רעיון מרכזי מגוון ביולוגי פורסם: 26 באפריל, 2022

האיוּם הבלתי נראה: כיצד חלקיקי מיקרופלסטיק מְסַכְּנִים אלמוגים

תַקצִיר

שוניות אלמוגים הן אחת מסביבות המחיה המצויות בסיכון הגדול ביותר כתוצאה משינויי אקלים. למרות זאת לא הוקדשה מספיק תשומת לב לאופן שבו זיהום על ידי פלסטיק משפיע על בריאותן של שוניות אלמוגים. פלסטיק מיוצר באופן רחב-היקף ברחבי העולם למטרות רבות. חומר זה נרקב לאט מאוד, ומתפרק לחלקיקים זעירים רבּים, בלתי נראים, בגודל של 5 מילימטרים או פחות, שנקראים חלקיקי מיקרופלסטיק. כאשר חלקיקים אלה מגיעים לשוּניוֹת אלמוגים, הם פוגעים באלמוגים על ידי חיכוך מתמיד איתם, דרך פעולתם של הגלים והזרמים. אלמוגים גם עשויים לבלוע חלקיקי מיקרופלסטיק ולקבל תחושה שגויה של “מלאוּת”, מה שמוביל לכך שאלמוגים אינם ניזונים ממזון מזין. בתוך האלמוג, חלקיקי מיקרופלסטיק עשויים לחסום את המעיים ולגרום נזק פנימי. נוסף על כך חלקיקי מיקרופלסטיק, שכבר מורכבים מכימיקלים, יכולים לאסוף מזהמים ומיקרואורגניזמים מזיקים ממֵי הים ולהעבירם לאלמוגים. לפיכך, ישנוֹ צורך דחוף להפחית בזיהום הנגרם על ידי חלקיקי מיקרופלסטיק.

שוניות אלמוגים הן בין סביבות המחיה העשירות ביותר בכדור הארץ, ובה בעת אחת מהמצויות ביותר בסכנת הכחדה. שוניות מורכבות מאלפי אורגניזמים קטנים דמויי שׂקים שנקראים פּוֹליפּים. אלה מייצרים שלד חיצוני בעל צורה וצבע מסוימים, ומתקבצים למושבות של אלמוגים, אף הן בעלות צורות וצבעים שונים (איור 1). כאשר רבּוֹת ממושבות האלמוגים האלה נפגשות, נוצרת שונית האלמוגים. מאחר ששוניות אלמוגים הן ביתם של יותר מ-25% מכל המינים הימיים, ויותר מ-850 מיליוני בני אדם ברחבי העולם תלויים בהן עבור פרנסתם ועבור תיירות, בריאותן של שוניות אלמוגים מנוטרת לעיתים קרובות. בעשורים האחרונים, שוניות אלמוגים אותגרו מאוד כתוצאה משינויי אקלים, בהם בראש ובראשונה עליית טמפרטורת מי הים והחמצת אוקיינוסים. אוקיינוסים נעשים חומציים יותר מאחר שהם סופגים את כמויות הפחמן הדו-חמצני העודפות שבני אדם משחררים לאטמוספרה. אתגרים אלה גורמים לאלמוגים לפלוט את האצות המיקרוסקופיות שגדלות בתוך תאיהם (איור 1). עקב כך הם מאבדים את מגוון צבעיהם והופכים לְבָנִים – תהליך שנקרא הלבּנת אלמוגים, אשר עשוי בסופו של דבר להרוג את האלמוגים. תחזיות אחרונות מצביעות על כך שיותר מ-75% משוניות האלמוגים יולבנו באופן חמור ב-50 השנים הבאות כתוצאה מעלייה בטמפרטורות בלבד. בריאות אלמוגים עלולה להידרדר שעה שאלמוגים מתמודדים עם אתגרים נוספים [1], לרבּוֹת זיהום על ידי פלסטיק. מאחר שפלסטיק ממשיך להצטבר באוקיינוסים, עלינו להקדיש תשומת לב רבה יותר לנזק שהוא גורם לאלמוגים.

איור 1 - התקבצות פוליפים זעירים לשוּניוֹת אלמוגים.
  • איור 1 - התקבצות פוליפים זעירים לשוּניוֹת אלמוגים.
  • הפוליפים הזעירים מתקבצים במושבות, שבדרך כלל מתייחסים אליהן בתור “אלמוגים”, בעלי מגוון צבעים וצורות. בשונית, ניתן למצוא אלמוגי פטרייה, שולחן, אצבע וכוכב הצפון. אצות מיקרוסקופיות בדרך כלל נמצאות בתוך תאי פוליפים של אלמוגים.

אויבים קטנים-גדולים

מאז התפתחות הפלסטיק הסינתטי הראשון ב-1907, ייצור פלסטיק גדל פי 200, וכיום ישנן כ-275 טונות פסולת פלסטיק פזורות ברחבי העולם. עד ל-70% מהאשפה באזורים רבים של האוקיינוס היא פלסטיק, ועד ל-12.7 מיליוני טונות של פלסטיק נוספים לאוקיינוסים מִדֵּי שנה (איור 2). עד שנת 2025, צפויים להצטבר באוקיינוסים לפחות 155 מיליוני טונות פלסטיק [2]. מאחר שלפלסטיק לוקח כ-1,000-500 שנים להתפרק, וחומר זה לעולם אינו מתפרק לחלוטין, כל הפלסטיק שנוצר מאז 1907 עדיין קיים, אפילו אם התפרק לחלקיקי פלסטיק קטנים יותר, כמו למשל חלקיקי מיקרופלסטיק (קטנים מ-5 מילימטרים), או נָנוֹ-פלסטיק (חלקיקים קטנים מ-0.1 מילימטרים). פעולותיהם של גלים ואור שמש מפרקות פיסות גדולות יותר של פלסטיק באוקיינוסים לחלקיקי מיקרופלסטיק ולננו-פלסטיק. אולם חלקיקי פלסטיק זעירים אחרים, שמקורם בבגדים, בצמיגי מכוניות ובמוצרי טיפוח אישיים, עלולים גם להגיע לאוקיינוסים דרך מי ביוב, זרימת מים בכבישים, רוחות ונתיבי מים.

איור 2 - היקף פסולת הפלסטיק בעולם.
  • איור 2 - היקף פסולת הפלסטיק בעולם.
  • כמות פסולת הפלסטיק ברחבי העולם שוקלת פי חמישה יותר מהחומה הסינית הגדולה. משקל פסולת הפלסטיק באוקיינוסים ברחבי העולם שקול ל-37,000 מטוסי בואינג 747.

בשנת 2014 העריכו שהאוקיינוסים מכילים 51-15 טריליון חלקיקי מיקרופלסטיק [1], אשר עלולים לגרום נזק פיזי וכימי לאלמוגים ולמינים רבּים אחרים, גדולים וקטנים. השפשוף המוגבר של רקמות האלמוגים על ידי חלקיקי הפלסטיק עלול לפצוע את האלמוגים. פגיעות אלה עשויות להזדהם על ידי פטריות או חיידקים, להרוג חלק מתאי האלמוג או אפילו את האלמוג כולו. כל מין אלמוג מגיב אחרת למיקרופסלטיק. מדענים מצאו שאלמוגי פטרייה מסירים חלקיקי מיקרופלסטיק מהמים על ידי לכידתם מזרמי מים והדבקתם לשלד המקומט של האלמוגים [3]. מחקר אחר חשף כי מין של אלמוג אצבע ניסה לנקות את עצמו מחלקיקי מיקרופלסטיק [4]. בשני המקרים, התמודדות עם חלקיקי מיקרופלסטיק דורשת השקעת אנרגיה מוגברת שמשפיעה באופן שלילי על האלמוגים. אלמוגי אצבע ואלמוגי שולחן גדלים מעל חלקיקי מיקרופלסטיק, ומשלבים אותם ברקמותיהם [4]. זה מתרחש כאשר החלקיקים הקטנים נכרכים בתוך מֶמְבְּרָנַת התא. ננו-פלסטיק נמצא גם במוחות של חיות אחרות, בכבדים שלהן ובמערכות הדם שלהן [5]. ממצא זה מצביע מפורשות על כך שהחלקיקים הזעירים האלה יכולים לחצות ממברנות של תאים, ולכן עלולים להוות גורם סיכון מרכזי לאלמוגים.

חלקיקים זעירים, השפעה גדולה

פעמים רבות חלקיקי מיקרופלסטיק נאכלים על ידי אלמוגים מאחר שצורתם וגודלם דומים לאורגניזמים מיקרוסקופיים שנקראים זוֹאוֹפְּלַנְקְטוֹן אשר חיים במים. בתנאים רגילים, שוניות אלמוגים מקבלות את מַרְבִּית מזונן מתוך שותפוּת האלמוגים עם אצות מיקרוסקופיות שהאלמוגים מכילים בתאיהם (איור 1). אולם כאשר הלבנת אלמוגים מחמירה, ואלמוגים מאבדים את האצות השותפות שלהם, חלקם מתחילים לבלוע יותר זואופלנקטון, שהם מסננים ממי הים. הסיכון בכך שאלמוגים יבלעו חלקיקי מיקרופלסטיק גדֵל ככל שגוברת הזנת האלמוגים מזואופלנקטון [1]. לדוגמה, כ-112 חלקיקי פלסטיק נמצאו בכל פוליפ של אלמוגי כוכב הצפון, 73.4% מהם היו סיבים, שמגיעים בעיקר מבגדים. בניסויי מעבדה, אלמוגי כוכב הצפון הוזנו בארוחה האהובה עליהם ביותר בטבע – ביצי אַרְטֶמְיָה (סוג סרטן זעיר), שעורבבה עם חלקיקי מיקרופלסטיק בגדלים דומים. האלמוגים בחרו בחלקיקי המיקרופלסטיק, מה שמנע הזנה נוספת מביצי ארטמיה [2]. לכן, השלכה אפשרית אחת של בליעת חלקיקי מיקרופלסטיק היא היווצרות תחושה שגויה של “מלאוּת”. כתוצאה מכך חלה הפחתה בצריכת המזון האמיתי, מה שמוביל לגדילה נמוכה של אלמוגים ולהישרדות נמוכה. בליעת חלקיקי מיקרופלסטיק עלולה לגרום גם לחסימות בחלל המעי של אלמוגים, וכן לנזק פנימי. אף על פי שכמה ניסויים הראו כי אלמוגים מתנקים מחלקיקי מיקרופלסטיק בתוך 6 שעות לאחר הכנסתם, הדבר דורש השקעת כמות אנרגיה רבה שלא ניתן להשתמש בה עוד עבור גדילה והישרדות.

חלקיקי מיקרופלסטיק יכולים לפגוע באלמוגים גם בדרכים אחרות. חלקיקי מיקרופלסטיק וננו-פלסטיק עשויים להכיל כמויות גדולות של כימיקלים רעילים. רבים מהכימיקלים האלה מוּספים במהלך ייצור של פלסטיק, אולם חלקיקי מיקרופלסטיק וננו-פלסטיק עלולים גם לספוח מזהמים רעילים ממי האוקיינוס, בשל פני השטח הנקבוביים והקשיחים שלהם [5]. לכן, חלקיקים אלה שצפים על פני האוקיינוס עלולים להגדיל את צריכת המזהמים על ידי אלמוגים, והמזהמים הרעילים עלולים להיות מועברים אז לאורגניזמים אחרים לאורך שרשרת המזון. נוסף על כך כימיקלים רעילים עלולים לדלוף מחלקיקי פלסטיק זעירים כשהם נמצאים בתוך אלמוגים, ולגרום לרעלים להצטבר באלמוגים – תופעה המהווה סיכון נוסף המאיים על גדילת אלמוגים, התרבותם והישרדותם. אחד הניסויים הראה כי פוליפים של אלמוגים מסוג שׂיחן שכיח נמשכו פנימה אחרי שנחשפו לכימיקלים שדלפו מפלסטיק [6]. פעולה זו מפחיתה את ספיגת המזהמים על ידי אלמוגים, אך בד בבד היא מפחיתה את צריכת המזון של אלמוגים, את קצב הפוטוסינתזה ואת החלפת החמצן עם מי הים הסובבים. לסיכום, משמעותה של חשיפת אלמוגים לחלקיקי מיקרופלסטיק ולננו-פלסטיק עשויה להיות גם חשיפתם למזהמים מסוכנים.

כיסוי האלמוגים – זאב בעור כבש

אלמוגים לוכדים זואופלנקטון באמצעות היסמכות על האותות שהאורגניזמים הזעירים האלה פולטים לתוך מי הים. אם כן, סביר יותר שאלמוגים יבלעו חלקיקי מיקרופלסטיק וננו-פלסטיק כשחלקיקים אלה מכוסים בחומרים ביולוגיים, כמו למשל אצות, פטריות וחיידקים [3]. הכיסוי הזה של אורגניזמים, שנקרא צימדה ימית (בּיוֹפאוּלינג- biofouling), מזין מאוד לאלמוגים שיכולים לעכל אותו, וכן מגדיל את משך הזמן שחלקיקי מיקרופלסטיק וננו-פלסטיק נשארים בתוך האלמוג. חלקיקי פלסטיק שאינם מכוסים בצימדה ימית מזוהים בקלות רבה יותר כחלקיקים זרים, ונפלטים יותר החוצה. אולם צימדה ימית עלולה להכיל גם מיקרואורגניזמים מזיקים, ועקב כך חלקיקי פלסטיק עשויים לְשַׁמֵּשׁ כנושאי מחלות באוקיינוס. אף על פי שהמחקרים האלה עדיין נמצאים בשלביהם הראשונים, כשאלמוגים שגודלו במעבדה הוזנו בחלקיקי מיקרופלסטיק שכוסו על ידי חיידקים מחוללי מחלות, החלקיקים הוצאו החוצה בתוך 48 שעות, אך האלמוגים עדיין חלו ומתו.

שמירה על האוקיינוסים בריאים, ללא פלסטיק

באופן כללי, בליעת חלקיקי מיקרופלסטיק וננו-פלסטיק משפיעה על אלמוגים בדרכים רבות (איור 3): היא מפחיתה הזנה מִטֶּרֶף מזין ומגדילה את השקעת האנרגיה בהוצאה החוצה של חלקיקי פלסטיק או בהתנקות מהם; היא מגדילה את חשיפתם של האלמוגים למזהמים שתקועים בחלקיקי הפלסטיק, או ששוחררו בקרבת מקום במי הים, וכן מגדילה את חשיפתם של האלמוגים למיקרואורגניזמים מזיקים. כל ההשפעות השליליות האלה אינן מוגבלות לאלמוגים, אלא משפיעות על כל היצורים החיים באגמים, בנהרות ובאוקיינוסים. יתרה מזו, אם דג אוכל אלמוג שמזוהם בחלקיקי פלסטיק הוא גם מזדהם – זה יחזור על עצמו לכל אורך שרשרת המזון, ובסופו של דבר יגיע לבני אדם.

איור 3 - כיצד חלקיקי מיקרופלסטיק עלולים לפגוע באלמוגים?
  • איור 3 - כיצד חלקיקי מיקרופלסטיק עלולים לפגוע באלמוגים?
  • חלקיקי מיקרופלסטיק יכולים לגרום לפגיעה באלמוגים בשלוש דרכים עיקריות: (1) שפשוף, שעלול לפצוע את האלמוגים, ואם הפצעים מזדהמים על ידי פטריות או חיידקים, זה מוביל למחלת אלמוגים או אפילו למוות; (2) בליעת מזון – עלולה להוביל לתפיסה שגויה של “מלאוּת” ועקב כך להפחתת צריכת מזון, מה שמסכֵּן את גדילת האלמוגים והישרדותם; ו-(3) העברה של מזהמים (כימיקלים רעילים) ופתוגנים (מיקרואורגניזמים מזיקים בצימדה ימית) מחלקיקי הפלסטיק לתאי אלמוגים. כימיקלים רעילים שמועברים לאלמוגים כוללים את אלה שחלקיקי הפלסטיק מיוצרים מהם, אך גם את אלה שנספגים מעמודת המים.

פלסטיק, כמו גם מזהמים ומיקרואורגניזמים מזיקים אחרים שהוא עלול להכיל, לא היו נמצאים באוקיינוסים אם פסולת פלסטיק לא הייתה שם מלכתחילה. לכן, הפחתת ייצור הפלסטיק ופסולת הפלסטיק היא קריטית לשיפור בריאותן של שוניות אלמוגים והישרדותן, וחשובה גם לשיפור בריאותנו. אם כן, כיצד אתם יכולים לסייע? הדרך הפשוטה והישירה ביותר היא על ידי הפחתת השימוש שלכם בפלסטיק חד-פעמי: הימנעו משימוש בקשׁים, בשׂקיות, בסכו”ם ובְמְכָלִים העשויים פלסטיק. אם וכאשר אתם משתמשים בפלסטיק, דאגו למחזר אותו. אם אתם מחפשים פעילות מעשית יותר, השתתפו באירוע ניקוי בחוף המקומי או בנתיבי המים שלכם, או אפילו ארגנו אירוע כזה. אתם תידהמו מכמות חלקיקי הפלסטיק שתמְנְעוּ את הגעתם לאוקיינוס בזכות פעילותכם.

מילון מונחים

פוליפ (Polyp): כל אחת מהחיות הזעירות שמרכיבות שוניות אלמוגים. פוליפים יכולים לחיות באופן פרטני (כמו אלמוגי פטרייה), או במושבות גדולות שיוצרות מבנה שונית שלם.

החמצת אוקיינוסים (Ocean Acidification): האוקיינוס נעשה חומצי יותר (כמו מיץ לימון) כאשר מימיו סופגים פחמן דו-חמצני מהאטמוספרה. פחמן דו-חמצני מיוצר על ידי מפעלים, מכוניות, או דלקים משומשים כמו פחם או נפט. שינוי זה בתכונות של מי האוקיינוס עלול להיות מזיק עבור צמחים וחיות.

הלבנת אלמוגים (Coral Bleaching): אלמוגים רבים חיים עם אצות, אשר מקנות להם מגוון צבעים. אולם רקמת האלמוגים היא לבנה כאשר אלמוגים מאבדים את האצות שלהם בעקבות מצב דַּחַק (סְטְרֶס). נותרת רק הרקמה הלבנה ותהליך זה נקרא הלבנת אלמוגים.

חלקיקי מיקרופלסטיק (Microplastics): פיסות זעירות של פלסטיק שגודלן קטן מ-5 מילימטרים (קטנים אפילו יותר מנמלה). לעיתים קרובות, הם קטנים מדי מכדי שנוכל לראותם. חלקיקי מיקרופלסטיק מזהמים מים בדרכים רבּות.

ננו-פלסטיק (Nanoplastics): חתיכות פלסטיק קטנות יותר אפילו מחלקיקי מיקרופלסטיק. מיליארד ננו-פלסטיק יכולים להיכנס על ראש של סיכה.

זואופלנקטון (Zooplankton): חיות זעירות וצפות שניתן למצוא באוקיינוסים, בימים, בנהרות ובבריכות.

ספיחה (Adsorb): הידבקות של מולקולות מגז, מנוזל, או ממוצק מומס אל פני שטח, כמו למשל לפני השטח של חלקיק פלסטיק.

צימדה ימית (Biofouling): אורגניזמים ימיים שיכולים להצטבר על משטחים ומבנים שחשופים למי ים. הצימדה הימית מורכבת לרוב מאצות זעירות ומחיידקים.

הצהרת ניגוד אינטרסים

JM הועסקה על ידי חברת Scite – Science Crunchers.

שאר המחברים מצהירים כי המחקר נערך בהיעדר כל קשר מסחרי או כלכלי שיכול להתפרשׁ כניגוד אינטרסים פוטנציאלי.

תודות

אנו רוצים להודות מאוד לקרן Prince Albert II עבור קידום העבודה הזו, ולקוראים הצעירים של בית הספר הבינלאומי של מונקו על שיפור הגרסה הראשונה של כתב היד. אנו מודים גם לסוקרים הצעירים עבור שיפור כתב היד שהוגש.


מקורות

[1] Axworthy, J. B., and Padilla-Gamiño, J. L. 2019. Microplastics ingestion and heterotrophy in thermally stressed corals. Sci. Rep. 9:18193. doi: 10.1038/s41598-019-54698-7

[2] Rotjan, R. D., Sharp, K. H., Gauthier, A. E., Yelton, R., Lopez, E. M. B., Carilli, J., et al. 2019. Patterns, dynamics and consequences of microplastic ingestion by the temperate coral, Astrangia poculata. Proc. R. Soc. B 286:20190726. doi: 10.1098/rspb.2019.0726

[3] Corona, E., Martin, C., Marasco, R., and Duarte, C. M. 2020. Passive and active removal of marine microplastics by a mushroom coral (Danafungia scruposa). Front. Mar. Sci. 7:128. doi: 10.3389/fmars.2020.00128

[4] Reichert, J., Schellenberg, J., Schubert, P., and Wilke, T. 2018. Responses of reef building corals to microplastic exposure. Environ. Pollut. 237:955–60. doi: 10.1016/j.envpol.2017.11.006

[5] Peng, L., Fu, D., Qi, H., Lan, C. Q., Yu, H., and Ge, C. 2020. Micro-and nano-plastics in marine environment: source, distribution and threats—a review. Sci. Total Environ. 698:134254. doi: 10.1016/j.scitotenv.2019.134254

[6] Aminot, Y., Lanctôt, C., Bednarz, V., Robson, W. J., Taylor, A., Ferrier-Pagès, C., et al. 2020. Leaching of flame-retardants from polystyrene debris: bioaccumulation and potential effects on coral. Mar. Pollut. Bull. 151:110862. doi: 10.1016/j.marpolbul.2019.110862