חיפוש טיולים ומסלולים
בחר אזור
בחר סוג טיול
בחר דרגת קושי
חיפוש טיול בטקסט חופשי
פייסבוק
ניוזלטר

חכמת הנסתר של צמחי המדבר

28/06/2017


פרק א – מסיבת טבע בתלוליות


שלום לכם, נעים מאד, אני בוזי רביב, דוקטורנט במעבדה של פרופסור גדעון גרפי במכונים לחקר המדבר, אוניברסיטת בן גוריון. במעבדה שלנו אנחנו חוקרים תופעות הקשורות לצמחים בכלל ולצמחי המדבר בפרט, בעיקר ברמה המולקולרית. אנחנו עורכים סיורי שטח להתבוננות על תופעות שונות הקשורות להישרדות הצמחים בסביבה המדברית ובודקים במעבדה את השערותינו על ידי ניסויים רבים. שפע המידע המצטבר בשנים האחרונות במעבדות מחקר הצמחים לעיתים נשאר בין דפי עיתוני המדע ולא בהכרח מגיע אל הציבור הרחב... ולכן שמחתי על ההזדמנות שניתנה לי לכתוב לעיתון זה ולחבר בין מעבדות המחקר של האוניברסיטה ובין הקהל הסקרן.


הדבר המעניין ביותר בצמחי המדבר הוא היכולת שלהם להשלים את מחזור חייהם בתנאים של יובש קיצוני בקיץ ואי ודאות לגבי מועד המשקעים וכמויותיהם בחורף. כל מין ומין התפתח קצת אחרת במהלך האבולוציה ולכן אנחנו יכולים לראות (ואפילו לחקור, למי שבקטע) מגוון רחב של התאמות לתנאים אלו. עם זאת, יש מספר התאמות שמתקיימות בצורה דומה במספר מינים, אפילו ממשפחות רחוקות. במקרים רבים אנחנו לא יכולים לראות במו עינינו את ההתאמות האלו ולכן הן שייכות לתחום אותו אני מכנה "חכמת הנסתר של צמחי המדבר". הפעם בחרתי להתמקד בהתאמה שניתן לראות אותה בצמחים רבים באזור הנגב, שראיתיה לראשונה בריצות הבוקר בין הגבעות ומאז היא מעסיקה את מחשבותיי ועוררה בי סקרנות לבדוק את הספרות המדעית בנושא – ולשתף אתכם בממצאים ובמסקנות שלי (רשימה חלקית של המקורות בסיום, לעיונכם).


התופעה היא תלוליות הקרקע הקטנות בבסיסם השיחים הנפוצים באזורנו כגון זוגן השיח (Zygopyllum domusum) , יפרוק המדבר (Anabasis articulata) או המלוח הקיפח (Atriplex haleri) ועוד רבים. בדרך כלל תלוליות אלו משמשות גם ככר גידול למינים חד שנתיים הצומחים בחורף בסמוך לשיח המרכזי. לעיתים מתחת התלוליות נוכל למצוא מחילות של מכרסמים מדבריים, לטאות וחרקים ועליהן נוכל לראות קונכיות של שבלולים, עלים וגבעולים יבשים. כדי להבין משהו על שכיחות התופעה אנחנו נתרחק לרגע מהנגב ונדרים עד למדבריות החול בנמיביה. שם, בין הדיונות הגדולות נמצא שני מיני צמחים ממוצא שונה מהצמחים שאנחנו מכירים אצלנו וממשפחות שונות לחלוטין. מדובר בצמחים שאין להם למיטב ידיעתי שם בעברית ואלו מינים אנדמיים למדבר הנמיבי. צמח אחד נקרא (Welwistchia mirabilis) והמין השני נקרא (Acanthosicyos horridus). המין הראשון שייך לתת מערכה חשופי הזרע, מה שאומר שהוא קרוב יותר לאורנים ולברושים יותר מאשר לצמחי המדבר האחרים המוכרים לנו. זה צמח מופלא, השורד מאות שנים במדבר, בעל שני עלים ענקיים בלבד שמתארכים ומתארכים... יצור די מוזר, נראה קצת כמו ערמת כביסה או תמנון. הצמח השני שייך למשפחת הדלועים (קרוב של המלפפון והדלעת) ולא ניתן להגות את שמו המקובל בשפה העברית, או האנגלית. פשוט מפני שאין לנו את העיצורים המתאימים. עם זאת, גם בשני הצמחים הרחוקים האלו אנחנו מוצאים בדיוק את אותה תופעה של היווצרות תלוליות סביבם. צמחים אחרים ברחבי מדבריות בעולם מראים את אותה תופעה, כך שאני מרשה לעצמי לכתוב שמדובר בתופעה כללית.


יש כמה סברות למקור של תלוליות החול המקיפות את השיחים האלו. מקובלת ההנחה שהשיחים עומדים בדרכם של חלקיקי אבק, המצטברים בבסיס הצמח לאחר ההתנגשות ונערמים לתלולית. דעה אחרת שפורסמה על ידי קבוצת מחקר מספרד גורסת שפעם האדמה הייתה בגובה אחיד וחלקיקי החול שלא היו בסביבת הצמח נסחפו עם הגשמים וכך נוצרו למעשה "שקעים" בין הצמחים. כך או כך נשאלת השאלה מה הסיבה שהתלוליות האלו כל כך נפוצות אצל צמחים מדבריים? האם מדובר בהצטברות פיזיקלית מקרית או אפילו עוד גורם מדברי מעיק לאותם צמחים? או שמא יש בהיווצרות התלולית יתרון התפתחותי לצמחי המדבר?


כאשר אנחנו עוקבים אחרי שיח שגדל בסביבה המדברית במשך השנים, ניתן לראות שהתלולית הולכת וגדלה ככל שהזמן עובר. כאשר נחפור מעט בתוך התלולית נוכל לחוש, שקרום האדמה המכסה את התלולית דק מעט מהקרום באדמה שבין התלוליות. כמו כן, מרקם האדמה בתלולית שונה ממרקם האדמה שאינה חלק מהתלולית ושהאדמה שבתלולית מכילה שורשים ואיברים מתים של הצמח. ביפרוק ובזוגן שורשים אלו הם בדרך כלל שורשים קצרים, שעירים במיוחד וזמניים כלומר, חיים רק במשך עונת גידול אחת ולאחר מכן מומתים על ידי הצמח. למעשה, אותם השורשים מהווים מעין תשתית ("שלד") שעליה נדבקים גרגירי החול. עד כאן מה שרואים. ומה הנסתר כאן?

 

 

 

אם נביט במיקרוסקופ או ננתח רצפים של DNA בגרגירי חול בסביבת השורש נגלה מגוון של מיקרואורגניזמים (חיידקים ופטריות). הכמות והמגוון של המיקרואורגניזמים בסביבת השורש גדולים בהרבה מאשר בחול שמחוץ לתלולית. היצורים הזעירים האלו מתכנסים למסיבת טבע תת קרקעית בין השורשים. בשנים האחרונות גילו מדעני הצמחים שהשורשים של צמחים מפרישים מתוכם חומרים שמעודדים גדילה של מיקרואורגניזמים מסוימים ומעכבי גדילה של מיקרואורגניזמים אחרים – כך שייתכן שהצמח יוצר סביבה של מיקרואורגניזמים מאד מסוימים בסביבתו, ומוזמנים למסיבה אלה שיכולים לתרום להישרדותו של הצמח. אבל מה מסייע להישרדות הצמח בתנאים הנוצרים בתלולית אותה יצר לעצמו על ידי שלד השורשים והדבקת המיקרואורגניזמים עליהם?


ברור לכולנו שמצוקת המים היא הגורם המגביל ביותר לצמיחת הצמחים במדבר. האדמה שממנה מורכבת התלולית היא פחות הדוקה והקרום העליון שלה הוא דק יותר מאשר האדמה האופיינית למדבר באותה סביבה. קרום הקרקע הדק של התלולית מאפשר חדירה קלה יותר של טללים אל הקרקע בסביבת הצמח. אותם שורשים חיים המהווים תשתית לתלולית מאפשרים קליטה מהירה של מי הטל בשעות הבוקר המוקדמות. המים הנספגים בתלולית בשעות הבוקר מדללים את המלחים המאפיינים את הקרקע המדברית ומאפשרים לשורשי הצמח הקלה זמנית במליחות אותה הם חווים. בנוסף, צמחים שגדלים על שיפועי הגבעות המדבריות ויוצרים לעצמם תלוליות יוצרים לעצמם מבנה דמוי טרסה, המאפשר את עצירת מי הנגר ובכך יוצרים לעצמם אגן ניקוז המגדיל את כמות המים שיגיעו אל מערכת השורשים של הצמח. זה לא הרבה מים אבל במדבר כל טיפה היא משמעותית. מי שעוד נהנה מטיפות המים המעטות האלו הם אותם מיקרואורגניזמים בסביבת השורש, ש"הוזמנו" על ידי הצמח. ואיך זה קשור להישרדות צמח?

 

 


 

אחרי מים, חנקן הוא הגורם המגביל של צמיחת צמחים במדבר משום שהוא משמש כאבן הבניין לחלבונים ו DNA ובאדמת המדבר הוא נמצא בכמות מועטה. באוויר יש שפע של חנקן אבל בצורה שאינה זמינה לצמח ובטבע יש מיקרואורגניזמים מיוחדים שיודעים לקשור את החנקן מהאוויר ומפסולת בעלי החיים והצמחים ולהפוך אותו לזמין לצמח. החיידקים והפטריות שהצמחים מזמנים לסביבת השורשים שלהם הם כאלה שמעורבים בתהליך מיחזור החנקן ויסודות הזנה נוספים. בקרקע קיימות מערכות גומלין מורכבות בין המיקרואורגניזמים והחנקן אבל בשורה התחתונה – באביב, עונת הצימוח המהיר, החנקן שהיה אצור באותן שאריות צמחיות והפרשות בע"ח בסביבת הצמח נעשה זמין לצמח בזכות אותם מיקרואורגניזמים ומאפשר תמיכה בצמיחה וביצירת הזרעים. צמחים שהצליחו לבסס לעצמם תלולית איכותית והצליחו לגדול – יצליחו "לאסוף" יותר אבק ולהגדיל את התלולית שלהם לשנה הבאה. ניתן להניח שעל ידי כך הצמח זוכה לעוד מצע למיקרואורגניזמים והצטברות מזון וכך המעגל נמשך עד שמערכת השורשים שבמעמקי התלולית כבר לא יכולה לתמוך בצמח מבחינת אספקת המים והמזון הנדרשות לכלכלו ואז הוא מגיע לשיא גודלו. כאמור, תלולית משמעותית מהווה כר גידול למיני צמחים וחיות נוספים והפסולת שלהם מעשירה את סביבת התלולית.


אז אנחנו רואים לכאורה תופעת טבע תמימה של הצטברות חול בסביבת הצמח, אך למעשה יכול להיות שמדובר בתופעה מדהימה שבה צמחי המדבר מהנדסים את סביבתם הקרובה כך שתאפשר תנאים טובים לצמיחתם הן מבחינת מים והן מבחינת המזון. התופעה הזו גורמת לנו לחשוב מחדש על גבולות האורגניזם, כלומר, מה אנחנו מכלילים כחלק מהמין. לדוגמא - פרה ללא נוכחות מיקרואורגניזמים מסוימים בקיבתה לא תוכל לעכל את הצמחים שהיא אוכלת. ובחזרה לנושא - האם אותם חיידקים ופטריות שבקרקע הם חלק מהצמח בדומה לחיידקי המעיים שלנו? האם נוכל להפריד בין המינים השונים המשתפים פעולה במערכת האקולוגית? מה טיבה של התקשורת בין עולם הנראה ובין העולם המיקרוסקופי ומה נוכל ללמוד ממנה? שאלות נוקבות שכדי לענות עליהן נצטרך לטמון את ראשינו בחול.


ואפרופו חול, בעת כתיבתן של שורות אלה אני נמצא בנמיביה במשלחת מחקר למדבריות החול בהובלת פרופ' ברי פינשאו. כאן הצמחים גדלים מתוך תלוליות ענקיות, לעיתים בגובה של מטר ואף שניים לצמח. אנחנו בודקים את ההשפעה של התלוליות סביב צמחים על רמות הקרינה, החום והלחות שחווים הצמחים ואני מקווה לחזור עם תוצאות מעניינות שיגרמו לנו להבין טוב יותר את הסיבה להתפתחות התלוליות ועם תמונות יפות. ועד אז, שיהיה לכולם קיץ נעים ותשתו הרבה מים.

 

מקורות:

Batanouny, Kamal H. Plants in the Deserts of the Middle East. Springer Science & Business Media, 2013

 

Bochet, E., Jean Poesen, and José Luis Rubio. "Mound development as an interaction of individual plants with soil, water erosion and sedimentation processes on slopes." Earth Surface Processes and Landforms 25.8 (2000): 847-867

 

Carrillo‐Garcia, Ángel, et al. "Nurse plants, mycorrhizae, and plant establishment in a disturbed area of the Sonoran Desert." Restoration Ecology 7.4 (1999): 321-335

 

Kaplan, Drora, et al. "A survey of the microbial community in the rhizosphere of two dominant shrubs of the Negev Desert highlands, Zygophyllum dumosum (Zygophyllaceae) and Atriplex halimus (Amaranthaceae), using cultivation-dependent and cultivation-independent methods." American journal of botany 100.9 (2013): 1713-1725.

Zaady, Eli. "Seasonal change and nitrogen cycling in a patchy Negev Desert: a review." Arid Land Research and Management 19.2 (2005): 111-124.