הנוודים הבלתי נראים: מי אתם פלנקטון?

המכונות הירוקות של הים.פיטופלנקטון NOAA, Public domain, Wikimedia Commons

הדם הזה של הים

בסוף המאה ה-19 התכנסה בגרמניה ועדה מדעית מכובדת, שניסתה לענות על שאלה אחת קריטית: איך הים מצליח לקיים אוכלוסיות עצומות של דגים? זה לא שחברי הועדה רצו לדון להנאתם בעניינים ברומו של עולם, מיטב המוחות שישבו בוועדה ניסו להבין איך מגדילים באופן משמעותי את כמות הדגים בים הצפוני. באותה ועדה ישב רופא מכובד בשם ויקטור הנסן, שחשב שבדיוק כמו בגוף האדם, אם רוצים להבין טוב את המערכת הימית, צריך להתחיל מלמטה, בבסיס שעליו היא נשענת.

הנסן היה משוכנע שהבסיס לחיים בים קשור ביצורים מזעריים שנסחפים בים, "הדם הזה של הים", הוא קרא להם. את היצורים הקטנים האלה המדע כבר הכיר, והם נצפו ונאספו בעבר על ידי חוקרים, אבל הנסן רצה לבדוק משהו אחר: לא רק מה, אלא כמה.

בסתיו 1885 יצא הנסן לשיט בים הצפוני - לא לפני שפיתח רשתות חדשות שיעזרו לו לאסוף דגימות בצורה יעילה, והתאים מיקרוסקופ שישמש לבדיקת שלל האיסוף.
בדגימות שנאספו נמצאו המוני יצורים זעירים מאד, גם בגדלים מיקרוסקופיים. הנסן לא נעצר שם והמשיך לחקור וללמוד עוד עליהם. שנתיים אחר כך כבר נתן לקבוצת היצורים האלה שם– "פלנקטון", מהמילה היוונית planktos שפירושה נודד או נסחף, הודות לנטייתם להיסחף עם הזרם. הנסן הגיע לשלל מסקנות - חלקן חשובות, חלקן שגויות, אבל הוא היה הראשון שהסתכל על הפלנקטון כעל קבוצה אחת גדולה, מגוונת ומשמעותית, והוא היה זה שפתח את הדלת לחקר הפלנקטון. [1]

להתחיל מלמטה. ויקטור הנסן, ויקימדיה, נחלת הכלל

הנסן היה משוכנע שהבסיס לחיים בים קשור ביצורים מזעריים שנסחפים בים, "הדם הזה של הים", הוא קרא להם. את היצורים הקטנים האלה המדע כבר הכיר

משוטטים בזרם

אז מי אתם פלנקטון? קבוצה רחבה של אורגניזמים, אלפי מינים מכל הממלכות, מנגיפים וחיידקים, דרך אצות מיקרוסקופיות, ועד לרוות סרטנים ומדוזות, שנמצאים בים ולא מסוגלים לשחות נגד הזרם. אמנם לפלנקטון יש ספקטרום גדלים עצום - החל מווירוסים מיקרוסקופיים בגודל של 0.02 מיקרומטר ועד כמה מהיצורים הארוכים בעולם כמו מדוזת Cyanea capillata שבאורך 35 מטרים - אבל רוב מיני הפלנקטון זעירים, אורכם פחות ממילימטר, וקשה לראות אותם בעין אנושית בלי מיקרוסקופ. הם מדגימים מגוון עצום של צורות, צבעים ואסטרטגיות הישרדות בסביבה הימית שלא תמיד קלה. [2]

את עולם הפלנקטון מקובל לחלק לשתי קבוצות עיקריות: פיטופלנקטון - אצות וחיידקים מיקרוסקופיים מרחפים שמכונים לפעמים "המכונות הירוקות של הים". כמו צמחי היבשה הם מבצעים פוטוסינתזה, זקוקים לאור השמש ולחומרי דשן (נוטריינטים) כדי לחיות, ולכן צפים בשכבה העליונה והמוארת של הים.

זואופלנקטון - יצורים מעולם החי, הגדרה רחבה שכוללת יצורים חד-תאיים, יצורים רב-תאיים זעירים, לרוות (שלבי ינקות) של דגים, סרטנים ומדוזות. חברי הקבוצה ניזונים מחברי הקבוצה השנייה – הפיטופלנקטון, או מזואופלנקטון שקטן מהם. אין סנטימנטים.

ואחרי שהבנו את זה בואו ניקח רגע נשימה עמוקה, יש לה קשר משמעותי לפלנקטון שבים.

מפעל לייצור חמצן בים

תמיד מפתיע לגלות שהאורגניזמים הבקושי נראים האלה משפיעים גם עלינו, יושבי היבשה, ובכמה וכמה זירות – אספקת חמצן לנשימה למשל. בדיוק כמו היערות, הפיטופלנקטון פולט חמצן בתהליך הפוטוסינתזה, ובכך הוא אחראי לייצור של כמחצית מהחמצן בכדור הארץ.[3] לפלנקטון יש גם תפקיד קריטי בוויסות האקלים המשתולל בכדור הארץ - בתהליך הפוטוסינתזה החמצן מיוצר תוך כדי ספיגת כמויות עתק של פחמן דו-חמצני מהאטמוספירה. איך זה עובד? כשיצורי הפלנקטון נאכלים או מתים, הפחמן עובר הלאה במעלה שרשרת המזון או שוקע אל מעמקי האוקיינוס בצורת "שלג ימי". התהליך הזה לוכד מיליארדי טונות של פחמן במעמקים למשך מאות ואלפי שנים, ומפחית את אפקט גזי החממה על קצב התחממות כדור הארץ.

נותנת הופעות עם פה פעור לרווחה. מנטה, צילום: מעיין רחמילביץ

ומה עם שלל הדגים? גם אם הנסן לא דייק בכמה תובנות בדרך, הוא צדק בדבר אחד: ללא פלנקטון, כנראה שלא היו דגים בים. הפיטופלנקטון מזין את הזואופלנקטון, שבתורו מהווה חלבון איכותי לדגים קטנים, לסרטנים (כמו הקריל), וגם לכמה מענקי האוקיינוס. הכריש הלוויתני שקופץ מפעם לפעם לאילת ושוחה עם פה ענק פעור, הרי מגיע לכאן כדי לסנן לו פלנקטון. אותו סיפור קורה גם עם הכנפתן הענק שאתם מכירים יותר בשמו מנטה וזכה לשלל תיעודים במפרץ אילת, הפה הענק הפתוח משמש לאותה מטרה.

ועוד דבר, על הנדידה האנכית שמעתם? בכל לילה מתרחשת באוקיינוסים תופעה חשובה מאד ומרהיבה מאד: תנועה אנכית של אינספור יצורים ימיים שעוזבים את השקט והאופל במרתפי הים, כדי לעלות לאכול בחדר האוכל למעלה. מי מגיע? מי לא? זואופלנקטון, דגים, דיונונים ומדוזות, לוויתנים וכרישים ועוד. במזנון מחכים לכם כמובן אצות וחיידקי הפיטופלנקטון שקרובים לפני הים - כי הם, כזכור, זקוקים לאור השמש לביצוע פוטוסינתזה. כל השרשרת שתוארה מעלה מתרחשת כאן באוטוסטרדה לילית עמוסה – יצורי הזואופלנקטון זוללים את המנות המיקרוסקופיות בבופה, ושוכחים לפעמים שגם הטורפים שלהם באים למסיבה ובונים עליהם, ואת ההשתלשלות כבר הבנתם. יש כאן גם סוג של מירוץ שליחים של חומרים חיוניים - הפיטופלנקטון מייצר חומר אורגני וחומצות אמינו חשובות, הזואופלנקטון ניזון מהם, והחומרים המזינים עוברים ממנו במעלה מארג המזון לדגים ולבעלי חיים ימיים נוספים.

עכשיו כשהבנו שכל מערכת המזון באוקיינוסים ובאגמים נשענת על קיומו של הפלנקטון, אפשר להבין למה פגיעה באוכלוסיות הפלנקטון עלולה להשפיע על כלל המערכת האקולוגית, החל מהיצורים הזעירים ביותר ועד לטורפי העל.

על הנדידה האנכית שמעתם? בכל לילה מתרחשת באוקיינוסים תופעה חשובה מאד ומרהיבה מאד: תנועה אנכית של אינספור יצורים ימיים שעוזבים את השקט והאופל במרתפי הים, כדי לעלות לאכול בחדר האוכל למעלה. מי מגיע? מי לא?

פלנקטון למען האנושות

מעבר לערך האקולוגי, יש לפלנקטון ערך כלכלי וקיומי אדיר לאנושות. כמה מיליארדי בני אדם ברחבי העולם ניזונים מהחלבון שבים, כמה מאות אלפים גם מתפרנסים ממנו. זאת אומרת שהיצורים הזעירים האלה שנמצאים בבסיס השרשרת אחראים גם לחלבון האיכותי שמגיע אל הצלחת שלנו. מחקרים מבוססים שמראים את הקשר בין פגיעה בפלנקטון והשפעתה על שלל הדגים כבר יש לא מעט. [4]

פלנקטון משמש את האדם גם בתחומים אחרים - חומרים שמופקים מפלנקטון משמשים ברפואה, קוסמטיקה וביוטכנולוגיה. חוקרים ממשיכים לגלות תרכובות ביולוגיות חדשות שמקורן בפלנקטון, שהן בעלות פוטנציאל לפיתוח תרופות וטכנולוגיות חדשניות. הפוטנציאל טמון בזה שפיטופלנקטון הוא בית חרושת זעיר לחומרים מעניינים. למשל, קבוצה מסוימת מתוך הפיטופלנקטון, מייצרת פיגמנט חום־זהוב (פוקוקסנטין) שמסייע להם לקלוט אור לצורך פוטוסינתזה. הוא כבר מעורר עניין רב במחקר, בין היתר בזכות פעילות נוגדת חמצון ונוגדת דלקת שנמצאה במחקרים. [5]

.

פיטופלנקטון הוא בית חרושת זעיר לחומרים מעניינים. למשל, קבוצה מסוימת מתוך הפיטופלנקטון, מייצרת פיגמנט חום־זהוב (פוקוקסנטין) שמסייע להם לקלוט אור לצורך פוטוסינתזה. הוא כבר מעורר עניין רב במחקר בזכות פעילות נוגדת חמצון ונוגדת דלקת שנמצאה במחקרים

ויש גם פוטנציאל מפתיע בתחום האנרגיה: מינים שונים של פיטופלנקטון מסוגלים לצבור שומנים בתוך תאיהם. את השומנים האלה אפשר להפיק ולהמיר לביודיזל. דלק מפיטופלנקטון עדיין לא מציע פתרון מסחרי יעיל אבל אולי בהמשך. וחוץ מכל הסגולות והיכולות, הפלנקטון הוא גם סוכן שב"כ יעיל ומסור. הוא מגיב במהירות לשינויים סביבתיים כמו התחממות המים, החמצת האוקיינוסים ושינויים בזמינות נוטריינטים, ולכן הוא משמש כלי מצוין לניטור מצב האוקיינוסים. מדידות של אוכלוסיות הפלנקטון לאורך זמן מאפשרות למדענים לזהות מגמות אקלימיות, להעריך את בריאות המערכות האקולוגיות, ולסייע בקבלת החלטות בנושאי שמירת טבע ימית.

סוכני ידע מעולים. זואופלנקטון, צילום: פרופ' תמר גיא חיים, המכון הלאומי לאוקיינוגרפיה, חקר ימים ואגמים לישראל

בית חרושת בלחץ

ואחרי שלמדנו שיצורי הפלנקטון מעניקים לנו שירותים כל-כך חיוניים בחינם, אנחנו לא מחזירים להם טובה: מרבית האיומים שמרחפים עליהם היום קשורים לפעילות האדם. בית החרושת הקטנטן נמצא תחת לחץ מתמיד. התחממות הים, החמצתו, זיהום ועודף חומרי הזנה (דשן- חנקן וזרחן) משנים את התנאים שבהם חיות קהילות הפלנקטון – ולכן גם את הכמות, התפוצה והרכב המינים שלהן. מכיוון שהפיטופלנקטון ממלא תפקיד מרכזי גם בקליטת פחמן ובהעברתו לעומק האוקיינוס, שינוי בעולם הפלנקטון עלול להשפיע על אחד המנגנונים החשובים שמווסתים את מחזור הפחמן בכדור הארץ.

למשל, עודף חנקן וזרחן שמגיע משפכים ומחקלאות יכול בהתחלה לגרום לצמיחה לא טבעית של פיטופלנקטון, ובכך להפר את האיזון של המערכת, ליצור אזורים חסרי חמצן בגלל כמות גדולה של חומר אורגני נרקב, לגרום לקריסה של אוכלוסיות, וליצור נזק גדול. מזהמים כמו חלקיקי מיקרופלסטיק יכולים להיאכל על ידי זואופלנקטון ולהשפיע על האכילה, הגדילה והרבייה שלו וגם על טורפיו שנמצאים במעלה מארג המזון. ההכרה בחשיבות הפלנקטון מחייבת השקעה במחקר, בניטור ובהגנה על הסביבה הימית. שמירה על הפלנקטון אינה רק שמירה על יצורים זעירים, אלא על מערכות אקולוגיות נרחבות ומורכבות, ועל איכות החיים של האנושות כולה.

הֲיָדַעְתָּ?

איך עוקבים אחרי מצב הפיטופלנקטון? מדענים הציבו בחלל לוויינים שעוקבים אחרי צבע האוקיינוסים, ולפי המדידות מעריכים את תפוצת הפיטופלנקטון בקנה מידה עולמי, ומספקים מידע חשוב על בריאות האוקיינוסים ועל השינויים המתחוללים בהם.

הֲיָדַאטָה?

0.06% הוא בערך חלקו של הפיטופלנקטון בביומסה של כדור הארץ. קטן? מאד, ובכל זאת, הם שאחראים לקיבוע עשרות מיליארדי טונות של פחמן מדי שנה משום שקצב הגדילה והתחלופה שלהם גדול ביותר.