרוד, אבל גם כי הגנים של הפאג’ים הרדומים עשויים לתרום לתפקוד של החיידק", הוא אומר.

 

"הממצאים הללו מעניינים ממגוון סיבות. סיבה אחת היא שיש חיידקים, כמו החיידק שגורם למחלת הכולרה, שהופכים להיות אלימים יותר אם הם מכילים פאג’ים רדומים. בחיידקים אלה, הרעלנים העיקריים שהחיידק מייצר וגורמים לנו נזק למעשה מקודדים בגנום של הפאג’, שמשולב בדנ"א של החיידק", מסביר פרופ' אלדר. "בנוסף, פאג’'ים יכולים לשמש גם ככלים למלחמה בחיידקים ולשם כך חשוב להבין את מנגנוני הפעולה שלהם. לבסוף, אנחנו חוקרים פאג’ים כדי להבין טוב יותר כיצד נגיפים פועלים באופן כללי. גם נגיפים רבים שגורמים למחלות בבני אדם יכולים לעבור בין מצב הפעולה האלים לרדום".

מחקר

03.03.2024
תגלית מדעית: חוקרים ראו תופעות ממכניקת הקוונטים בתנועת מטוטלות

המערכת החדשה מאפשרת להתבונן בתופעות שמתרחשות בתוך חומרים מיוחדים מסוג "טופולוגי" על ידי צילום התנועה של מטוטלות באמצעות מצלמה רגילה

  • הנדסה וטכנולוגיה
  • מדעים מדויקים

קשה מאוד ולעיתים אף בלתי אפשרי להסתכל לתוך מערכות קוונטיות, שמורכבות מחלקיקים מיקרוסקופיים כמו אטומים או אלקטרונים. מחקר חדש באוניברסיטת תל אביב הצליח לבנות מערכת מכנית גדולה, שמצייתת לחוקי דינמיקה דומים לאלה המופיעים במערכות קוונטיות. המערכת החדשה מאפשרת להתבונן בתופעות שמתרחשות בתוך חומרים מיוחדים מסוג "טופולוגי" על ידי צילום התנועה של מטוטלות באמצעות מצלמה רגילה. המחקר, פרי של שיתוף פעולה של ד"ר יזהר נדר מהמרכז למחקר גרעיני-שורק, חביבה סירוטה-כץ מהמחלקה להנדסה ביו-רפואית, ד"ר מיטל גבע ופרופ' יאיר שוקף מבית הספר להנדסה מכנית ופרופ' יואב לחיני ופרופ' רוני אילן מבית הספר לפיזיקה ואסטרונומיה באוניברסיטת תל אביב,  פורסם לאחרונה בכתב העת המדעי PNAS.

 

 

החוקרים מסבירים כי מושגים כגון "פונקציית גל", "סופרפוזיציה" ו-"מצבי צבירה טופולוגיים" מיוחסים בדרך כלל למכניקת הקוונטים, השולטת בעולם המיקרוסקופי של האלקטרונים, האטומים והמולקולות. לפי התיאור המקובל במערכות אלו לאלקטרון, שהוא חלקיק הנע באטום או במוצק, יכולות להיות תכונות אשר מביאות לידי ביטוי תופעות גליות, כגון ההסתברות להתפשט במרחב כמו גלים בבריכה שלתוכה נזרקה אבן, היכולת של האלקטרון להיות במספר מקומות בו זמנית, להתאבך עם עצמו ועוד.

 

כמו-כן, התכונות הגליות מובילות לתופעה יחודית הקיימת במוצקים מבודדים מסוימים, בהם למרות שהאלקטרונים בחומר המבודד לא זזים תחת השפעת שדה חיצוני, הסידור הפנימי של החומר בא לידי ביטוי במצב שנקרא "טופולוגי". פירוש הדבר הוא שלגל של האלקטרונים מתווסף גודל שיכול "להיסגר על עצמו" במספר אפשרויות שונות, בדומה לגליל לעומת טבעת מוביוס. מצב זה של האלקטרונים, שבגינו הוענק פרס נובל בפיזיקה בשנת 2016, נחשב למצב צבירה חדש של החומר, ומהווה נושא מחקר פעיל מאוד בעשורים האחרונים.

 

למרות העניין הרב, במערכות קוונטיות ובגבישים אטומיים קיימת מגבלה במדידה של תופעות אלו. זאת משום שבמערכות אלו, בגלל אופייה של מכניקת הקוונטים, אין דרך למדוד את פונקצית הגל האלקטרונית ואת הדינמיקה שלה ישירות. במקום זאת, חוקרים מודדים בעקיפין את התכונות הגליות והטופולוגיות של האלקטרונים בחומר, לדוגמא, על ידי מדידת המוליכות החשמלית של מוצקים. 

 

חמישים מטוטלות בשורה אחת

במסגרת המחקר, החוקרים חשבו מה אם נוכל לבנות מערכת מכנית גדולה, שתציית לחוקי דינמיקה דומים לאלה המופיעים מערכות הקוונטיות האלו, ובה נוכל למדוד הכול? ואכן הם בנו מערכת של חמישים מטוטלות בשורה, עם אורכי חוטים שהשתנו מעט בין מטוטלת אחת לשנייה. בנוסף, החוטים של כל זוג מטוטלות סמוכות חוברו אחד לשני בגובה משתנה ומבוקר, כך שהתנועה של כל אחת מהן משפיעה על תנועת שכנותיה.

 

מצד אחד, המערכת צייתה לחוקי הפיזיקה היומיומיים שלנו - חוקי ניוטון, אבל הערכים המדויקים של אורכי המטוטלות ושל החיבורים ביניהן יצרו קסם: חוקי ניוטון עצמם הביאו לכך שהגל שיצרה תנועת המטוטלות, יציית בקירוב מצויין למשוואת שרדינגר - המשוואה היסודית של תורת הקוונטים, ששולטת על תנועת האלקטרונים באטומים ובתוך מוצקים. התוצאה היא שהדינמיקה של המטוטלות, הנצפית לעין בעולם המאקרוסקופי (ונמדדה בפשטות על ידי הטלפונים הניידים של החוקרים), מחקה בצורה מדויקת התנהגויות של אלקטרונים בגביש.  

 

כשהחוקרים הסיטו כמה מטוטלות בתוך השורה, ואז עזבו אותן ונתנו לגל הנוצר להתקדם באופן חופשי, הם יכלו למדוד ישירות את התפתחות הגל בתוך המערכת - משימה בלתי אפשרית כשמדובר על תנועת אלקטרונים. יכולת זו אפשרה מדידה ישירה של שלוש תופעות. הראשונה מכונה תנודות בלוך. במערכת אלקטרונית תופעה זו מיוחסת לאלקטרונים הנמשכים בכיוון מסויים על ידי מתח חשמלי, ולמרות זאת לא נעים בכיוון המתח, כמו במתכות רגילות, אלא מבצעים תנודות הלוך ושוב בשל נוכחות הסביבה המחזורית של הגביש. תופעה זו מיוחסת רק למוצקים נקיים מאוד, שקשה מאוד למצוא בטבע. לעומת זאת, במערכת המטוטלות, נצפה גל כשהוא נע הלוך ושוב בצורה מחזורית, בדיוק בהתאם לניבוי של בלוך.

 

התופעה השנייה שנצפתה ישירות במערך המטוטלות מכונה מנהור זנר. מנהור היא תופעה קוונטית ייחודית, אשר מאפשרת מעבר של חלקיקים דרך מחסום, בניגוד לאינטואיציה הקלאסית. במקרה של מנהור זנר הדבר בא לידי ביטוי בפיצול של חבילת הגלים תחת כח חיצוני גדול מספיק, שלאחריו החלקים נעים בכיוונים הפוכים. חלק אחד של הגל חוזר לאחור כמו בתנודת בלוך רגילה, וחלק אחר מצליח ״למנהר״ דרך מצב אסור וממשיך להתקדם. הפיצול של הגל לשניים, ובעיקר החיבור בין תוצאת המנהור לתנועת הגל ימינה או שמאלה, היא סימן היכר של משוואת שרדינגר. אכן, זו הייתה הסיבה העיקרית שהיא גרמה לשרדינגר עצמו חוסר נחת, מה שהביא אותו לנסח את הפרדוקס המפורסם שלו, לפיו ממשוואת שרדינגר עולה שמנהור קוונטי באטום בודד יכול להוביל לכך שהגל של חתול שלם מתפצל לחתול-חי וחתול-מת. החוקרים ניתחו את תנועת המטוטלות וחילצו ממנה את הפרמטרים של התנועה – כמו למשל את היחס בין העוצמות של שני חלקי הגל המפוצל, ששקול להסתברות למנהור זנר הקוונטי. תוצאות הניסוי הראו התאמה מצוינת עם הניבויים של משוואת שרדינגר.

 

 

חשוב לזכור כי בסופו של דבר, מערכת המטוטלות היא מערכת הנשלטת על ידי חוקי הפיזיקה הקלאסית, ולכן אינה יכולה לדמות את כל העושר של מערכות קוונטיות. לדוגמא, במערכות קוונטיות עצם המדידה יכולה להשפיע על התנהגות המערכת (ולגרום לחתול להיות, לבסוף, או חי או מת, כשצופים בו). ואילו כאן אין תופעה מקבילה. אבל גם בתוך הגבולות האלה, מערך המטוטלות מאפשר מדידה של תכונות מעניינות ולא טריוויאליות שמתקיימות במערכות קוונטיות, אבל שלא ניתן למדוד אותן בהן בצורה ישירה.

 

התופעה השלישית שנצפתה ישירות בניסוי היא התפתחות של חבילת גלים בתווך בעל מאפיינים טופולוגיים לא טריוויאליים. כאן החוקרים מצאו דרך למדוד בצורה ישירה את המאפיין הטופולוגי מתוך הדינמיקה של חבילת גלים בתווך – משימה כמעט בלתי אפשרית בחומרים קוונטיים. לצורך כך, מערכת המטוטלות כוונה פעמיים, כך שהמטוטלות דימו את משוואת שרדינגר של אלקטרונים, פעם במצב טופולוגי, ופעם במצב טריוויאלי (כלומר רגיל). מתוך השוואה של הבדלים קטנים ביותר בתנועת המטוטלות בין שני הניסויים ניתן היה להבחין בין שני המצבים. האבחנה דרשה מדידה עדינה למדי ובאה לידי ביטוי בהפרש של בדיוק חצי תנודה של המטוטלות בין שני הניסויים, שכל אחד ארך כ-12 דקות, וכלל כ-400 תנודות שלמות של המטוטלות. הפרש קטן זה נמדד בדיוק מובהק ועם התאמה לתיאוריה.

 

הניסוי פותח פתח למימוש של בעיות נוספות, מעניינות ומורכבות אפילו יותר, כמו השפעות של רעש וזיהומים או של זליגת אנרגיה על הדינמיקה של חבילות גלים במשוואת שרדינגר. אלו השפעות שאפשר לדמות בקלות במערכת, בעזרת הפרעה יזומה ומבוקרת לתנועת המטוטלות.

גל ורד מחזיקה חבל עליו גדל אלמוג רך בשונית האלמוגים בעומק 15 מטרים מול חוף קצא"א (צילם: ד"ר רונן ליברמן)

מחקר

18.02.2024
בשורות מעודדות: זיהום הפלסטיק במפרץ אילת נמוך בהשוואה לשוניות אלמוגים אחרות

צוות המחקר: "יש לפעול במהירות כדי להמשיך להגן על שוניות האלמוגים שלנו"

  • סביבה וטבע
  • רפואה ומדעי החיים

מחקר באוניברסיטת תל אביב אסף נתונים בהיקף רחב על זיהום הפלסטיק במפרץ אילת ומצא כי כמות הפסולת נמוכה בהשוואה לשוניות אלמוגים באתרים דומים ברחבי העולם, בהם בוצעו מחקרים דומים. לדברי צוות החוקרות, בנוסף להשוואה הגלובלית, נמצא שהזיהום בשמורת הטבע הימית באילת נמוך באופן מובהק ביחס לאתרים האחרים שנבדקו, הן בריכוז פסולת הפלסטיק הנראית לעין, והן בריכוז חלקיקי המיקרופלסטיק במים. "המשמעות", הן אומרות, "היא שאצלנו עוד לא מאוחר, אבל אנחנו חייבים לפעול במהירות כדי להמשיך להגן על שוניות האלמוגים במפרץ אילת".

 

"יהיה זה חוסר אחריות משווע אם השוניות במפרץ אילת, שמהווה מקלט מפני שינויי האקלים, ייכחדו דווקא בגלל פסולת"

 

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

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)

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.

מחקר

11.02.2024
מה משפר את תהליך הייחור של צמחים שנחשב קריטי בחקלאות?

חוקרים גילו דרך לייעל משמעותית את תהליך ההשרשה בתהליך השיבוט הגנטי הטבעי של צמחים

  • סביבה וטבע
  • רפואה ומדעי החיים

כל מי שמייחר צמחים כתחביב מזדהה עם השמחה למראה שורש חדש שמופיע. כשמדובר בהשרשת ייחורים בתחום החקלאות המודרנית, מדובר בפעולה שנחשבת לגורם קריטי היות וחלק ניכר מעצי הפרי, כמו גם עצי יער וצמחי נוי, מתבססים כיום על השרשת ייחורים. במחקר בינלאומי נרחב ורב-שלבי שארך שמונה שנים, בהובלת חוקרים מבית הספר למדעי הצמח ואבטחת מזון באוניברסיטת תל אביב וממכון וולקני, פותחו חומרים חדשים שמגדילים משמעותית את אחוזי ההשרשה של ייחורים שנלקחו מעצים. לדברי החוקרים, שיפור תהליך ההשרשה יכול לתרום לחקלאות העולמית במגוון היבטים: פיתוח זנים איכותיים חדשים, הוזלת מחירים לחקלאי ולצרכן, הגדלת הכלכליות של גידולים רבים, והתאמת גידולים לתנאי האקלים המשתנים.

 

לזרז את הטבע

המחקר הובל על ידי ד"ר רועי ויינשטיין ותלמיד המחקר אהד רוט מבית הספר למדעי הצמח ואבטחת מזון בפקולטה למדעי החיים ע"ש ג'ורג' ס' וייז, וד"ר עינת שדות מהמכון למדעי הצמח במכון וולקני. כמו כן השתתפו במחקר: ד"ר אינה וינץ מבית הספר למדעי הצמח באוניברסיטת תל אביב, פרופ' ניר בן-טל וד"ר עמית קסל מהמחלקה לביוכימיה וביולוגיה מולקולרית באוניברסיטת תל אביב, סלע יחזקאל, אורי סררו, אבי אליהו, פן צאלה, ד"ר ויקאס דיוודי, ד"ר מירה כרמלי-וייסברג, פליקס שעיה, וד"ר עדי פייגנבוים-דורון ממכון וולקני, ופרופ' יוסף ריוב מהפקולטה לחקלאות של האוניברסיטה העברית. המחקר בוצע בשיתוף פעולה עם חוקרים מארה"ב, מגרמניה, מדנמרק ומאנגליה, ותוצאותיו פורסמו בכתב העת היוקרתי Nature Biotechnology.

 

מימין:  סלע יחזקאל, אוהד רוט, ד"ר רועי ויינשטיין וד"ר עינת שדות

מימין:  סלע יחזקאל, אוהד רוט, ד"ר רועי ויינשטיין וד"ר עינת שדות

 

"שיטת הייחורים משמעה ריבוי א-מיני של צמחים, שלא באמצעות זרעים", מסבירה ד"ר שדות. "בשיטה זו נלקח ענף מפרט נבחר בעל תכונות רצויות (טעם הפרי, עמידות ליובש, עמידות למחלות וכד'). חלקים מאותו ענף, שנקראים ייחורים, נחשפים לתנאים שגורמים להם להצמיח שורשים ולהפוך לצמחים עצמאיים. הפרטים החדשים שנוצרים בדרך זו הם למעשה שיבוטים, בעלי גנטיקה זהה לזו של צמח האם. אחוזי ההשרשה משתנים בין סוגים שונים של אותה משפחה, בין מינים שונים של אותו סוג, ואף בין זנים שונים של אותו מין, וקיימים צמחי חקלאות חשובים שקשה במיוחד להשרישם. כדי שהגידול יהיה כלכלי, יש צורך באחוזי השרשה של 60-50% לפחות, ונתון זה מהווה שיקול משמעותי בבחירתו של החקלאי".

 

כדי לשפר את אחוזי ההשרשה, נהוג לחשוף ייחורים להורמון הצמחי אוקסין - הליך שהתגלה כבר לפני כ-70 שנה וכמעט שלא השתנה מאז. "יעילות הטיפול הקיים באוקסין משתנה מגידול לגידול", אומרת ד"ר ויינשטיין. "יש סוגי צמחים רבים שמגיבים אליו במידה מועטה בלבד ואחוזי ההשרשה שלהם נותרים נמוכים. במחקר שלנו ביקשנו להגביר את השפעת האוקסין על הייחורים", היא מסבירה. מספר עדויות בספרות המחקרית ותצפיות של אנשי מקצוע בשטח הובילו את צוות המחקר לשאלת המחקר: האם שחרור איטי של האוקסין בצמח יגדיל את הצלחת ההשרשה של הייחורים?

 

הגיע ליומיים ונשאר לשבוע וחצי – חומר משפר השרשה

בשלב הראשון יצרו החוקרים 'ספרייה' של חומרים שמבוססת על תצמידי אוקסינים סינטטיים: מולקולות שבהן אוקסין סינטטי מחובר לקבוצה כימית אחרת המנטרלת את פעילותו. השפעת החומרים נבדקה על ייחורים של העץ אקליפטוס גרנדיס, אשר בטיפול סטנדרטי באוקסין מגיעים לאחוזי השרשה נמוכים של כ-15-10% בלבד.

 

"הבחינה הראשונית איתרה מספר חומרים בעלי השפעה חיובית על תהליך ההשרשה והמשך המחקר התמקד בחומר היעיל ביותר", מסביר תלמיד המחקר אהד רוט. "גילינו שחומר זה מאפשר שילוב של חדירות גבוהה לצמח  עם שחרור ממושך של החומר הפעיל, האוקסין הסינטטי, כך שהאוקסין שוהה בצמח הרבה יותר זמן - עד שבוע וחצי במקום יומיים בטיפול הרגיל." ואכן, הטיפול המשודרג הקפיץ את אחוזי ההשרשה של ייחורי האקליפטוס גרנדיס ל-60% - עד פי 6 מהשיטה הסטנדרטית.

 

בהמשך, על מנת להבין לעומק את אופן פעילותו של החומר החדש, השתמשו החוקרים בצמח הארבידופסיס, צמח המודל הנפוץ בעולם. הם גילו כי האוקסין הסינטטי שבבסיס החומר החדש יציב יותר (כלומר מתפרק לאט יותר), בתאי הצמח בהשוואה לאוקסין שבבסיס החומר הסטנדרטי. בנוסף, החוקרים זיהו משפחה של אנזימים בצמח האחראים לשחרור האוקסין הסינטטי,  ומווסתים את קצב השחרור. באמצעות מידול המבנה והתכונות הביוכימיות של האנזימים הללו אותרו מאפיינים חשובים של פעילותם.

 

עץ אקליפטוס גרנדיס בוגר

 

הסוד העתיק של עץ השמן המרוקני

בשלב הבא ביקשו החוקרים לבדוק אם אותם אנזימים קיימים גם בצמחים אחרים, בהנחה שנוכחותם תאפשר שימוש בחומר החדש גם בגידולים נוספים. הם גילו שהאנזימים הללו, או מקבילותיהם, הם עתיקים מאוד והשתמרו לאורך האבולוציה בכל עץ שנבדק. לאור הממצאים המעודדים הם החלו לבחון את יעילות החומרים שפיתחו במגוון גידולים חקלאיים.

 

אחד הגידולים החשובים שנבדקו במחקר הוא הארגן – עץ השמן המרוקני, שנחשב לצמח בעל ביקוש עולמי שרק הולך ועולה מכיוון שהוא משולב במגוון גדול של מוצרי מזון, בריאות וטיפוח. "עד היום, המקור הכמעט בלעדי לשמן זה הוא פירות של עצי ארגן שגדלים באופן אנדמי במרוקו, ומתרבים ברבייה מינית, כלומר דרך זרעים. כל המאמצים להפוך את הארגן לגידול חקלאי, שניתן לרבות אותו על ידי השרשת ייחורים, נכשלו, כולל ניסיונות אצלנו בישראל", מסבירים החוקרים.

 

עתיק ומבוקש. ענף עץ ארגן

 

במחקר הנוכחי, נטלו החוקרים ייחורים מכמה עצי ארגן שגדלים בישראל, חשפו אותם לחומר שפיתחו, והצליחו בדרך זו לייצר מספר גדול של שתילים. בשיתוף עם הקיבוצים קטורה, בית קמה, חצרים וסמר הם שתלו מטעי ארגן שמבוססים על ייחורים מפרטים בודדים שהושרשו באמצעות חומר ההשרשה החדש, וכעת הם בוחנים היתכנות להפוך אותם לגידול חקלאי בישראל. תוצאות מעודדות התקבלו גם בניסויים עם ייחורים של כנות תפוח, מיני צפצפה וזנים נוספים של אקליפטוס. בכולם הושגו אחוזי השרשה גבוהים, פי 2 ויותר בהשוואה לטיפול האוקסין הסטנדרטי.

 

"במהלך המחקר, פיתחנו חומר שמשפר משמעותית את אחוזי ההשרשה של ייחורים חקלאיים. הפיתוח יכול להיות משמעותי ביותר לחקלאות העולמית בשלושה היבטים. ראשית, ייעול הליך ההשרשה עשוי להוזיל משמעותית את עלות השתילים לחקלאי, ובסופו של דבר גם את התוצרת החקלאית לצרכנים. שנית, בזכות השיטה ניתן לפתח ולמסחר עוד זנים איכותיים, ואין עוד צורך 'להתפשר' על זנים איכותיים פחות רק בגלל שיש להם אחוזי השרשה גבוהים. ושלישית, השיטה יכולה לייעל ולהאיץ פיתוח של זנים בעלי תכונות המותאמות לסביבתם המשתנה, כמענה לשינויי האקלים המהירים. במחקרי המשך נעמיק את הבנת מנגנון הפעולה של החומרים החדשים ונחפש חומרים נוספים, אולי אף יעילים יותר, שיכולים לשמש כתצמידים המאטים את שחרור האוקסין בצמח", מסכמים החוקרים בסיפוק.

פרופ' שלומי ראובני, הדוקטורנט אופיר בלומר וד"ר ברק הירשברג

מחקר

08.02.2024
לא רק במחשבים: "חוקיות" ה-Restart עובדת גם בסימולציות כימיות

חוקרים גילו שהדרך המקורית להאיץ תהליכים כימיים היא אתחול מחדש

  • מדעים מדויקים

מחקר חדש של אוניברסיטת תל אביב מגלה "שהחוקיות" שנכונה לעולם המחשבים, נכונה כנראה גם לעולם הכימיה. החוקרים גילו שכדי להאיץ דגימות של סימולציות כימיות, כל מה שצריך לעשות, הוא לעצור אותן ולאתחל מחדש (Restart).

 

להתגבר על מגבלת הזמן של סימולציה

המחקר נערך בהובלת הדוקטורנט אופיר בלומר, בשיתוף פעולה עם פרופ' שלומי ראובני וד"ר ברק הירשברג מבית הספר לכימיה בפקולטה למדעים מדויקים ע"ש ריימונד ובברלי סאקלר. המחקר פורסם במגזין היוקרתי Nature Communications.

 

החוקרים מסבירים כי סימולציות דינמיקה מולקולרית הן כמו מיקרוסקופ וירטואלי. הן עוקבות אחר התנועה בזמן של כל אחד מהאטומים במערכות כימיות, פיזיקליות וביולוגיות כמו חלבונים, נוזלים וגבישים. הן מספקות תובנות אודות מגוון רחב של תהליכים, ומשמשות במספר יישומים טכנולוגיים, בהם פיתוח תרופות חדשות. אולם, הסימולציות מוגבלות לזמנים הקצרים ממיליונית השנייה, ולכן לא מסוגלות לתאר תהליכים המתרחשים לאט יותר, כמו קיפול חלבונים והיווצרות גבישים. מגבלה זו מוכרת כבעיית סקלת הזמנים, והיא אחד האתגרים הגדולים בתחום.

 

"במחקר החדש הראינו כי ניתן להתגבר על המגבלה באמצעות אתחול אקראי של הסימולציות (stochastic resetting)", מסביר הדוקטורנט אופיר בלומר. "במבט ראשון, הדבר נראה מנוגד לאינטואיציה - כיצד יתכן שהסימולציות יסתיימו מהר יותר אם מתחילים אותן מחדש? אבל כשבוחנים את הנושא לעומק מתברר שהתשובה נעוצה בכך שאם נחזור על הניסוי בסימולציה פעמים רבות, הזמן שייקח לו לסיים ישתנה מאוד. לפעמים יסתיים מהר, ולפעמים יתקע במצבי ביניים זמן ממושך. אתחול הסימולציות מונע מהן להיתקע במצבי ביניים אלו, ומקצר את הזמן הממוצע לסיום התהליך". 

 

במסגרת המחקר, החוקרים שילבו את האתחול האקראי עם מטאדינמיקה, שיטה פופולרית לסימולציות של תהליכים איטיים. השילוב איפשר האצה רבה יותר מכל אחת מהשיטות בפני עצמה. יתרה מזאת, מטאדינמיקה זקוקה לידע מוקדם רב על התהליך כדי להצליח להאיץ את הסימולציות. השילוב עם אתחול אקראי מקטין תלות זאת מאוד, וחוסך לכימאים מאמץ רב כדי להריץ אותן. לבסוף, הראו החוקרים כי השילוב מאפשר ניבוי מדויק יותר של הקצב של התהליכים האיטיים. השיטה המשולבת שימשה בהצלחה להאצת הדגימה של קיפול חלבון במים, ובעתיד תאפשר להאיץ סימולציות של מערכות גדולות אף יותר.

מחקר

29.01.2024
מחקר ראשון מסוגו מדרג את מידת הנזק הסביבתי של סוגי המיקרו-פלסטיק

מוצרי הפלסטיק שעשויים מפוליפרופילן, דוגמת בקבוקי שמפו - הם המסוכנים ביותר לסביבה הימית

  • מוזיאון הטבע
  • סביבה וטבע
  • רפואה ומדעי החיים

מחקר חדש מאוניברסיטת תל אביב נקט בגישה חדשנית להערכת הנזק הסביבתי של מיקרופלסטיק. מיקרופלסטיק הוא בעצם שם כולל לחלקיקי פלסטיק שנוצרים עם התפרקות מוצרי פלסטיק מבסיסי פולימרים שונים, וגורמים נזק רב לסביבה בכלל ולסביבה הימית בפרט. במסגרת כך, החוקרים דירגו את מידת הנזק הסביבתי של שישה סוגי מיקרופלסטיק ומצאו כי הבסיס הפולימרי המסוכן ביותר הוא פוליפרופילן, המשמש בין היתר לייצור קופסאות אוכל ובקבוקי שמפו. אחריו בדירוג: פוליאתילן (שקיות סופר), פוליסטירן (קלקר וחד"פ) ,פוליאתילן טרפטאלט (בקבוקי משקה), ופולילאקטיק אסיד.

 

החוקרים: "המחקר שלנו נועד לאותת: שימו לב! כיום אין זה מעשי להפסיק לחלוטין את השימוש בפלסטיק, ולכן חשוב שנדע מהם הסוגים המסוכנים ביותר, ונפנה אליהם את הזרקור. מידע כזה נועד לתמוך בתהליכי קבלת החלטות, לצורך קביעת מדיניות סביבתית ואכיפתה."

 

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."

מחקר

23.01.2024
חוקרים הצליחו לגדל עגבניות שצורכות פחות מים ומבלי שתהיה פגיעה ביבול

פריצת הדרך המדעית תסייע להגדיל את היבול של צמחים בתנאים של יובש

  • רפואה ומדעי החיים

תגלית חדשה של אוניברסיטת תל אביב הצליחה ליצור ולאפיין זנים של עגבנייה בעלי יעילות נצילות מים גבוה יותר ללא פגיעה ביבול. החוקרים נעזרו בטכנולוגית הקריספר ובאמצעות עריכה גנטית הצליחו לגדל עגבנייה שצורכת פחות מים מבלי שתהיה פגיעה ביבול ובאיכות ובטעם. 

 

המחקר נערך במעבדתם של פרופ' שאול ילובסקי וד"ר ניר שדה ובהובלת צוות חוקרים מבית הספר למדעי הצמח ואבטחת מזון בפקולטה למדעי החיים ע"ש ג'ורג' ס' וייז: Dr. Malikarjuna Rao Puli, לשעבר פוסטדוקטונט בהנחייתו של פרופ' שאול ילובסקי ו-Purity Muchoki, סטודנטית לד״ר בהנחיה משותפת של פרופ' ילובסקי וד"ר ניר שדה. למחקר היו שותפים גם סטודנטים ופוסטדוקטורנטים נוספים מבית הספר למדעי הצמח באוניברסיטת תל אביב, חוקרים מאוניברסיטת בן גוריון וחוקר מאוניברסיטת אורגון בארה״ב. המחקר פורסם בכתב העת האקדמי PNAS.

 

הקשר בין ההתחממות הגלובלית ליעילות תהליך הפוטוסינתזה

החוקרים מסבירים כי לאור ההתחממות הגלובלית והצמצום במקורות מים שפירים יש ביקוש הולך ועולה לגידולים חקלאים שיצרכו פחות מים ללא שתהיה פגיעה ביבול. יחד עם זאת, באופן טבעי, וכיוון שגידולים חקלאיים ניזונים ממים כדי לגדול ולהתפתח, ישנו קושי רב לאתר זני צמחים מתאימים.

 

צמחים מאדים מים בתהליך הדיות (טרנספירציה), וקולטים פחמן דו חמצני, שאותו הם הופכים לסוכר בתהליך הפוטוסינתזה, דרך פתחים בעלה הנקראים פיוניות. שני תהליכים אלו: דיות המים וקליטת פחמן דו חמצני מתרחשים בו זמנית דרך פתחי הפיוניות. הפיוניות בעלים הם פתחים שנפתחים ונסגרים ועל ידי כך הצמח שולט על משק המים שלו.

 

החוקרים מוסיפים כי בתנאים של יובש, הצמח סוגר את הפיוניות ועל ידי כך מאבד פחות מים. הבעיה היא, שבגלל הצימוד בין הדיות (איוד המים) לקליטת הפחמן הדו חמצני, הסגירה של הפיוניות גורמת לירידה בכמות הפחמן הדו חמצני שנקלט בצמח. כאשר צמחים קולטים פחות  פחמן דו חמצני יש ירידה בפוטוסינתזה שכתוצאה ממנה הצמחים מיצרים פחות סוכר. הצמחים זקוקים לסוכר שנוצר בפוטוסינתזה כמקור לאנרגיה  ולכן ירידה בפוטוסינתזה פוגעת בגדילה של צמחים.

 

בצמחי יבול, הירידה בפוטוסינתזה מתבטאת בירידה בכמות היבול ואיכותו. בעגבנייה למשל הפגיעה ביבול באה לידי ביטוי בירידה במספר הפירות ומשקלם ובכמות הסוכר בפרי. זאת אומרת שיש פגיעה הן בכמות הפירות והן באיכות שלהם, שכן פירות עם תכולת סוכר נמוכה יותר יהיו פחות טעימים ומזינים.

 

מימין: פרופ' שאול ילובסקי, פוריטי מוצ'וקי וד"ר ניר שדה

 

שינינו את שעות הפתיחה של הפיוניות

במסגרת המחקר הנוכחי, החוקרים יצרו שינוי בעגבנייה בעזרת עריכה גנטית בשיטת CRISPR בגן שנקרא ROP9. חלבוני ה ROP מתפקדים כמתגים שנמצאים במצב פעיל או לא פעיל.

 

"גילינו שפגיעה בפעילות של ה-ROP9 (כאשר הם אינם פעילים), גורמת לסגירה חלקית של הפיוניות במיוחד בשעות הצהרים כאשר קצב איבוד המים מהצמחים בתהליך הדיות הוא הגבוה ביותר. לעומת זאת בשעות הבוקר ואחר הצהרים כאשר קצב הדיות נמוך יותר לא היה הבדל משמעותי בקצב אובדן המים בהשוואה בין צמחי ביקורת לצמחים שפגועים ב ROP9", מסביר פרופ' ילובסקי. "בגלל שהפיוניות היו פתוחות בשעות הבוקר ואחר הצהרים הצמחים יכלו לקלטו מספיק פחמן דו חמצני ולא הייתה ירידה בפוטוסינתזה גם בשעות הצהרים, אשר בהן הפיוניות סגורות יותר בצמחים שפגועים ב ROP9", הוא מוסיף.

 

על מנת לבדוק מה ההשפעה של הפגיעה ב ROP9 על היבול החוקרים עשו ניסוי שדה עם מאות צמחים. הניסוי  הראה שלמרות שהצמחים שפגועים ב ROP9 מאבדים פחות מים בתהליך הדיות אין פגיעה בפוטוסינתזה, בכמות היבול ובאיכותו (כמות הסוכר בפירות). כמו כן, המחקר זיהה מנגנון חדש ומפתיע לבקרה על הפתיחה והסגירה של הפיוניות שקשור לרמה של חומרים מחמצנים בפיוניות ולכן יש לו היבטים חשובים מאוד גם למדע הבסיסי.

 

"יש דמיון רב בין ה ROP9 מעגבנייה לבין חלבוני ROP מצמחי יבול אחרים כמו פלפל, חציל וגם חיטה. לפיכך, ייתכן והתגליות שלנו המתוארות במאמר יוכלו להוות בסיס לפיתוח צמחי יבול נוספים בעלי יעילות נצילות מים משופרת ולהבנה מעמיקה יותר של הקרה על הסגירה והפתיחה של פיוניות", מסכם ד"ר שדה.

מחקר

22.01.2024
מחקר חלוצי: חשיפה לשמש – מגבירה פוריות

חשיפה לקרינת UV של השמש עשויה להשפיע לטובה על הפוריות של נשים בגילאים 40-30

  • רפואה ומדעי החיים

במחקר ראשון מסוגו נמצא כי שחלות של נשים בגיל הפוריות המאוחר, בין גיל 30 ל-40, מפרישות יותר מההורמון AMH בקיץ – כפי הנראה עקב חשיפה מוגברת לקרינת UV (אולטרה סגולה) של השמש.

 

צוות המחקר מאוניברסיטת תל אביב והמרכז הרפואי שיבא תל השומר, בדק לראשונה האם קיימת תנודתיות עונתית ברמות AMH (הורמון אנטי-מולריאני). התוצאות העלו כי שחלות של נשים בגיל הפוריות המאוחר, בין גיל 30 ל-40, מפרישות יותר מההורמון בקיץ – כפי הנראה עקב חשיפה מוגברת לקרינת UV (אולטרה סגולה) של השמש.

 

את המחקר החלוצי ערכו צוות חוקרים בהובלת פרופ' כרמית לוי מהמחלקה לגנטיקה של האדם ולביוכימיה באוניברסיטת תל אביב, הדוקטורנטית רומה פריק, פרופ' יפתח גפנר וד"ר רות פרצ'יק מהמכון האנדוקריני במרכז הרפואי שיבא תל השומר, ותוצאותיו התפרסמו בכתב העת Steroids.

 

לעולם בעקבות השמש

"ההורמון האנטי-מולריאני מופרש מהשחלות, ויש קשר בין רמתו בדם לתפקוד השחלות", מסבירה ד"ר פרצ'יק. "רמת ההורמון היא אינדיבידואלית לאישה בנקודת זמן מסוימת, והיא אינה משקפת את מצב הפוריות של האישה באופן חד משמעי, אך הערך, מגמה והשוואה לקבוצת הגיל הם המדד הטוב ביותר לפוריות שיש לנו. מסיבה זו כל אישה שרוצה או מנסה להיכנס להיריון נשלחת לבדיקת AMH, ובישראל כל הבדיקות הללו נשלחות למעבדה המרכזית בשיבא. הקבוצה שלנו בדקה את התנודתיות העונתית של בדיקות ה-AMH – כמדד לאופן שבו השחלות מגיבות לקרינת ה-UV".

 

החוקרות השוו את תוצאות ה-AMH של 2,235 נשים ישראליות לרמת קרינת ה-UV כפי שתועדה בפועל. בקרב נשים צעירות יותר, בנות 20-29, לא נמצא קשר סטטיסטי בין חשיפה ל-UV ורמת AMH. לעומת זאת, בקרב נשים פוריות מבוגרות יותר, בנות 30 עד 40, נמצא דפוס עונתי בעל מובהקות סטטיסטית: נשים אלו, שמאגר הביציות שלהן בדעיכה, הגיבו בחיוב לחשיפה לשמש.

 

"ממחקרים קודמים שערכנו, אנחנו יודעים לומר שהחשיפה לשמש מגבירה מטבוליזם, תיאבון והתנהגות מינית, ולפחות בחיות מודל, מגדילה את השחלות ומאריכה את תקופת הייחום", מסבירה פרופ' לוי. "כאן מדובר במחקר אנושי אפידמיולוגי ראשוני, חלוצי, ואנחנו צריכים להיזהר מהסקת קשר סיבתי בין פוריות אצל נשים וחשיפה לקרינת UV. בני אדם אינם זהים לעכברים. עם זאת, אין ספק שגם אנחנו בעלי חיים, אנחנו חסרי פרווה ולכן אפילו יותר רגישים לקרינת שמש וגם ההורמונים שלנו מסונכרנים עם היממה ועם הקרינה. המחקר שלנו מציע כי מערכת הרבייה הנשית אכן פורייה יותר בקיץ, אך עוד אין לנו מידע על נתוני ההצלחה בפועל".

 

מעניינת במיוחד היא העובדה שהאפקט לא נמצא בקרב נשים צעירות יותר, בשנות ה-20 לחייהן. לדברי ד"ר פרצ'יק, הסיבה לכך היא כנראה רזרבת הביציות שיש לנשים הצעירות. "לפי הפרשנות שלי לממצאים, נשים בראשית גיל הפוריות פחות זקוקות לסיגנלים מהשמש, המשפיעים על מסלולים הורמונליים שטרם נחקרו דיים. הן פחות מושפעות או תלויות באיתני הטבע בהקשר הפוריות. לעומת זאת, שחלות מבוגרות יותר זקוקות לפקטורים הסביבתיים המיטביים על מנת לתפקד. למעשה, האפקט הזה היה גדול עוד יותר בקרב נשים בנות 35 ומעלה. כמובן, יש לסייג ולומר שחשיפה לקרינת UV של השמש צריכה להיעשות במתינות תמיד, וכי יש צורך במחקר נוסף על מנת לקבוע אם החשיפה אכן מסייעת לפוריות בפועל וכמה חשיפה דרושה".

מחקר

24.12.2023
תגלית חדשה: יערות הגשם בסכנה בשל הפחתת סופות הרעמים באזור

כריתת היערות באמזונס עשויה להקטין את כמות סופות הרעמים ולפגוע ביער הגשם שמספק לנו חמצן

  • מדעים מדויקים
  • סביבה וטבע

חוקרים מאוניברסיטת תל אביב מצאו לראשונה כי בעשורים האחרונים, בעקבות הפעילות המתמשכת של כריתת היערות באגן האמזונס, ירד משמעותית מספר סופות הרעמים באזור זה, והצטמצם המרחב שבו הן מתרחשות. לדבריהם, מדובר בממצא מפתיע:  "במרבית האזורים בעולם ההתחממות הגלובלית גורמת לעלייה במספר סופות הרעמים, אך במחקר זה גילינו שבדיוק באזורים בהם בוראו היערות, מספר הסופות דווקא ירד. הממצאים הללו מדאיגים מכיוון שירידה בכמות הסופות מביאה לירידה בכמות הגשמים, אשר בתורה גורמת לפגיעה נוספת ביערות – וחוזר חלילה. מדובר בתהליך מסוכן של היזון חוזר, שעלול לפגוע קשות ביערות שמספקים לנו חלק ניכר מהחמצן באטמוספירה וקולטים חלק גדול מהפחמן הדו-חמצני שנפלט על ידינו לאטמוספירה."  

 

המחקר הובל על ידי פרופ' קולין פרייס והסטודנט ראם בקנשטיין מהחוג לגיאופיזיקה בבית הספר לסביבה ולמדעי כדור הארץ ע"ש פורטר באוניברסיטת תל אביב. המאמר פורסם בכתב העת Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society (QJRMS). 

 

איום נוסף על הריאות של כדור הארץ

"יערות האמזונס הם יער הגשם הטרופי הגדול ביותר בעולם, והם ממלאים תפקיד קריטי בוויסות אקלים כדור הארץ," מסביר פרופ' פרייס. "יערות אלה אף מכונים 'הריאות של כדור הארץ', מכיוון שבאמצעות תהליך  הפוטוסינתזה הם מייצרים חלק משמעותי מהחמצן באטמוספירה וסופגים ממנה כמות גדולה של פחמן דו-חמצני – גז חממה שיש לו תרומה משמעותית לשינויי האקלים. בנוסף, יערות הגשם עצמם מייצרים גשם: העצים פולטים לאוויר אדי מים שהופכים לגשם מקומי, וגם נישאים על ידי הרוח ומביאים גשם למקומות מרוחקים."

 

עם זאת החוקרים מציינים כי תהליכים חשובים אלה מצויים כיום בסכנה בשל פעילות נרחבת של בירוא יערות באמזונס. "כשהאדם כורת עצים ומפנה שטחים לצרכים מגוונים: שימוש בעץ עצמו, חקלאות, פיתוח תשתיות, כריית מינרלים, ועוד. למעשה, ב-30 השנים שבין 1990 ל-2020 חוסלו באגן האמזונס יערות ששטחם הכולל גדול מיבשת אירופה כולה. הרס היערות גורם לפגיעה ברמת החמצן ולעלייה בגזי החממה באטמוספרה, וגם לשיבוש בגשמים שעלול להגיע לכדי בצורת באזורים מסוימים. בנוסף, לעתים קרובות העצים שנכרתו נשרפים, וכך נפלט לאוויר פחמן דו-חמצני נוסף, שמגדיל את הנזק הסביבתי". 

 

במחקר זה, הראשון מסוגו בעולם, ביקשו החוקרים לעקוב אחר שינויים בהיקף סופות הרעמים באגן האמזונס בעשורים האחרונים. בהיעדר נתוני סופות רעמים מהאמזונס שחוזרים עשרות שנים אחורה, בנו החוקרים מודל אמפירי המסתמך על פרמטרים אקלימיים מהמרכז האירופאי ERA5, שאוסף נתונים מאז 1940, ולצד נתוני סופות רעמים שנאספו באמצעות רשת עולמית של חיישנים לאיתור ברקים שנקראת WWLLN -Worldwide Lightning Location Network.

 

"ברק הינו תוצאה של שדה חשמלי עצום שנפרק בבת אחת, ומשדר גלי רדיו שניתן לקלוט אותם גם במרחק של אלפי קילומטרים," מסביר פרופ' פרייס. "החיישנים של רשת WWLLN פרוסים ב-70 מוסדות מחקר בכל העולם, והם קולטים וממפים סופות רעמים בכל מקום על פני כדור הארץ, בזמן אמת וללא הפסקה. גם כאן באוניברסיטת תל אביב, על הגג של הבניין למדעים מדויקים, יש לנו חיישן שקולט גלי רדיו מסופות רעמים שמתחוללות באזור שלנו, וגם באפריקה, בהודו, ואפילו בדרום אמריקה. הצלבת המידע מהתחנות השונות, מאפשרת קביעה מדויקת של המיקום והזמן של כל ברק, וכך מתקבלת מפה גלובלית של ברקים לאורך זמן."   

 

ירידה של כ-8% בהיקף סופות הרעמים

באמצעות המודל האמפירי בדקו החוקרים את הקשר בין כמות והתפלגות סופות הרעמים לבין שינויים בטמפרטורה באזור האמזונס החל משנות ה-80. ניתוח סטטיסטי של הנתונים העלה ממצאים מפתיעים: על אף העלייה בטמפרטורה הנובעת מההתחממות הגלובלית, חלה ירידה של כ-8% בהיקף סופות הרעמים. החוקרים: "כשבדקנו לעומק את הממצאים הבלתי צפויים, גילינו שאזורי הירידה בסופות הרעמים חופפים במידה רבה לאזורים שבהם בוצעה פעילות נרחבת של בירוא יערות. זו הפעם הראשונה שהתגלה קשר בין סופות רעמים לבירוא יערות. לפי ההערכה שלנו, אובדן של כל מגטון פחמן - שווה ערך לכמיליון עצים גדולים שנכרתו, מביא לירידה של כ-10% במספר סופות הרעמים."   

 

פרופ' פרייס מסכם: "במחקר זה בדקנו מגמות בסופות רעמים באגן האמזונס בעשורים האחרונים. ציפינו למצוא עלייה בכמות הסופות בעקבות ההתחממות הגלובלית, כפי שנצפה באזורים רבים בעולם, אך להפתעתנו מצאנו מגמה הפוכה: ירידה של 8% במהלך 40 שנה. בירור נוסף העלה שמרבית הירידה נצפתה בדיוק באזורים בהם יערות הגשם בוראו והוחלפו בחקלאות או בשימוש אחר של האדם. ניתן להסביר זאת בכך שבהיעדר היערות פחתה משמעותית הלחות באוויר, שהיא מקור האנרגיה והלחות להיווצרות סופות רעמים. התוצאה היא פחות סופות רעמים, פחות עננים, פחות גשם, וכתוצאה מכך גם פחות צמיחה של היער. כך נוצר תהליך של היזון חוזר שיכול לגרום להתייבשות היערות, דבר שעלול לפגוע משמעותית באפקטים החיוניים של 'הריאות של כדור הארץ' – ייצור חמצן וספיגת פחמן דו חמצני." 

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 >>