מחקרים

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."

המחקר נערך בהובלת פרופ' פרידה בן-עמי וד"ר סיגל אורלנסקי מבית הספר לזואולוגיה ומוזיאון הטבע ע"ש שטיינהרדט באוניברסיטת תל אביב, ופורסם בכתב העת Frontiers in Microbiology. "במחקר שערכנו אנחנו מראות שלטפילים ישנה דווקא השפעה חיובית על מבנה החברה, ויש להם תפקיד מפתח בעיצוב בית הגידול והעצמת המגוון הביולוגי," אומרות החוקרות.

עניין של איזון

החוקרות מסבירות כי בחברה אקולוגית בריאה יש לרוב מגוון רחב של מינים החיים זה לצד זה. מינים קרובים יוכלו להתקיים באותה החברה בתנאי שהם משפיעים ומושפעים באופן שונה, ממשאבים ומאויבים טבעיים. ללא הפרדה ואיזון בין אותם מינים, לא תהיה להם אפשרות להתקיים במקביל, כלומר, אחד המינים ייכחד. עקרון זה נקרא competitive exclusion principle או חוק Gause.

ד"ר סיגל אורלנסקי: "טפילים ומחוללי מחלות הם חלק בלתי נפרד מכל חברה אקולוגית. על אף שמם הרע, טפילים ממלאים תפקיד מפתח בעיצוב דינמיקת האוכלוסייה, מבנה הקהילה והמגוון הביולוגי, בזכות השפעתם על איזון בין המינים באותה החברה".

המחקר נערך על סרטנים זעירים מסוג דפניה, שבארץ ניתן למצוא בעיקר בבריכות חורף. גודלה של הדפניה כשלושה מילימטרים והיא ניזונה מאצות חד-תאיות ומחיידקים והן עצמן משמשות מזון לדגים. בריכות חורף הן בית גידול סגור שבו התחרות בין המינים מאוד משמעותית בהשפעתה על המגוון הביולוגי בבריכה. מינים אקווטיים שחיים בבריכות החורף לא יכולים לעזוב או לנדוד למקום אחר באופן עצמאי, ולכן תוצאות התחרות מאוד קריטיות להישרדותן. המינים הללו הם גם פונדקאים או נשאים של טפילים ונדיר למצוא מין שעמיד לטפילים בצורה כמעט מוחלטת.

פרופ' בן-עמי מוסיפה: "באוכלוסיית סרטני הבריכות בארץ מצאנו מין אחד ששמו Daphnia similis שהכינוי שלו במעבדה היה "סופר דפניה" בשל יכולת עמידות כמעט מוחלטת לטפילים. למרות כל זאת ה"סופר דפניה" שלנו לא מצליח להיות מין הדפניה הנפוץ ביותר בבריכות. המין הנפוץ הוא דווקא Daphnia magna אשר פגיע מאוד למגוון רחב של טפילים".

פרופ' פרידה בן-עמי במעבדה

מה יאפשר דו-קיום של מינים?

כדי להבין למה חסינות אימונולוגית לא מהווה מקפצה לתפוצה רחבה בבריכה, החוקרות הקימות במעבדה מיקרו-קוסמוס ביולוגי, שבו שני המינים חלקו את אותו בית גידול בנוכחות או בהיעדר טפילים. התוצאות הראו די מהר שבבית גידול ללא טפילים, המין הרגיש לטפילים, שהינו המין מסוג דפניה הנפוץ ביותר בטבע, הוא זה שגם ניצח בתחרות ואף גרם להיעלמות של ה"סופר דפניה" העמידה לטפילים. אולם בבתי גידול עם טפילים, השרידות של הדפניה הרגישה ירדה באופן דרמטי, ואוכלוסיית ה"סופר דפניה" התבססה, דבר שיאפשר דו-קיום בין שני המינים.

ד"ר סיגל אורלנסקי: "תוצאות ניסויים אלו מדגישות את התפקיד החשוב של טפילים בעיצוב המגוון הביולוגי, ככאלה שיכולים לתווך תחרות בין מיני דפניה. בכך מתאפשר דו-קיום של מין שהוא אמנם עמיד לטפילים אבל יכולת התחרות שלו לוקה בחסר וללא טפילים הוא היה כנראה נכחד כאשר הוא חולק את אותו בית גידול עם מין רגיש לטפילים, שהוא מין הדפניה השכיח ביותר בישראל, כלומר, בעל כושר תחרותי גבוה. המחקר שלנו מראה שדו-קיום של שני מיני דפניה אלו אפשרי רק בתיווך טפיל".

פרופ' בן עמי מסכמת ומדגישה את ההשלכות המשמעותיות של תוצאות ניסויים אלו להבנה טובה יותר של מערכות שבהן מתקיימים במקביל מינים רגישים לטפילים ומינים פחות רגישים. ההשלכות הללו עשויות להשפיע על התמודדות עם פלישות ביולוגיות ואף לסייע בהפחתת האיום על מינים בסכנת הכחדה.

המחקר נערך בהובלת ד"ר עמרי ברונשטיין ותלמידות הדוקטורט רותם צירלר, ליסה מריה-שמידט, לחן רוט, וגל אביתר מבית הספר לזואולוגיה וממוזיאון הטבע ע"ש שטיינהרדט באוניברסיטת תל אביב. המחקרים פורסמו בכתב העת Frontiers in Marine Science ו- Royal Society Open Science.

החוקרים מדגישים כי קיפודי הים בכלל, ובפרט הנִזְרִית אֲרֻכַּת-קוֹצִים, נחשבים למיני מפתח שחיוניים לתפקוד בריא של שונית האלמוגים. "צריך להבין שרמת האיומים על שוניות האלמוגים נמצאת גם כך בשיא של כל הזמנים, ועכשיו התווסף משתנה חדש שאנחנו לא מכירים. לא היה מצב כזה בהיסטוריה המתועדת של מפרץ אילת", אומר צוות החוקרים בצער.

החוקרים מעריכים כי מקור המגפה הקטלנית הוא טפיל פתוגני חד תאי ממשפחת הריסניות שעבר מהים התיכון לים האדום. בעקבות המחקר, הוגש דו"ח בהול לרשות הטבע והגנים הסוקר את תמונת המצב העדכנית, ובימים אלה נשקלים צעדי החירום שיש לנקוט כדי להציל את שונית האלמוגים של ישראל.

"בשל עוצמת התמותה חשבנו תחילה שמדובר בזיהום, שפך כימי מקומי, או בהרעלה מהתעשייה ומבתי המלון בצפון המפרץ, אבל לאחר שבדקנו אתרים נוספים באילת, בירדן ובסיני הבנו שלא מדובר באירוע מקומי", מסביר ד"ר ברונשטיין וממשיך "כל הסימנים מצביעים על מגפה שמתפשטת מהר. דיווחים דומים מגיעים גם מקולגות בסעודיה. אפילו קיפודים שגידלנו באקווריומים לצורכי מחקר במכון הבין-אוניברסיטאי, וקיפודי הים שבמצפה התת-ימי באילת, נדבקו ומתו, ככל הנראה כיוון שהפתוגן הצליח להיכנס דרך מערכות השאיבה".

לדברי ד"ר ברונשטיין מדובר במוות מהיר ואלים:" בתוך יומיים קיפוד בריא הופך לשלד חסר רקמה. בזמן שחלק מהגוויות נשטפות לחוף, מרבית הקיפודים נטרפים בעודם גוססים וחסרי יכולת להתגונן, מה שיכול להאיץ את ההדבקות על ידי הדגים שטורפים אותם״.

^{ד"ר עומרי ברונשטיין וקיפוד ים גוסס}

הסכנה: חנק האלמוגים על ידי אצות

קבוצת המחקר של ד"ר ברונשטיין חוקרת בשנים האחרונות את נושא הפלישות הימיות, ובין היתר מתמקדת במין של קיפודי ים בשם Diadema setosum, שנקראת בעברית נזרית ארוכת קוצים. "עד לא מזמן זה היה אחד המינים הנפוצים ביותר בשונית האלמוגים אילת. אלה הקיפודים השחורים עם הקוצים הארוכים שכולנו מכירים. קיפודי הים בכלל, והנזרית ארוכת הקוצים בפרט, נחשבים למיני מפתח שחיוניים לתפקוד בריא של שונית האלמוגים. הקיפודים הם ה'גננים' של השונית – הם ניזונים מהאצות ומונעים מהן להשתלט ולחנוק את האלמוגים שמתחרים איתן על אור השמש. לצערי הקיפודים האלה כבר לא קיימים במפרץ אילת, ודרומה משם בחלקים הולכים ומתרחבים של הים האדום״, אומר ד"ר ברונשטיין בצער.

הדיווחים הראשונים על מקרי תמותה המונית הגיעו לד"ר ברונשטיין לפני כמה חודשים מעמיתיו ביוון ובטורקיה, לשם פלשו הקיפודים – כנראה דרך תעלת סואץ. "בשנת 2006 נמצא בדרום טורקיה הקיפוד הראשון מהמין הזה בים התיכון. זו תופעה שאנחנו מכירים כפלישה ביולוגית, עם השלכות אקולוגיות נרחבות, שנפוצה מאוד במזרח הים התיכון ובמיוחד לאורך קו החוף של ישראל",מאז אנחנו עוקבים אחר הדינמיקה של פלישת המין בים התיכון", הוא אומר.

^{"בתוך יומיים קיפוד בריא הופך לשלד חסר רקמה". קיפוד ים שחור גוסס}

ב-2016 הם גילו את הקיפוד הראשון בחופי ישראל – פרט בודד בחוף גורדון בתל אביב. לדבריו, במשך למעלה מעשור מאז הגילוי הראשון בטורקיה, האוכלוסיות בים התיכון נותרו קטנות ולרוב נסתרות, אך החל מ-2018 הגיעו הקיפודים בים התיכון למצב של גידול אקספוננציאלי או פיצוץ אוכלוסין – וביוון ובטורקיה נצפו אוכלוסיות ענק של אלפי ועשרות אלפי פרטים.

"אבל בזמן שאנחנו עובדים על מחקר שמסכם את פלישת הקיפודים בים התיכון, התחלנו לקבל דיווחים על תמותה פתאומית ונרחבת. לכאורה, אין רע בהכחדת מין פולש בים התיכון, אבל צריך לזכור שתי נקודות חשובות: ראשית, אנחנו לא יודעים עדיין איך התמותה והגורמים לה ישפיעו על מינים מקומיים בים התיכון. שנית, וחמור מכך, הקרבה הגיאוגרפית בין מזרח הים התיכון לים האדום עלולה לאפשר מעבר מהיר של הפתוגן לאוכלוסייה הטבעית בים האדום, מה שאכן קרה לצערי".

"האצות התרבו ללא בקרה, הסתירו לאלמוגים את אור השמש והשונית כולה עברה שינוי בלתי הפיך – משונית אלמוגים לשדות אצות"

אותו סיפור מצער במקום אחר בעולם

התמותה ההמונית הזכירה לחוקרים מאוניברסיטת תל אביב את אחד הסיפורים הידועים והחמורים בהיסטוריה של האקולוגיה הימית: סיפור היעלמותם של קיפודי הים מהקריביים. עד 1983, שונית האלמוגים בקריביים הייתה שונית טרופית משגשגת שדמתה במידה רבה לשונית האלמוגים במפרץ אילת. אלא שאז מחלה מסתורית מחקה את רוב אוכלוסיית קיפודי הים מהמין Diadema antillarum – קרובי משפחה של הקיפודים מאילת. כשהקיפודים נעלמו, האצות התרבו ללא בקרה, הסתירו לאלמוגים את אור השמש והשונית כולה עברה שינוי בלתי הפיך – משונית אלמוגים לשדות אצות״.

"בשנה שעברה המחלה שבה והתפרצה בקריביים, כשהיא הורגת את האוכלוסיות והפרטים ששרדו", מספר ד"ר ברונשטיין. "בניגוד לאירועי העבר, כיום יש בידינו את הכלים המדעיים והטכנולוגיים לפענח את הראיות הפורנזיות. קבוצת חוקרים מאוניברסיטת קורנל זיהתה בחודש שעבר את מחולל התמותה בקריביים: טפיל פתוגני ממשפחת הריסניות. הפתולוגיה שאנחנו מזהים בקיפודי הים שמתים ביוון ובטורקיה זהה לפתולוגיה של הקיפודים בקריביים, וזו גם הפתולוגיה של הקיפודים שמתים אצלנו בים האדום".

המחקר של ד"ר ברונשטיין הוא הראשון להצביע על תמותה המונית של מין פולש בים התיכון, והראשון להצביע על תמותה המונית בקרב קיפודי ים מהמין Diadema setosum – אחד ממיני קיפודי הים הנפוצים ביותר בעולם. את מחקריו פורצי הדרך חתם ד"ר ברונשטיין באזהרה לפיה המגפה שמתפרצת בימים אלו בים התיכון עלולה להתפשט גם לים האדום הסמוך, אזהרה שכאמור התממשה.

"צריך להבין את חומרת המצב: התמותה בים האדום מתקדמת במהירות מסחררת, והאזורים שנפגעו כבר מקיפים שטח רחב בהרבה ממה שאנחנו מכירים בים התיכון. ברקע יש עדיין נעלם גדול: מה קוטל את הקיפודים? האם מדובר בפתוגן הקריבי או בגורם חדש ולא מוכר? כך או כך, ברור לנו שהפתוגן נישא במים, ואנחנו צופים שתוך זמן קצר כלל אוכלוסיות הקיפודים הללו, הן בים התיכון והן בים האדום יחלו וימותו".

"חלון ההזדמנויות לשמר אוכלוסייה בריאה מהמין הזה באילת כבר נסגר. עלינו לפעול היום לביסוס גרעין רבייה ושימור פרטים בריאים מהים התיכון הישראלי, לפני שגם לשם תגיע המחלה"

לדעתו של ד"ר ברונשטיין, יש להקים עוד היום גרעין רבייה של קיפודי הים הללו, כדי שניתן יהיה במידת הצורך להשיב אותם לטבע בעתיד. "כמו עם הקורונה, אף אחד לא יודע בשלב הזה מה יהיה – האם המגפה הזאת תחלוף מעצמה? או שהיא תישאר כאן לעוד שנים רבות ותוביל לשינוי דרמטי בשונית האלמוגים? רק שבניגוד לקורונה, אין לנו את האפשרות לחסן את הקיפודים או לטפל בהם, ולכן עלינו להשקיע את כל המאמצים במניעה. חלון ההזדמנויות לשמר אוכלוסייה בריאה מהמין הזה באילת כבר נסגר לצערי. אם רוצים לבסס גרעין רבייה, עלינו לפעול היום ולשמר פרטים בריאים מהים התיכון הישראלי – לפני שגם לשם תגיע המחלה שמתקדמת מצפון. זו משימה מורכבת, שכן הפתוגן נישא במים ויהיה עלינו לבסס מערכת גידול שמנותקת לגמרי מהים, אך מדובר בצעד הכרחי אם ברצוננו להבטיח את שרידותו של המין הייחודי והקריטי הזה לעתידה של שונית האלמוגים".

^{ד"ר ברונשטיין וצוות המחקר}

המחקר נערך בהובלה משותפת של צוות חוקרים: ד"ר עירית זהר, חוקרת במוזיאון הטבע ע"ש שטיינהרדט, ואוצרת אוספי הטבע של בית מרגולין שבמכללת אורנים, פרופ' נעמה גורן-ענבר מהאוניברסיטה העברית, שניהלה את אתר החפירות, ד"ר מריון פרווסט מהמכון לארכיאולוגיה באוניברסיטה העברית, פרופ' ישראל הרשקוביץ, מהפקולטה לרפואה ע"ש סאקלר, פרופ' נירה אלפרסון אפיל מהמחלקה ללימודי א״י וארכיאולוגיה באוניברסיטת בר אילן, ד"ר יאן נאיורקה, ממוזיאון הטבע בלונדון (אנגליה), ד"ר גיא סיסמה-ונטורה מהמרכז לחקר ימים ואגמים ופרופ' תומאס תוטקאן מהאוניברסיטה של מיינץ, גרמניה. המחקר פורסם בכתב העת היוקרתי Nature Ecology and Evolution.

במסגרת המחקר, החוקרים התמקדו בשיני לוע (המשמשות לגריסת מזון קשה כמו קונכיות), של דגים ממשפחת הקרפיוניים. שיניים אלו נמצאו בכמות גדולה בשכבות השונות באתר. באמצעות שיטות מחקר מגוונות ומתקדמות, בעיקר לימוד מבנה הגבישים הבונים את אמאייל השן (שממדיהם משתנים בעקבות חשיפה לחום), הצליחו החוקרים להוכיח שהדגים שנתפסו באגם החולה הקדמון, הסמוך לאתר, נחשפו לטמפרטורות המתאימות לבישול ולא נשרפו באופן מכוון או ספונטני. עד היום, העדויות לשימוש באש לצרכי בישול מגיעות מאתרים ארכיאולוגים שמאוחרים לגשר בנות יעקב ביותר מחצי מיליון שנה וקשורים בהופעת המין שלנו, ההומו ספיינס.

^{דוגמא לגולגולת של קרפיון מודרני מהאוסף של מוזיאון הטבע ע"ש שטיינהרדט}

"מחקר זה מוכיח לראשונה את חשיבותם הגדולה של הדגים לתזונת האדם הקדמון, ליציבות הכלכלית שלו ולאבולוציה האנושית. לימוד שרידי הדגים מגשר בנות יעקב אפשר, לראשונה, לשחזר את חברת הדגים שאכלסה את אגם החולה הקדום, ולהראות שבעבר התקיימו באגם מינים של דגים אשר נכחדו במהלך השנים", אומרות ד"ר זהר וד"ר מריון פרווסט ומוסיפות "מינים אלו כללו דגי בינית (קרפיון), שהגיעו לממדי ענק (מעל 2 מטר אורך). הכמות הגדולה של שרידים המזוהים כבינית ענק מעידים על ניצולם האינטנסיבי על ידי הקדמונים, אשר פיתחו שיטת בישול מיוחדת. לא רק שהממצאים החדשים ממחישים את חשיבות מקווי המים המתוקים והדגים שבהם לכלכלת האדם הפרהיסטורי, הם גם מראים שהאדם הקדמון שלט באש לצורך בישול מכוון והבין את התועלת התזונתית הגבוה בבישול דגים טרם אכילתם״.

"העובדה שבישול הדגים מופיע באופן מתמשך, לאורך רצף יישובי ארוך, מעידה על מסורת מתמשכת של בישול מזון. מיומנות זו מצטרפת לשלל תגליות שמתייחסות ליכולות הקוגניטיביות הגבוהות של הציידים הלקטים האשליים, שפעלו בעמק החולה הקדום", מסבירה פרופ' גורן-ענבר. לדבריה, לחבורות אלה הייתה היכרות מעמיקה עם הסביבה והמשאבים השונים שאותם היא מספקת, וידע נרחב על מחזור החיים של מיני צמחים ובעלי חיים. המיומנות הנדרשת לבישול המזון הייתה עליית מדרגה אבולוציונית משום שסיפקה אמצעי נוסף לניצול משאבי המזון באופן מיטבי. "לא מן הנמנע שבישול המזון לא היה מוגבל לדגים וכלל גם בישול של מיני בעלי חיים שונים וצמחים", היא מוסיפה.

קפיצת מדרגה אבולוציונית

פרופ' הרשקוביץ וד"ר זהר מציינים כי למעבר מאכילת מזון נא לאכילת מזון מבושל ישנן השלכות דרמטיות על ההתפתחות וההתנהגות האנושית. אכילת מזון מבושל מפחיתה את ההשקעה הגופנית בפירוק ועיכול המזון ובכך מאפשרת למערכות אחרות להתפתח, תהליך אשר הוביל גם לשינוי במבנה מערכת הלעיסה והגולגולת. שינוי אנרגטי זה שחרר את האדם מן העיסוק האינטנסיבי בחיפוש ובפירוק המזון הנא ויצר זמן פנוי בו יכלו להתפתח מערכות חברתיות והתנהגותיות חדשות.

יש כאלה שרואים באכילת דגים קפיצת מדרגה באבולוציה הקוגניטיבית של האדם, זרז מרכזי להתפתחות המח האנושי וטוענים, שאכילת דגים הפכה אותנו לבני אנוש. אין ספק שרכיבים המצויים בבשר הדג, כמו חומצת שומן אומגה 3 , זינק, יוד ועוד מסייעים בהתפתחות המח.

מקימים בית איפה שיש מזון

החוקרים סבורים שמקווי המים המתוקים, חלקם באזורים שהתייבשו מזמן והפכו למדבר צחיח, מתווים את מסלול נדידתו של האדם מאפריקה לאזורינו ומעבר. לא רק שהם מספקים מים לשתייה ומושכים אליהם בעלי חיים, תפיסת דגים במים רדודים היא יחסית משימה פשוטה ולא מסוכנת, שהתועלת התזונתית בה רבה מאד. לטעמם, ניצול דגים ממקווי מים מתוקים היה הצעד הראשון ליציאה מאפריקה. האדם החל לאכול דגים כבר לפני 2 מיליון שנה לערך, אבל בישול דגים, כמו שהודגם במחקר זה, הוא מהפיכה של ממש במטבח האשלי ונדבך חשוב בהבנת הקשר בין אדם, סביבה, אקלים, תפוצה והגירה בשחזור ההיסטוריה האנושית הקדומה.

פרופ' נעמה גורן-ענבר מוסיפה שהאתר הארכיאולוגי של גשר בנות יעקב מתעד רצף של התיישבויות חוזרות ונשנות, במשך עשרות אלפי שנים, של חבורות ציידים לקטים בשולי אגם החולה הקדום. "חבורות אלו ניצלו למחייתם את עושר המשאבים שסיפק עמק החולה הקדום והותירו אחריהן רצף יישובי ארוך עם למעלה מעשרים שכבות יישוב. החפירות באתר חשפו את תרבותם החומרית של ההומינידים הקדומים שכללו, בן השאר, כלי צור, בזלת וגיר ואת מקורות המזון שלהם שהתאפיינו במגוון עשיר של מיני צומח שמקורם באגם ובשוליו (הכוללים בין היתר פירות, אגוזים וזרעים), ומינים רבים של יונקים יבשתיים, בינוניים וגדולים (כולל פילים)״.

^{גשר בנות יעקב כאתר מרכזי במסלול הנדידה של ההומו ארקטוס} 

שיחקו באש

יצוין כי עדויות לשימוש באש באתר, שנחשבות לקדומות ביותר באירואסיה, זוהו לראשונה על ידי פרופ' נירה אלפרסון-אפיל מאוניברסיטת בר-אילן. "השימוש באש הוא התנהגות אשר מאפיינת את כל הרצף היישובי באתר", מספרת פרופ' אלפרסון  "דבר שהשפיע על הארגון המרחבי של האתר והפעילויות שבו שהתרכזו סביב מוקדי האש״. מחקרה של פרופ' אלפרסון על האש באתר היה פורץ דרך לתקופתו משום שהראה שהשימוש באש התחיל מאות אלפי שנים קודם ממה שהיה מקובל לחשוב עד אז.

ד"ר יאן נאיורקה, ממוזיאון הטבע בלונדון (אנגליה), מבהיר שבמחקר זה: ״השתמשנו בשיטות גיאוכימיות כדי לזהות שינויים בגודל הגבישים של אמאייל השן, כתוצאה מחשיפה לטמפרטורות שונות של בישול. בעוד שבשריפה קל לזהות את השינוי הדרמאטי בגודל הגבישים של האמאייל, זיהוי של השינוי הנובע מבישול בטווח טמפרטורות שבין 200 ל- 500 מעלות, הינו קשה יותר. הניסויים שערכתי עם ד״ר זהר אפשרו לנו לזהות את השינוי הנגרם עקב בישול בטמפרטורה נמוכה. איננו יודעים כיצד הדגים בושלו, אך מהעדר עדות לחשיפה לחום גבוה ברור לנו שלא בושלו ישירות על האש וגם לא נזרקו אליה כזבל או כחומר בערה״. 

דר' גיא סיסמה-ונטורה מהמרכז לחקר ימים ואגמים ופרופ' תומאס תוטקאן, מהאוניברסיטה של מיינץ, גרמניה, היו שותפים במחקר ועסקו בניתוח ההרכב האיזוטופי של חמצן ופחמן באמאייל שיני הדגים. לפי דר׳ סיסמה-ונטורה ופרופ׳ תוטקאן ״מחקר האיזוטופים הינו פורץ דרך מאחר שהוא אפשר לנו לשחזר את התנאים ההידרולוגים באגם הקדום לאורך השנה ובעקבות כך לקבוע, שהדגים לא היו משאב כלכלי עונתי אלא שהם נתפסו ונאכלו במשך כל השנה. הדגים היוו משאב תזונתי קבוע וחשוב שהקטין את הצורך בנדידות עונתיות״.

^{שיתוף פעולה חוצה גבולות. מימין לשמאל: פרופ' ישראל הרשקוביץ, פרופ' נירה אלפרסון-אפיל, ד"ר גיא סיסמה-ונטורה, פרופ' נעמה גורן-ענבר, ד"ר מריון פרווסט וד"ר עירית זהר}

"התופעה שבהם בעלי חיים ימיים פולשים לאזורים אחרים מסוכנת לסביבה הימית ולבעליי החיים המקומיים," החוקרים מתריעים. "במחקר הראינו שבאמצעות רגולציה מתאימה ניתן לחסום את התופעה ולמנוע את התבססותם של הפולשים באזורים החדשים." המחקר נערך על ידי תלמיד המחקר דורון ברזה תחת הנחייתה של פרופ' נועה שנקר מבית הספר לזואולוגיה, הפקולטה למדעי החיים ומוזיאון הטבע ע"ש שטיינהרדט באוניברסיטת תל אביב. המחקר התפרסם בכתב העת היוקרתי Science of The Total Environment.

נוסעים סמויים

"בכל רגע נתון, אלפי בעלי חיים ימיים עוברים ממקום למקום באמצעות כלי שיט, והם עושים זאת באחת משתי דרכים: במי הנטל – מי ים המשמשים לייצוב הספינה – או על ידי היצמדות לדפנות ולחרכים של הכלי." מסבירה פרופ' שנקר. "לבעיית המינים הפולשים דרך מי הנטל יש מענה חקיקתי, אבל נושא הטרמפיסטים על דופן האונייה נשאר מאחור – ובינתיים הרבה מאוד מינים מועברים ממקום למקום בקווי הסחר העולמיים."

אצטלנים הם חסרי חוליות ימיים הנפוצים בכל העולם על מצעים קשיחים דוגמת סלעים, שוברי גלים וגם תחתיות של כלי שייט. ישנם מאות מינים של אצטלנים, כאשר העלייה בסחר הגלובלי מאפשרת להם לנדוד ולעיתים גם להתבסס ולהתפשט כמינים פולשים – כשהם מסבים נזקים לתשתיות ימיות רבות וכמובן לבעלי חיים אחרים בסביבתם החדשה. במסגרת עבודת המאסטר שלו, דורון ברזה ופרופ' נועה שנקר ערכו ניסוי שמטרתו לבדוק את יכולת השרידות של שני מיני אצטלנים, הידועים כמזיקים, במהלך הפלגה המייצגת מסלול אופייני לכלי שייט: מדרום-מזרח אסיה לצפון אירופה.

"אנחנו התמקדנו בשני מיני אצטלנים שנפוצים בים התיכון, גם אצלנו בישראל, שידוע שהם גדלים כ'צמדת-ים' על ספינות", אומר דורון ברזה. "במשך כמה חודשים בניתי מסד נתונים מקיף שכלל כ-200 אוניות מכולה, ובאמצעותו בניתי מסלול מייצג עבור אוניות המכולה הענקיות – אוניות באורך של מעל 395 מטר – ושל אוניות המכולה ה'רגילות', שגם הן גדולות מאוד, אבל קיימים יותר נמלים בעלי תשתית מתאימה בעבורן. אפיינתי את השינויים בטמפרטורת המים, במליחות המים ובריכוז הכלורופיל כמדד לזמינות מזון בעת הפלגה ובזמן העגינה בנמלים לאורך המסלול עבור כל סוג אונייה".

מחסומים סביבתיים להתפשטות מינים

בשלב השני החוקרים שיחזרו את התנאים הללו במעבדה, ובזמן אמת, עם שני מיני האצטלנים. "מצאנו שיש השפעה מובהקת לתנאי הסביבה, לסוג כלי השייט וגם למאפייני בעל החיים עצמו על יכולת השרידות בניסוי שלנו. כאשר מדובר בתנאי קיצון, למשל השילוב בין טמפרטורה גבוהה ומליחות נמוכה הקיים בחלק מנמלי המזרח, ראינו תמותה מלאה באחד המינים, ולעומתו במין השני שנבחן לא נצפתה תמותה כלל. בפועל, אוניות בגדלים שונים לא יפקדו בהכרח את אותם הנמלים במהלך המסע, גם אם בגדול המסע דומה. לכן, ככל שהאנייה תיחשף למנעד רחב יותר של נמלים עם תנאים סביבתיים קיצוניים, הסיכוי של מין ספציפי לשרוד את כל משרעת התנאים הזאת תפחת משמעותית. רגולציה אפקטיבית למניעת מעבר מינים צריכה להתבסס על ניסויים דומים נוספים על קבוצות בעלי חיים המהווים סיכון", מוסיף החוקר ברזה.

"הופתענו מאוד לגלות שמין טרופי של אצטלן שרד את כל המסע לרוטרדם, דרך הים התיכון לים הצפוני", מוסיפה פרופ' שנקר. "אין פירושו של דבר שהיה לו נעים במיוחד, אבל עובדה שהוא שרד – ולא צריך יותר מכמה פרטים כדי לבסס אוכלוסייה בטריטוריה חדשה. זאת ועוד, בשל ההתחממות הגלובלית אנו צופים שמינים נוספים ממוצא טרופי יצליחו לשגשג בעתיד בגופי מים שהיום קרים להם מדי. העובדה שכן היו נמלים בדרך בהם כמעט כל הפרטים מתו בשל שילוב תנאי סביבה ייחודיים, מצביעה על כך שניתן יהיה לנצל מקומות אלה כמחסומים סביבתיים להתפשטות מינים".