בתוך ענני אבק המדבר הישראלי, בחממות מחקר בדרום הארץ, מתנהל בעשור האחרון מסע מדעי שחושף תופעה חשובה: צמחים שלא רק מזינים את עצמם דרך האוויר, אלא עושים זאת באמצעות חלקיקי אבק ואפר שנוחתים על עליהם.
במחקר, המתבצע במעבדה של ד"ר אבנר גרוס באוניברסיטת בן-גוריון בנגב, בשיתוף ד"ר דניאל פלחן מאוניברסיטת אריאל, ושהוצג בוועידה השנתית ה-53 למדע ולסביבה, בוחנים החוקרים את התופעה. "החידוש הגדול במחקר הוא שאנחנו מסתכלים על היכולת של הצמח לספוג מינרלים לא רק דרך השורשים, אלא גם לקלוט חומרי הזנה שנמצאים באפר ובאבק - כמו זרחן, ברזל, מנגן ונחושת - ישירות מהאוויר, דרך העלים שלו", מסביר אנטון לוקשין, דוקטורנט במעבדה. "כשאבק ואפר נוחתים על העלים, הם נשארים שם זמן ממושך, וכמעט ללא תחרות עם מיקרואורגניזמים, כמו שקורה בספיגה מהקרקע. כך יש להם זמן להיספג".
התגלית של לוקשין ועמיתיו חושפת נתיב תזונתי שכמעט ולא זכה עד היום להתייחסות במדעי הצמח: ספיגה ישירה מהאוויר. בעולם שבו שינוי האקלים משנה את הרכב הקרקעות והאקלים המקומי, ייתכן שההבנה לגבי יכולות הספיגה מהאוויר בקרב צמחים תקבל מקום משמעותי בחקלאות העתידית.
אבק מהמדבר בנגב ואפר מהר הגעש בסיציליה
במסגרת המחקר, בחנו החוקרים את התופעה באמצעות צמחי חומוס שגדלו בתנאים מבוקרים, לצד כאלה שגדלו בניסוי שדה בתחנת מחקר הנמצאת למרגלות מושב מטע שליד בית שמש. באחת מסדרות הניסויים נחשפו הצמחים לאבק מדברי שנאסף מהנגב, וכן לאפר געשי שנלקח מהר הגעש אתנה שבסיציליה.
את האבק פיזרו החוקרים ישירות על העלים, ובנפרד, גם על הקרקע סביב השורשים. התוצאות לא איחרו להגיע: הצמחים שקיבלו את האבק על העלים הראו גידול משמעותי בביומסה – כלומר בגודל שלהם, ועלייה בתכולת המינרלים החיוניים, ובראשם זרחן, ברזל ומנגן.
החוקרים הבינו שהסיבה לכך היא שהצמחים הניזונים דרך העלים נהנים בצורת הספיגה הזו מכמה יתרונות ייחודיים: "הבעיה היא שבקרקע, כשהאבק שוקע, מתחילים תהליכים של תחרות עם מיקרואורגניזמים, סחיפה, חלחול ובעיות של זמינות מינרלים בקרקע. הרבה מהמינרלים שבאבק בכלל לא מגיעים לשורש", מסביר לוקשין. "אבל על העלים? אין את התחרות הזאת".
במסגרת הניסויים גילו החוקרים שהנתיב הפוליארי – כלומר קליטה ישירה מהעלים – היה הנתיב היעיל העיקרי בקליטת המינרלים מהאבק; תרומת השורשים הייתה קטנה הרבה יותר. יתרה מזאת, כשגידלו את החומוס תחת רמות פחמן דו-חמצני מוגברות (850 ppm) – כלומר הדמיה לתנאי משבר האקלים החזויים בעתיד – נחשפה בעיה נוספת: הצמחים אומנם צמחו מהר יותר וייצרו יותר ביומסה, אך ריכוז המינרלים החיוניים בצמח ירד. התוצאה: דילול תזונתי של הצמח.
"הצמח עושה יותר פוטוסינתזה כשהוא מקבל יותר פחמן דו-חמצני, ומצליח לצבור יותר ביומסה. אבל אז נוצר דילול בריכוז המינרלים שבתוך רקמות הצמח", מסביר לוקשין. "כלומר, אם אתה אוכל חומוס כמקור לחלבון וברזל, תצטרך לאכול הרבה יותר חומוס בעתיד כדי לקבל את אותה הכמות של חלבון ומינרלים".
כאן נכנסת לתמונה החשיבות הפוטנציאלית של האבק והאפר. כשרמות הפחמן הדו-חמצני עולות בעקבות משבר האקלים, הצמחים אומנם גדלים מהר יותר, אך סובלים מדילול במינרלים החיוניים שחשובים לבריאות האדם והמערכות האקולוגיות. החוקרים ביקשו לבדוק האם חלקיקי האבק והאפר שנוחתים על העלים ומכילים מינרלים מרוכזים, יכולים לשמש תוספת תזונתית ולהחזיר חלק מהחוסרים הללו. התוצאות הראו שכאשר האבק נצמד לעלים, הצמח מצליח לספוג ממנו את הזרחן והברזל, ובכך משפר מחדש את ערכי המינרלים, גם בתנאים של ריכוז פחמן דו-חמצני גבוה.
המשמעות של תגלית זו חורגת הרבה מעבר לשאלת תזונת הצמח לבדה. האבק והאפר, מתברר, משחקים תפקיד חשוב גם באוקיינוסים, והמשמעות היא גלובלית. חלקיקי אפר ואבק המגיעים ממדבריות אפריקה וחצי האי ערב נישאים על גבי רוחות ומגיעים אל האוקיינוסים. שם, האפר העשיר בזרחן, ברזל ומנגן מהווה דשן רב עוצמה לאצות מיקרוסקופיות.
"כשיש התפרצויות געשיות שמשחררות כמויות אדירות של אבק ואפר, הם מגיעים לאוקיינוסים ופעמים רבות מובילים לפריחתן של אצות," מסביר לוקשין. ״אצות, בדומה לצמחי יבשה, מבצעות פוטוסינתזה; הן קולטות פחמן דו-חמצני ואנרגיית שמש ומשתמשות בהן להזנה ובנייה. כשהן מתות, חלק מהן שוקע לקרקעית ומוביל למה שנקרא קיבוע פחמן: הפחמן הדו-חמצני הנמצא בגוף האצה – אותו היא קלטה במהלך חייה – נשאר על פני קרקעית האוקיינוס למשך שנים רבות, מה שתורם להורדת רמות הפחמן שנמצא באטמוספרה ולפיכך לצמצום התרומה להתחממות הגלובלית״.
המשמעות היא שלחלקיקי האפר והאבק ישנן תרומות רבות: לא רק שהם מהווים מקור מינרלים לצמחים, אלא שהם גם מחוללים תהליכים שמסייעים להפחתת רמות הפחמן הדו-חמצני באטמוספרה, דרך קיבועו באמצעות אצות בקרקעית האוקיינוס. קיבוע פחמן באוקיינוסים הוא אחד המנגנונים הטבעיים הידועים כיום להאטת שינוי האקלים, והמחקר של לוקשין ועמיתיו מדגיש את תרומתו האפשרית של האבק והאפר לתהליך הזה.
שריפות יזומות למען הצמחים
תוצאות המחקר מעבירות נקודה חשובה נוספת, הנוגעת להשפעת שריפות על הצמחייה. במהלך שריפה ולאחריה, הצמחים באזור נחשפים לכמות גדולה של אפר ואבק, שעלולים להזיק, כמובן, לחלק מהצמחייה בטווח המיידי – אך יכולים גם לסייע לחלקה. הבנת החשיבות של השריפה כחלק מהמערכת האקולוגית הטבעית אינה חדשה. ביערות צפון אירופה (שם יש יכולת גבוהה במיוחד למנוע שריפות טבעיות), למשל, מציתים לעיתים שריפות באופן יזום. "בפינלנד, לדוגמה, יוצרים שריפות יזומות ומבוקרות כדי לפזר מחדש את חומרי ההזנה בקרקע", מספר לוקשין. "הם הבינו שאם לא תהיה שריפה, זה יפגע בתהליך הטבעי של פיזור חומרי ההזנה בקרקעות." תוצאות המחקר מסייעות להבין שהצמחים יודעים לקלוט את חומרי ההזנה גם באופן ישיר דרך העלווה, ולא רק דרך הקרקע.
כאשר צמח נשרף, רוב הפחמן שבו מתאדה לגז, אך המינרלים נאגרים באפר, שם הם נמצאים בריכוז גבוה הרבה יותר מאשר ברקמה החיה. "כשמתרחשת שריפה, רוב הביומסה של הצמח – המורכבת מפחמן ומים – מתנדפת, ונשארים רק אחוזים בודדים מהמשקל ההתחלתי של הצמח, בצורת אפר. האפר הזה מכיל בתוכו את רוב המינרלים שהצמח צבר במהלך חייו, רק בצורה מרוכזת אף פי עשרה ויותר מהריכוז שהיה בצמח המקורי לפני השריפה", מסביר לוקשין. "בדרך זו, אנו יכולים לחשב את עוצמת השריפה. כשזה נוגע לזרעים עתיקים שמוצאים באתרים ארכאולוגיים, נוכל בדרך זו להעריך מה הייתה הביומסה שהייתה קיימת לפני השריפה, אפילו באירועים עתיקים מאוד".
ההבנה שצמחים מסוגלים לנצל אבק ואפר ישירות מהעלים פותחת פתח לחשיבה בכיוונים חדשים: למשל פיתוח זנים שמותאמים טוב יותר לעולם משתנה, פיתוח שיטות דישון חדשות, וייתכן שגם על אסטרטגיות להתמודדות עם אדמות עניות במינרלים. הבנה איך למנף את היכולת הזו עשויה לאפשר גידול של יבולים גם בתנאים קשים, כמו אלה הצפויים עקב משבר האקלים וירידת הפוריות של הקרקע.
"בסופו של דבר, אנחנו מציגים פה סוג של מחזור חיים גלובלי: פוטוסינתזה של הצמח, שריפה, שחרור פחמן דו-חמצני, פיזור האבק, חזרה לקרקע ולים, הזנת צמחים חדשים", מסכם לוקשין. "המינרלים לא נעלמים, הם פשוט נודדים. ואם נבין טוב יותר את הדרכים שבהן צמחים קולטים אותם, נוכל להתמודד טוב יותר עם האתגרים שמחכים לנו בהמשך".
הכתבה הוכנה על ידי זווית – סוכנות הידיעות של האגודה הישראלית לאקולוגיה ולמדעי הסביבה
