הינך נמצא כאן

רואים את העצים וגם את היער

16.01.2017

במחקרים שמובילה כעת קבוצת המחקר של ד"ר תמיר קליין, המדענים חוקרים את יחסי הגומלין שעצים מקיימים ביניהם ואת תפקודם במערכת האקולוגית. התובנות שיפיקו מכך עשויות להועיל לתחומי הייעור והחקלאות. 

סריקה של ענף אורן ירושלמי באמצעות מיקרו-טומוגרפיה ממוחשבת מגלה, כי לאחר תקופת יובש התמלאו הצינוריות להובלת מים בכמויות גדולות של אוויר (בכחול)

כאשר היה ד"ר תמיר קליין בעיצומם של הלימודים הבתר-דוקטוריאליים, הוא חשף ממצא כה מפתיע, עד כי אפילו המנחה שלו הכריז בתחילה כי מדובר, ככל הנראה, בטעות. "עד אז היה ידוע כי עצים המצויים ביער מתחרים ביניהם על משאבים כמו אור וחומרים מזינים", מסביר ד"ר קליין, העומד כעת בראש קבוצת מחקר חדשה במחלקה למדעי הצמח והסביבה במכון ויצמן למדע. "אלא שאז מצאנו שבין עצים שכנים מתקיים גם שיתוף חומרים. הראינו, שמולקולות פחמן שקולטות מחטי עצי אשוחית בוגרים, מועברות בכמויות גדולות דרך האדמה לאורנים, לאשורים ולארזיות הנטועים בסמיכות מקום".

במחקר שפירסם בכתב העת המדעי Science בשנת 2016 הראה ד"ר קליין, כי מולקולות הפחמן מועברות מעץ אחד לעצים שכנים דרך "ערוצים תת-קרקעיים", אשר יוצרות רשתות של פטריות הנטוות סביב שורשי העצים. "עצים שכנים מקיימים יחסי גומלין מורכבים זה עם זה", אומר ד"ר קליין. "כמובן, יש ביניהם לא מעט תחרות, אך הם גם יוצרים קהילות, מעין גילדות, שבתוכָן הם חולקים ביניהם משאבים בעלי ערך. למעשה, עצים המשתייכים ל'גילדה' נוטים לצמוח טוב יותר מאשר אלה שאינם משתייכים אליה".

ד"ר קליין ממשיך כעת לחקור את יחסי הגומלין בין עצים, כדי להתחקות אחר "האקו-פיסיולוגיה" שלהם. הכוונה היא לאופן שבו העץ מתפקד במערכת האקולוגית. "המחקרים על שיתופי הפעולה התת-קרקעיים בין עצים יוכלו לחשוף אילו מיני עצים מסתדרים היטב זה עם זה", הוא אומר. "כך, ייתכן שנוכל לקבוע אילו עצים כדאי לשתול האחד ליד האחר. בנוסף, אנחנו שואפים לפענח את מנגנוני העמידות לבצורת במיני עצים שונים. מחקרים אלה, ואחרים, יוכלו להניב תועלת לתחומי הייעור והחקלאות".

אמנם רק 5% משטח ישראל מכוסים ביערות, אך מתברר שיש יתרון מקומי בכל הנוגע לחקר היערות. "האקלים החם והיבש של ישראל הוא הזדמנות פז לחקר יכולת ההסתגלות של עצים לבצורת ולעקה", מסביר ד"ר קליין. "עצים רבים הגדלים בארץ כבר עמידים לבצורת. הבנה טובה יותר של עמידות זו תסייע, אולי, לפתח סוגי לימונים, שקדים, עצי זית ועצי פרי נוספים שאפשר יהיה לגדל בתנאים קשים עוד יותר".

סריקות של ענף עץ לימון באמצעות מיקרו-טומוגרפיה ממוחשבת לפני יובש (משמאל) ואחריו (מימין) מגלות הבדלים הקשורים במחסור במים ברקמה הצפופה (צבועה בלבן) של הליבה והקליפה, וברקמות המכילות מים (אפור) ואוויר (שחור)

מטרת הפרויקטים הנערכים כעת במעבדתו של ד"ר קליין היא לגלות כיצד מנהלים העצים את משקי המים והפחמן שלהם, הן כעצים בודדים והן כקהילה ביער. למשל, במסגרת אחד הפרויקטים חוקרת הקבוצה את בועיות האוויר הזעירות הנוצרות בתעלות המים של העץ בזמן בצורת. "אם הבצורת נמשכת לאורך זמן, בועיות אלה עלולות להרוג את העץ, בדומה לקריש דם שביכולתו לגרום להתקף לב קטלני בבני אדם", מסביר ד"ר קליין. כחלק מחקר הבועיות מזריקים המדענים נוזלים לענפי עצים ברמות לחץ שונות, ולאחר מכן בוחנים את הבועיות בפרטי פרטים בעזרת מיקרו-טומוגרפיה ממוחשבת.

בחממות המכון עורכים חברי הקבוצה ניסויים בעצים הנפוצים בארץ, בהם שתילי אורן, ברוש, חרוב ועוד. המדענים נעזרים בטכנולוגיות מתקדמות, לרבות דימות תהודה מגנטית גרעינית ומצלמות תת-קרקעיות המצוידות במנורות מיוחדות, כדי לחקור את המוליכות ההידראולית בעצים, ולבחון את צמיחת השורשים באדמה.

יתרה מכך, ד"ר קליין וקבוצתו עוסקים גם ב"חיבוק עצים" ביער הסמוך לעיר בית שמש. הם עושים זאת לא כחלק מחוויה רוחנית, אלא כדי להקיף את הגזע בסרט מדידה, ובדרך זו לעקוב אחר צמיחתו. במקביל משתמשים המדענים בשיטות כימיה אנליטית ובניתוח איזוטופים באמצעות לייזר. "אנחנו עושים זאת כדי לעקוב אחר חילוף החומרים של הפחמן בעצים בודדים, וכדי לחקור כיצד עובר הפחמן בין העצים דרך רשתות שיוצרות פטריות שונות", מספר ד"ר קליין. המדענים אף מסתייעים בהדמיה תרמית לצורך חקר אידוי המים מעלי העצים, מאחר ששיטה זו מאפשרת מדידות חום מרחוק.

שלל מחקרים אלה יוכלו לסייע בעתיד בניבוי אופן ההשפעה של שינויי אקלים על יערות, בעיקר בכל הנוגע להתחממות הגלובלית ולעלייה בריכוז גזי החממה באטמוספרה. כך למשל, באחד הניסויים מתכנן ד"ר קליין להכפיל את ריכוז דו-תחמוצת הפחמן באוויר, וכך לדמות את התנאים העלולים להיווצר באטמוספרת כדור הארץ כתוצאה מזיהום אוויר.

העיסוק של ד"ר קליין בעולם הצומח אינו מסתכם במעבדה. כדי שלא לתרום לזיהום הסביבתי, הוא מספר, ויתר כבר לפני כעשור על השימוש במכונית פרטית. בד בבד הוא מדגיש, כי השפעותיו של זיהום האוויר על הסביבה מורכבות מכפי שנוטים לחשוב. "מצד אחד, העלייה בדו-תחמוצת הפחמן (CO2), כתוצאה מזיהום האוויר, אינה מגבירה את צמיחתם של עצים, וזאת בניגוד לתקוותיהם של התעשיינים", אומר ד"ר קליין. "מצד שני, מחקרים חדשים שלנו מרמזים על כך שרמות גבוהות של CO2 באוויר עשויות לתרום לעמידותם של העצים בפני בצורת. זה כמובן לא אומר שאפשר להמשיך ולזהם את האוויר, אלא שחשוב שנמשיך לצבור ידע מעמיק על זיהום אוויר ועל השפעותיו על עצים בכלל ועל עצים שנועדו לחקלאות בפרט".

אישי

ד"ר תמיר קליין גדל בנצרת עלית, בבית המוקף יער אורנים, ובילדותו בילה זמן רב בחיק הטבע. בהיותו נער השתתף במחנות קיץ של החברה להגנת הטבע, וכיום הוא מחזיק בתעודת מדריך טיולים. הוא בעל תואר ראשון בביוכימיה, אותו סיים בהצטיינות בפקולטה לחקלאות של האוניברסיטה העברית בירושלים. את התארים הבאים השלים במכון ויצמן למדע: תואר שני בהנחיית פרופ' אביחי דנון מהמחלקה למדעי הצמח והסביבה, ותואר שלישי בהנחיית פרופ' דן יקיר מהמחלקה למדעי כדור הארץ וכוכבי הלכת. ד"ר קליין ביצע מחקר בתר-דוקטוריאלי באוניברסיטת באזל שבשווייץ, ולאחר מכן ערך מחקר במינהל המחקר החקלאי – מרכז וולקני. בשנת 2016 הצטרף למכון ויצמן למדע. הוא מתגורר ברחובות, ואב לשני בנים, בני שש ושנתיים וחצי.

 עץ אורן בוגר בגובה כ-10 מטרים מכיל כ-77 ק"ג פחמן, וצורך בשנה אחת כ-24 ק"ג נוספים, מתוכם רק 4 ק"ג משמשים לגידולו, והיתר חוזרים לסביבה. תנועת המים בעץ גדולה פי כמה: אותו העץ צורך עד 80 ליטר מים ביום.

#מספרי_מדע

לשיתוף:

 

 

 

 

אינסטגרם

.