מאחורי הקלעים של סימולציית אילת 2050

איך מתרגמים מדע למשחק?

סימולציית אילת 2050 היא מודל אינטראקטיבי שמטרתו להמחיש כיצד החלטות אנושיות שונות — כמו פיתוח חופי, זיהום אור, העשרת נוטריינטים או שינוע נפט — עשויות להשפיע לאורך זמן על המערכת האקולוגית הרגישה של המפרץ, שבה כל חלק מהמערכת קשור לחלק אחר.

המשחק מבוסס על תרגום תהליכים אקולוגיים אמיתיים למערכת פשוטה שאפשר לשחק בה, להבין — ולחוות ויזואלית. הנוסחאות מאחורי הסימולציה מבוססות על עקרונות אקולוגיים אמיתיים שנחקרו בשוניות אלמוגים ובבתי גידול ימיים ברחבי העולם:

זיהום אור: פוגע בסנכרון רביית האלמוגים ובשעונים הביולוגיים המניעים את המערכות האקולוגיות הימיות והחופיות [1,2].
העשרת נוטריינטים: זיהום נוטריינטים מוביל לאאוטרופיקציה (דישון יתר), המפחיתה את חדירת האור ומעודדת צמיחת אצות שמנצחות בתחרות את האלמוגים, לפגיעה בכיסוי אלמוגים החיים ובמרבדי עשב הים, ועשויה לפגוע ברביית אלמוגים [3,4,5,6].
בנייה תת-ימית וסדימנטציה: סדימנטציה מפעילות בנייה, חפירה או תחזוקת תעלות יכולה לכסות את האלמוגים ועשבי הים, להפחית את יכולתם לבצע פוטוסינתזה ולעכב את צמיחתם [5,7,8].
דליפות נפט: זיהום נפט, במיוחד בשילוב עם חומרים מפזרים (Dispersants) המשוחררים למים כחלק ממאמצי ההתמודדות עם דליפה, יכול לגרום נזק משמעותי לבריאות האלמוגים ועשבי הים. טמפרטורות מים גבוהות מגבירות את הנזקים [9].
השפעות משולבות: שילובים של מספר גורמי עקה מחמיר את השפעות שינוי האקלים על שוניות האלמוגים [4,8,9,10,11].

המודל הופשט בכדי לאפשר חוויית משתמש ברורה ונגישה גם לקהל שאינו מדעי. במציאות, מערכות אקולוגיות ימיות מורכבות בהרבה, מושפעות ממאות משתנים נוספים, ולעיתים מגיבות באופן בלתי צפוי. למרות הפשטות, העקרונות המרכזיים בסימולציה נשענים על מחקרים בתחום האקולוגיה של שוניות אלמוגים, השפעות מצטברות, וניהול מערכות ימיות רגישות.

הפרמטרים הפיסיקליים והאקולוגיים שנבחרו לסימולציה הם המהותיים ביותר לתיאור השפעות עקה ובריאות השונית: צמיחת מאקרו ומיקרו אצות, צלילות המים, כיסוי אלמוגים ומגוון מינים. כאשר מבצעים מהלך כלשהו באחד התרחישים במשחק, המדדים משתנים ויזואלית בהתאם להערכה שנקבעה בהסתמך על הידע הקיים לגבי השפעות של גורמי העקה השונים.

למשל, אם בתרחיש הנוטריינטים בחרנו "פיתוח כלכלי בערבה", נראה הסבר על התוצאות האפשריות הכוללות פריחת אצות ומים עכורים, ירידה בכיסוי אלמוגים ומגוון מינים, ועלייה בכמות האלמוגים השבורים. בהתאם תשתנה תמונת הסימולציה להמחשה.

מורכבות הטבע הימי

במערכות טבעיות ימיות אף גורם לא פועל לבד. לכן גם במשחק, החלטות שונות משפיעות זו על זו, ופעולות מסוימות משפיעות על יותר ממערכת אחת. במחקרים רבים נמצא שהשילוב בין מספר לחצים סביבתיים מסוכן יותר מכל גורם בפני עצמו. למשל: זיהום נוטריינטים מעודד פריחת אצות, האצות מפחיתות את כמות האור שמגיעה לאלמוגים ולעשבי הים ובמקביל, התחממות מים או תיירות מוגברת מקשות על התאוששות המערכת.

במציאות, בתי הגידול במפרץ מחוברים זה לזה: שוניות האלמוגים, עשבי הים, קרקעית חולית, עמודת המים,
ואפילו בעלי החיים עצמם. לכן גם במשחק פעולה אחת יכולה להשפיע על כמה מדדים במקביל. לדוגמה: בנייה חופית יכולה להגביר עכירות וסדימנטציה, מה שפוגע גם באלמוגים וגם בעשבי ים. תאורה מלאכותית אינה משפיעה רק “על הנוף”, אלא משנה תנאי סביבה ביולוגיים. תיירות מוגברת יכולה להועיל כלכלית — אך גם להגביר לחץ פיזי וזיהום.

נקודות אל-חזור

מערכות אקולוגיות אינן תמיד משתנות בצורה ליניארית והדרגתית. לעיתים מערכת נראית יציבה במשך שנים — ואז לאחר חציית סף מסוים מתרחשת קריסה מהירה יחסית: אלמוגים מתחלפים באצות, עשבי ים נעלמים, מגוון המינים יורד, והמערכת מתקשה מאוד להשתקם. בסימולציה ניסינו לייצג את הרעיון הזה באמצעות מצבים שבהם צבירת לחצים לאורך זמן משנה את קצב ההידרדרות של המערכת. בהתחלה הפגיעה עשויה להיראות “נסבלת”, אך ככל שמצטברים יותר גורמי עקה — ההשפעות הופכות חריפות ומהירות יותר.

אחד האתגרים המרכזיים בשימור טבע ימי הוא שפגיעה במערכת אקולוגית אינה תמיד הפיכה בטווח זמן אנושי. אלמוגים גדלים לאט, עשבי ים משתקמים במשך שנים, חלק מהמינים רגישים מאוד להפרעות חוזרות. לכן במשחק, גם החלטות שנראות קטנות יחסית עשויות להשפיע לאורך זמן — במיוחד כאשר הן מצטרפות לעוד לחצים סביבתיים.

מקורות

[1]
Y. Rosenberg et al. “Sustainability of coral reefs are affected by ecological light pollution in the Gulf of Aqaba/Eilat”. Commun Biol 2, 289 (2019). https://doi.org/10.1038/s42003-019-0548-6A.
[2]
Svechkina et al. “The impact of artificial light at night on human and ecosystem health: a systematic literature review”. Landscape Ecol 35, 1725–1742 (2020). https://doi.org/10.1007/s10980-020-01053-1
[3]
Z. Dubinsky et al. "Marine pollution and coral reefs." Global Change Biology, 2 (1996): 511-526. https://doi.org/10.1111/J.1365-2486.1996.TB00064.X
[4]
J. R. Zaneveld et al. "Overfishing and nutrient pollution interact with temperature to disrupt coral reefs down to microbial scales." Nature Communications, 7 (2016). https://doi.org/10.1038/ncomms11833
[5]
J. N. Stockbridge et al. "A meta-analysis of multiple stressors on seagrasses in the context of marine spatial cumulative impacts assessment." Scientific Reports, 10 (2020). https://doi.org/10.1038/s41598-020-68801-w
[6]
Y. Loya et al. " Nutrient enrichment caused by in situ fish farms at Eilat, Red Sea is detrimental to coral reproduction”, Marine Pollution Bulletin, Volume 49, Issue 4, 2004, Pages 344-353, https://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2004.06.011.
[7]
R. Muthukrishnan et al. "Multiple anthropogenic stressors exert complex, interactive effects on a coral reef community." Coral Reefs, 33 (2014): 911 - 921. https://doi.org/10.1007/s00338-014-1199-1
[8]
C. R. Fong et al. "Simultaneous synergist, antagonistic and additive interactions between multiple local stressors all degrade algal turf communities on coral reefs." Journal of Ecology, 106 (2018): 1390 - 1400. https://doi.org/10.1111/1365-2745.12914
[9]
M. Weinnig et al. "Cold-water coral (Lophelia pertusa) response to multiple stressors: High temperature affects recovery from short-term pollution exposure." Scientific Reports, 10 (2020). https://doi.org/10.1038/s41598-020-58556-9
[10]
J. Ellis et al. "Multiple stressor effects on coral reef ecosystems." Global Change Biology, 25 (2019): 4131 - 4146. https://doi.org/10.1111/gcb.14819
[11]
S. Ban et al. "Evidence for multiple stressor interactions and effects on coral reefs." Global Change Biology, 20 (2014). https://doi.org/10.1111/gcb.12453