האלמוג ושברו

בשנים האחרונות נצפים ברחבי העולם חילופי-מופע אקולוגיים בין שוניות האלמוגים למרבדי אצות בשל הידרדרות תנאי מי הים. התמודדות עם בעיה זו דורשת כלי שיקומי המאפשר כיסוי שטח באלמוגים בצורה יעילה. כלי שכזה הינו ריצוף השונית:  ריצוף שטחים נרחבים באריחי בטון אקולוגי המכוסים ברקמת אלמוג שגודלה בתנאי משתלה בתוך הים,  בשיטת "שיברוני האלמוגים". 

משתלת אלמוגים בים סוף. צילום: יעל הורושובסקי פרידמן

יונתן לבנוני, בזמן לימודיו בחוג לביולוגיה וסביבה, בחן איזה סוג של שיברוני האלמוג Stylophora pistillata יכסו שטח במהירות המרבית: שיברוני קצה צמיחה )ללא פצע חשוף(, גליליים )פצע חשוף עגול בקירוב)  או אקראיים )לא ניתן להגדיר את גאומטריית הפציעה(. יונתן גידל את השיברונים על פני אריחים מבטון אקולוגי ועקב אחר גדילתם הדו-מימדית על המצע.

כאשר פוצעים אלמוג, המושבה מפנה משאבים לאיחוי הפצע על חשבון הגדילה. בנוסף, קצב הגדילה של מושבה שיחנית בקצוות הענפים מהיר מחלקי המושבה האחרים, בשל העברת משאבים אליהם. השערת המחקר הייתה ששיברוני הקצוות יגדלו בקצב מהיר יותר מהשאר, שכן שיברוני הגליל והאקראיים ישקיעו משאבים באיחוי פצעיהם לפני שיוכלו לגדול, ומכיוון שברשות שיברוני הקצה מאגר אנרגיה התחלתי משופר אשר יסייע בגדילתם. אבל, בשונה מההשערה, שיברוני הגליל גדלו בקצב מהיר יותר מהאחרים. מחישוב שטח הרקמה החיה ההתחלתי לכל שיברון, התברר שלשיברוני הגליל שטח הרקמה הגדול ביותר, מה שעשוי להסביר את יתרונם היחסי. כמו כן,  נמצא שיש הבדל בקצבי הגדילה בין אלמוגים בעלי רקע גנטי שונה. תוצאות אלה יכולות לסייע ביישום העתידי בריצוף השונית.

מחקרו של יונתן נערך בהנחייתם של ד"ר שי שפיר ואלעד רחמילוביץ'.

מגזם לדלק

מחקר במעבדתו של ד"ר יורם גרשמן

השימוש בבנזין ודיזל לתחבורה יוצר בעיות סביבתיות קשות, כגון זיהום אוויר ופליטת גזי חממה שמגבירים את הקצב של שינוי האקלים העולמי. במקביל, שריפה של פסולת צמחית חקלאית (גזם ושאריות צמחים) יוצרת בעיות דומות. האם ניתן להתמודד עם שתי הבעיות יחד?

ייתכן שכן. במעבדתו של ד"ר יורם גרשמן בודקים את האפשרות להשתמש בפסולת הגזם מצמחים לייצור אתנול (אלכוהול), שמשמש כדלק ביולוגי המזיק פחות לסביבה. מטרת המחקר היא לקחת פסולת צמחית, שקיימת בכל מקרה, ולהפוך אותה לדלק במקום לנסות להיפטר ממנה. קיימים כיום כלי רכב שמתודלקים באתנול בלבד, אבל גם מנוע בנזין רגיל יכול לפעול היטב עם דלק שמכיל עד 10 אחוז אתנול. מעריכים שכמות הפסולת החקלאית הצמחית שנוצרת בישראל מדי שנה מאפשרת להפיק אתנול בכמות שתספיק להמרת כל שוק התחבורה הישראלי ל-10 אחוז אתנול.

אתנול בתחנת תדלוק בברזיל.
צילום: Harry Wood

אחד האתגרים ביישום הרעיון הוא בהפיכת הגזם לאתנול. חומר צמחי עשוי משלושה מרכיבים: צלולוז (תאית), המיצלולוז וליגנין. הצלולוז, שמהווה כ-50-38 אחוז מהפסולת החקלאית, הוא המקור לייצור אתנול. לשם כך, יש לפרק את הצלולוז לסוכרים, להתסיס אותם בעזרת שמרים, ולזקק את האתנול מהתערובת שנוצרת. הקושי העיקרי בהפקת האתנול טמון בליגנין, המרכיב שמדביק את מרכיבי הצמח זה לזה ומעניק לו קשיחות. הליגנין מהווה מחסום פיזי עבור החלבונים המזרזים שמפרקים את הצלולוז לסוכרים. הוא גם נקשר לחלבונים אלה וכך מעכב עוד את פעולתם.

על מנת לייצר אתנול מחומר צמחי חייבים להסיר את הליגנין באמצעות טיפול מקדים. השיטה הקיימת להסרת הליגנין מורכבת ויקרה, ולכן אינה נמצאת בשימוש בישראל. במחקר, המבוצע בשיתוף עם פרופ' הדס ממן מאוניברסיטת תל-אביב ובהשתתפות הסטודנטים רועי פרץ ויאן רוזן, נבדקת שיטה חליפית לטיפול בליגנין. שיטה זו מבוססת על שימוש בגז האוזון, שמורכב משלושה אטומי חמצן. ניתן לייצר את האוזון מהחמצן שבאוויר, בתהליך פשוט באמצעות מכשיר קטן יחסית ונייד. בטיפול המקדים שבחנו החוקרים, שנקרא אוזונציה, מוסף האוזון לפסולת החקלאית בתוך מים. האוזון תוקף ומפרק את הליגנין וגם חומרים נוספים הדומים לו. החוקרים מצאו שאוזונציה קצרה מסירה בצורה יפה את הליגנין מגזם עירוני גרוס, ומשפרת משמעותית את היכולת לייצר אתנול מחומר צמחי.

כתבה מפורטת יותר על המחקר הופיעה באתר "זווית".

תזמון נדידת האביב בציפורים

תזמון נדידת האביב בציפורים: החנקן הנובי כמקרה מבחן

מעבדת שי מרקמן, החוג לביולוגיה וסביבה

עובדה ידועה היא, כי בנדידת האביב  של ציפורים רבות, זכרים בוגרים מקדימים להגיע לאזורי הרבייה. מנתונים שנאספו במרכז הצפרות שבאילת במשך 35 שנה עולה כי מועד הגעת האביב של החנקן הנובי משטחי החריפה שלו באפריקה תלוי במין ובגיל. ראשונים מגיעים הזכרים הבוגרים, שישה ימים בממוצע לאחר מכן מגיעים הזכרים הצעירים והנקבות הבוגרות, ואילו הנקבות הצעירות מגיעות אחרונות. ההבדלים במועד ההגעה נובעים, על פי תאוריות אבולוציוניות, מאסטרטגיות נדידה שונות.

חנקן נובי, צילום: Jem Babbington

אירית אלוני, דוקטורנטית בהנחייתם של ד"ר שי מרקמן ושל פרופ' ירון זיו (אוניברסיטת בן-גוריון) העלתה את ההשערה שהאקלים באזור החריפה משפיע בצורה שונה על החלטות הנדידה של חנקנים צעירים ובוגרים, זכרים ונקבות.  הקשרים בין מועדי ההגעה לאילת של הקבוצות השונות לבין תנאי האקלים באפריקה בתקופת החריפה תומכות בהשערה זו. זכרים בוגרים מגיבים לתנאי האקלים בפברואר ומרץ, טרם נדידה, בעוד שזכרים צעירים מגיבים בעיקר לתנאי אקלים בנובמבר, עם ההגעה לאזור החריפה. נקבות בוגרות מושפעות מהאקלים גם בסתיו וגם באביב המוקדם, ואילו תזמון הנדידה של הנקבות הצעירות מושפע ממספר קטן בלבד של משתני אקלים, בעיקר בסתיו. דגם זה של משתני אקלים שונים, המשפיעים על מועד ההגעה של כל אחת מארבע הקבוצות, מרחיב תאוריות אבולוציוניות קיימות בנושא אסטרטגיות נדידה תלויות גיל ומין. תוצאות אלו מדגישות את החשיבות של בחינת השפעות סביבתיות לא רק ברמת המין, אלא גם ברמת תת הקבוצות המרכיבות את המין. עובדה זו חשובה במיוחד לאור שינוי האקלים העולמי והשפעותיו הדרמטיות על מינים נודדים.

שי מרקמן ירצה על המחקר במסגרת הכנס "מחקר, עיון ויצירה" שיתקיים באורנים  מחר,  21.1.

האם עופות מים עשויים להפיץ את החיידק הגורם למחלת הכולרה?

מעבדת מלכה הלפרן, החוג לביולוגיה וסביבה

חיידק הוויבריו כולרה Vibrio cholerae, הגורם למחלת הכולרה הקטלנית, חי במים. כיצד מופץ החיידק בין בריכות ואגמים מבודדים? אחת ההשערות היא, שעופות מים נודדים מסוגלים להפיץ את החיידק בין מקווי מים שונים. כדי לבדוק את ההשערה צריך להכיר את הרכב חברת החיידקים (המיקרוביוטיה) במערכת העיכול של עופות מים ולבדוק האם ויבריו כולרה הוא חלק מחברה זו. ד"ר סיון לביאד-שטרית בדקה את הרכב החיידקים במעי של קורמורן גדול, לבנית קטנה, אנפת לילה ושחף אגמים. ויבריו כולרה בודד ממערכת העיכול של שלושה מתוך המינים (קורמורן גדול, לבנית קטנה ואנפת לילה). ממצא זה תומך באפשרות שנדידת עופות יכולה להיות הדרך להפצה העולמית של החיידק. 

בנוסף, נמצא כי כל אחד ממיני העופות שנבדקו מאכסן חברת חיידקים ייחודית לו. חברת החיידקים של שחף האגמים נבדלה באופן מובהק מחברות החיידקים במעי של מיני העופות האחרים, כנראה בגלל נוכחות חיידקים מהסוגCatellicoccus  (Firmicutes) אשר שכיחותו בשחפים היתה גבוהה במיוחד (כ- 60% מכלל המיקרוביוטה במעי). עוד נמצא כי מיני עופות הקרובים זה לזה מבחינה אבולוציונית מכילים חברות חיידקים דומות. הסבר אפשרי לכך הוא כי העופות וחברת החיידקים המאכלסת את המעי שלהם עברו קו-אבולוציה והתאמות הדדיות לחיים ביחד.

שחף אגמים. צילום: אורן פלס, מתוך אתר פיקיויקי

קורמורן גדול. צילום: דר' אבישי טייכר, מתוך אתר פיקיויקי

אנפת לילה. צילום: אריה טננבאום, מתוך אתר פיקיויקי

לבנית קטנה. צילום: ד"ר אבישי טייכר, מתוך אתר פיקיויקי

במחקר השתתפו ד"ר סיון לביאד-שטרית, פרופ' עדו יצחקי, ד"ר מאיה ללזר ופרופ' מלכה הלפרן. סיון תרצה על המחקר במסגרת הכנס "מחקר, עיון ויצירה" שיתקיים באורנים ב 21.1. ניתן להירשם לכנס כאן.