עלייתם של החד-שנתיים?

שורת מחקרים בשנים האחרונות משנה את התפיסה שלנו לגבי האקולוגיה העולמית. במשך עשרות שנים תועדו ונחקרו לעומק אינספור בתי גידול מקומיים ברחבי העולם, אך כיום עידן ה-Big data (נְתוּנֵי עָתֵק) מאפשר לחוקרים לבנות מהמידע שנאסף תמונת מצב עולמית שאי אפשר היה לדמיין קודם לכן. אם ההבנה שלנו בעבר הסתמכה על דגימות מייצגות של הטבע באתרים מעטים, כיום הנתונים הרבים מאפשרים לנו להתחיל ולהבין את דפוסי האקולוגיה העולמית הרבה יותר טוב.

כך למשל, אנו יודעים להעריך כמה עצים יש בעולם ואיפה, ואם משקל כל האנשים עולה על משקלם של כל בעלי החיים. מחקר חדש משנה את תפיסת העולם שלנו על אודות מאפיין בסיסי של חברות הצמחים, ופורץ את הדרך למחקרים נוספים.

לצמוח מהר או לשרוד יותר?   

לצמחים שונים ישנו מחזור חיים שונה. צמחים חד-שנתיים כמו חיטת הלחם (Triticum aestivum) או סביון אביבי (Senecio vernalis) משלימים בשנה אחת את כל מחזור חייהם, מנביטה עד מוות והפצת הזרעים. בכל שנה הם צריכים להתחיל מחדש. לעומתם, צמחים רב-שנתיים כמו עץ רימון מצוי (Punica granatum) או כלנית מצויה (Anemone coronaria) חיים מספר שנים, שבמהלכן רובם מתרבים ומפיצים זרעים שוב ושוב.

צמחים חד-שנתיים כמו חיטת הלחם או סביון אביבי משלימים בשנה אחת את כל מחזור חייהם | יובל רוזנברג, Shutterstock, Wut_Moppie

ההבדל הבסיסי הזה במחזור החיים משפיע על מאפיינים רבים של הצמחים, ועל סיכויי ההישרדות שלהם בתנאי סביבה שונים. למשל, העלים והשורשים של צמחים חד-שנתיים רבים מכוונים לקלוט הרבה משאבים ובמהירות, כדי שהצמח יצליח להשלים את מחזור חייו ולהעמיד דור זרעים חדש לפני סוף העונה. רוב המזון שלנו מבוסס על צמחים חד-שנתיים שגדלים מהר וביעילות. לעומתם, מבנה העלים והשורשים של צמחים רב-שנתיים מסייע להם להתגונן מפני מזיקים ולאגור אנרגיה, למשל בפקעת של הכלנית. הדבר מאט את קצב הצימוח של רב-שנתיים רבים, אך מאפשר להם לחיות זמן רב.

כדי להבין את המערכות האקולוגיות, איך הן התפתחו, איך משברי הסביבה משפיעים עליהן ואיך אפשר להגן עליהן ועלינו, עלינו להבין איזה צמחים משגשגים באיזה אזורים בעולם. זה מה שיצאו לבדוק החוקרים במחקר החדש. 

העלים והשורשים של צמחים רב-שנתיים מסייע להם להתגונן מפני מזיקים ולאגור אנרגיה. כלנית ועץ רימון | Shutterstock, zcebeci, Mary Terriberry

ממיליוני תצפיות לתמונה עולמית

במחקר, שהתפרסם בכתב העת Nature, בדקו החוקרים כמה מינים הם חד-שנתיים מתוך כל הצמחים בעולם. החוקרים סיווגו את מחזור החיים של שני שלישים ממיני הצמחים המוּכַּרים בעולם, כ-240 אלף מינים, בהתבסס על מאגרי מידע קיימים. ניב דה-מלאך (DeMalach) מהפקולטה לחקלאות באוניברסיטה העברית, שהוביל את המחקר, סיפר בראיון לאתר דוידסון שהדבר נראה פשוט אך הוא רצוף אתגרים: "כמעט כל מי שמגדיר צמח מציין אם הוא חד שנתי או לא, ולכן זו אולי התכונה שהכי קל להשיג עליה מידע. מצד שני, יש למשל צמחים שבתנאים מסוימים הם חד-שנתיים ובתנאים אחרים הם לא, או שיש סתירה בין מאגרי המידע השונים. אנו נוטים לחשוב על העולם כבינארי, אבל המציאות מורכבת יותר. לכן ניתחנו רק מינים שהיינו בטוחים שהם בהכרח חד-שנתיים או רב-שנתיים, ולא את כל מיני הצמחים."  

צוות המחקר, שכלל את דה-מלאך, איתי מירוז (Mayrose) מאוניברסיטת תל אביב וטיילר פופנווימר (Poppenwimer) המשוייך לשתי האוניברסיטאות האלה, מיפה את התפוצה העולמית של אותם צמחים בעזרת מיליוני תצפיות שמצביעות על המיקום שלהם. לפי דה-מלאך, "הסתמכנו על מאגר נתונים מדהים, בשם 'כלי למידע על מגוון ביולוגי עולמי' (GBIF – Global Biodiversity Information Facility), שגדל בקצב מסחרר ומכיל נתונים מכל העולם. למשל בישראל, כל פקח שמדווח על הימצאות צמח או בעל חיים – הנתון הזה מגיע למאגר הזה. עם זאת, המאגר מכיל גם הרבה נתונים לא טובים או לא מדויקים, שצריך לנכות. כולם עובדים עם המאגר הזה, ולכן הקהילה המדעית פיתחה הרבה כלים אוטומטיים לניכוי תצפיות בעייתיות, אבל זה לא מספיק והיינו צריכים לעבוד קשה מאוד כדי לקבל מידע מהימן."

"ניתחנו רק מינים שהיינו בטוחים שהם בהכרח חד-שנתיים או רב-שנתיים". צמחים חד-שנתיים שגודלו לצורך מחקר | Niv DeMalach

החוקרים ביססו את מאגר הנתונים שמפרט היכן בעולם נצפו הצמחים והאם הם חד-שנתיים או רב-שנתיים, ואז בדקו כמה ממיני הצמחים בכל אזור גיאוגרפי הם חד-שנתיים ואיך האקלים והאדם עשויים להשפיע על שכיחות הצמחים החד-שנתיים. לדברי דה-מלאך, "בשלב הראשון די התאכזבנו, כי ציפינו לכך ש-70 אחוזים מהצמחים העשבוניים במדבר יהיו חד-שנתיים וביערות הגשם הלחים המספר יהיה קרוב ל-0, אבל ראינו שמה שאנחנו מלמדים את הסטודנטים כבר שנים הוא לא נכון – מצאנו שההבדלים קטנים הרבה יותר, כ-10 אחוזים בלבד. עם זאת, כשחילקנו את העולם לאזורים גיאוגרפיים קטנים יותר, אזורים אקולוגיים (ecoregions), ראינו שיש הבדלים גדולים יותר, ויכולנו להבין יותר לעומק את השפעת האקלים."

חצי ממה שחשבנו 

החוקרים מצאו שצמחים חד-שנתיים הם כשישה אחוזים בלבד ממיני הצמחים בעולם, ולא 13 אחוזים כפי שסברו עד כה. השכיחות הנמוכה ביותר של החד-שנתיים נמצאת ביערות הגשם, שם כשלושה אחוזים בלבד ממיני הצמחים הם חד-שנתיים, בעוד שבמדבריות 14 אחוזים מהצמחים הם חד-שנתיים. מתוך הצמחים העשבוניים בלבד – בלי להחשיב עצים ושיחים מעוצים – הצמחים החד-שנתיים הם כ-15 אחוזים.

ניתוח מעמיק יותר הראה שצמחים חד-שנתיים נפוצים יותר באזורים עם קיץ חם ויבש במיוחד, כמו ישראל. זאת בניגוד לסברה שהייתה רווחת, לפיה שכיחות החד-שנתיים קשורה לאקלים השנתי הממוצע, ללא התייחסות לעונות השנה. המגמה הזאת נמצאה במשפחות שונות של צמחים, מה שמעיד, לדעת החוקרים, על כך שתהליך אבולוציוני דומה התרחש בכל אחת מהמשפחות הללו. בנוסף, החוקרים מצאו שבאזורים שפעילות האדם משבשת אותם יש יותר צמחים חד-שנתיים, וכך גם באזורים עם אקלים משתנה. 

צמחים חד-שנתיים נפוצים יותר באזורים עם קיץ חם ויבש במיוחד, כמו ישראל. צמחים חד-שנתיים שגודלו לצורך מחקר | Niv DeMalach

החד-שנתיים יאיצו את ההתחממות?

ניתוח הנתונים מאפשר לחזות מגמות שינוי עתידיות בחברת הצומח, בשל ההתחממות העולמית ושינויי האקלים. החוקרים חוזים עליה בשכיחות הצמחים החד-שנתיים במרבית האזורים האקולוגיים בעולם. צמחים חד-שנתיים עמידים יותר בפני שינויי אקלים והפרעות אנושיות, מה שעשוי לשפר את העמידות של המערכות האקולוגיות בפני שינויים נוספים. עם זאת, משך החיים הקצר של הצמחים האלה מונע מהם לסלק לזמן ממושך פחמן רב מהאוויר. לכן, עליה בכמות החד-שנתיים עשויה להאיץ את ההתחממות העולמית. 

דה-מלאך מסכם ש"המחקר עוזר לנו להבין טוב יותר את העבר ואת העתיד". לדעתו, המחקר מסביר מדוע ביות החיטה וערש הציוויליזציה האנושית חלו דווקא באזורנו. הסיבה היא האקלים הקיצי כאן, שהפך את הטבע שלנו לעשיר במיוחד במיני צמחים חד-שנתיים. גם בעתיד, חיינו ימשיכו להיות שזורים בחייהם של הצמחים.