Frontiers for Young Minds

Frontiers for Young Minds
תפריט
רעיון מרכזי פורסם: 8 בפברואר, 2019

מים קובעים את המגוון הביולוגי באגן האמזונס

תַקצִיר

כל דבר שקשור לנהר האמזונס הוא ממש ענקי ומדהים. הנהר חוצה יותר מ־7,000 ק“מ. האזור שממנו מים וחומרים מתנקזים לנהר האמזונס משטחֵי הרמוֹת ועד לשפלוֹת הנמוכות, משׂתרע על פני כ־7 מיליון ק”מ מרובעים. שטח זה מְקַשֵּׁר בין מערכות אקוֹלוֹגיוֹת, ימיוֹת ויבשתיוֹת המכילות 20% מהמים המתוקים שעל פני כדור הארץ, ואת רוב מִגְוָן היצורים החיים שעל פני כדור הארץ. אזורים לחים, שבהם גופי מים המשפיעים ישירוֹת על המגוון הביולוגי, מכסים 30% מאגן האמזונס. מים במצבים שונים – מִנְּהָרוֹת “מעופפים” בצורת ענני מים ועד לגשמים או לזרימת מים מהרמות לשפלות – הם הגורם העיקרי המשפיע על המגוון הביולוגי באגן האמזונס. אפשר לראות את ההשפעה הזו בכל רחבי אגן האמזונס – מים השפיעו על המערכת האקולוגית של אזור זה במשך שנים רבּות. אזור האמזונס מכיל מינים רבִּים שיוצרים יחד יער מורכב, הן ביבשה הן מתחת למים.

הנהר הגדול ביותר על פני כדור הארץ

אגן האמזונס הוא אזור המנוקז על-ידי נהר האמזונס, וּמשתרע על פני כ־7 מיליון ק“מ מרובעים. אזור עצום זה מכיל אחוז גבוה ממינֵי החיידקים, בעלי החיים והצמחים שעל פני כדור הארץ, ויחד הם יוצרים יער מורכב, הן ביבשה הן מתחת למים. כמעט כל דבר שקשור לנהר רב העוצמה הזה הוא ממש ענקי ומדהים. נהר האמזונס חוצה יותר מ־7,000 ק”מ בצפון דרום-אמריקה, מנהר ה-Apurímac שבהרי הָאַנְדִּים בדרום פרוּ ועד לאוקיאנוס האטלנטי שבצפון ברזיל (איור 1).

איור 1 - צפון דרום-אמריקה, כפי שמֻפָּה על-ידי משימת המיפוי הטופוגרפי של נאס
  • איור 1 - צפון דרום-אמריקה, כפי שמֻפָּה על-ידי משימת המיפוי הטופוגרפי של נאס"א (https://www2.jpl.nasa.gov/srtm/).
  • האזור שממנו נלקחה התמונה הגדולה ביותר מודגש במסגרת על תמונת כדור הארץ שבפינה העליונה מימין. התמונה הגדולה יותר מראָה את ההבדלים בגובה מעל פני הים, אשר מיוצגים בעזרת צבעים: ירוק מציין את הַשְּׁפֵלוֹת שבהן נמצאים נהרות גדולים; צהוב מציין את הסלעים החשופים העתיקים ואת הקרקעות ולבן מציין אזורי הרים, הרי האנדים. Andes = הרי האנדים Guiana Shield = רכס גיאנה Amazon River = נהר האמזונס Brazilian shield = הרכס הברזילאי.

מים הם המרכיב העיקרי בתאים. הם חיוניים לחיים שֶׁכֵּן תפקודים ביולוגיים כגון נשימה, פוטוסינתזה ועיכול מתרחשים בסביבה מימית. נהרות, נחלים, מי תהום ועננים מקוּשרים ביניהם ומקיימים את כל היצורים החיים ביער אגן האמזונס. מכאן, המים הם המקור למגוון הביולוגי שבאגן האמזונס.

נהר האמזונס הוא בן 9 מיליון שנים. בעונת הגשמים, נהר האמזונס יכול להגיע לרוחב של 50 ק“מ במקומות מסוימים. אגן הנהר הוא האזור שבו מים וחומרים כגון חול, יצורים חיים, גזעי עצים וחלקי עלים – מתנקזים באמצעות נחלים ונהרות, בתנועה מהרמות הגבוהות של אגן הנהר לשפלות הנמוכות שלו, בגלל כוח המשיכה. זרימת המים כלפי מטה מְחַבֶּרֶת בין מערכות אקולוגיות, מימיות ויבשתיות שנמצאות באגן נהר האמזונס, המשתרע על פני אזור גדול יותר מאירופה כולה, ומכיל בתוכו 20% מהמים המתוקים שעל פני כדור הארץ. אגן האמזונס גם מְשַׁמֵּשׁ בית לרוב מגוון היצורים החיים על פני כדור הארץ [1].

באגן האמזונס אנו יכולים למצוא 4,000 עד 15,000 מינֵי צמחים (כולל אגוז ברזילאי ואסאי), יותר מ־400 מינֵי יונקים (כולל יגוארים, עצלנים ועטלפים), יותר מ־1,300 מינֵי ציפורים (כולל טוּקָן ועיט רשע), יותר מ־400 מינֵי זוחלים (כולל נחשי חֶנֶק ותנינים), יותר מ־400 דו־חיים (כולל אילניות) וכ־3,000 מינֵי דגי מים מתוקים (כולל פיראנות וארפאימה). קשה יותר להעריך את המגוון של צורות חיים קטנות יותר, ומדענים תיארו יותר מ־100,000 מינֵי חסרי חוליות כגון חרקים ועכבישים. קשה גם להעריך את מספר מינֵי הפטריות והָאַצּוֹת, ומדי חודש בחודשו מתוארים מינים חדשים רבּים. כל המגוון הביולוגי הזה תלוי בדינמיקה הייחודית של המים באזור זה.

נהרות שיכולים לעופף

באגן האמזונס נוף טרופי, המכוסה בעיקר ביערות גשם. הגשם שיורד על הנהרות ועל היערות של אגן האמזונס נובע מהאידוי של האוקיאנוס האטלנטי ומחילוף החומרים של המערכת האקולוגית של אגן האמזונס עצמה. מֵי גשמים יכולים להגיע ישירות לנהרות או שהם יכולים להילכד ביער, לזרום דרך חֻפַּת העצים וגזעי העצים, ולבסוף להגיע לקרקע. אז יכולים המים לזרום במורד לנחלים קטנים יותר, ובדרכם הם נושאים עימם קרקע וחומרים אחרים, וּמְאַחֲדִים את זרימת המים או את המים המחלחלים אל תוך מאגרים שבקרקע. תהליכים אלה הם חלק ממה שאנו מכנים המחזור ההידרוֹלוֹגי (מחזור המים) של אגן נהר. המחזור ההידרולוגי מתחיל במשקעים (ירידת גשמים), שבעקבותיהם יש זרימה של מים אל תוך נחלים ונהרות, חלחול של מים אל תוך הקרקע, ותהליך הנקרא אִדּוּי-דִּיּוּת, שבּו מים חוזרים אל האטמוספרה באמצעות התאדוּת מהקרקע ומפני השטח של גופי מים או מֵעָלִים, מענפים או מפרחים של צמחים.

צמחייה הגדלָה לאורך גדות הנחלים עוזרת להפחתת זרימת המים אל תוך גופי המים האלה ולהאטה של הזרימה. אזורים אלה נקראים אזורי גדות, והצמחים הגדלים שם נקראים צמחיית גדות. לצמחיית הגדות שני תפקידים עיקריים: ראשית, היא מְסַפֶּקֶת מים חזרה לאטמוספרה, באמצעות אידוי-דיות; ושנית, היא מרככת את ירידת המים המכים בקרקע, ובכך עוזרת לתהליך החלחול, המחזיר מים אל הקרקע. אז, לעצים גדולים בעלי מערכת שורשים רחבה יכולה להיות גישה למֵי התהום, אפילו במהלך העונות היבשות. עצים מסוימים מסוגלים לשחרר לאטמוספרה עד 1,000 ליטרים של מים מדי יום ביומו!

כתוצאה מכך, אגן האמזונס על נהרותיו הגדולים פועל כפצצות אֵדֵי-מים, המכניסות מים לאטמוספרה ויוצרות שכבה עבה של עננים המכילים כמויות מים גדולות. עננים אלה גולשים ברוחות, ויוצרים נהרות ”מעופפים“ שלא ייאמנו. בגלל הטמפרטורות הגבוהות באגן האמזונס והכמות הָרַבָּה של הגשמים היורדים באזור קו המשווה, יש לאגן האמזונס את העוצמה האדירה הזו לבצע את חילופי המים בין היער ובין האטמוספרה. שרשרת הרי האנדים במערב יבשת דרום-אמריקה, שגובהה 4,000 מטרים, משמשת מחסום לרוחות ולעננים המגיעים מֵעֵבֶר ליבשת ומהאוקיאנוס האטלנטי. התוצאה היא כמות גשמים אדירה על אזורי מרכז ברזיל, מזרחהּ ודרומהּ, ועל המדינות השכנות לה. נהר עננים זה מעביר מיליארדי ליטרים של מים במצב אדים מדי שנה בשנה, כמות שכמעט שווה לכמות המים הזורמים בכל שנה מנהר האמזונס עצמו אל תוך האוקיאנוס. אם כך, נהרות אלה שבשמיים משנים את האקלים של היבשת, ולבסוף – את האקלים בעולם כולו.

נהרות שֶׁפּוֹעֲמִים

שכבת העננים העבה מורידה את הגשמים הכבדים שלה על הַשְּׁפֵלוֹת, ובכך גורמת לנהרות הגדולים לעלות על גדותיהם. כך המים מהנהרות מכסים אזורים גבוהים יותר, ובאופן זה משקיעים מתחת למים צמחים רבּים הגדלים באזורים גבוהים יותר אלה [2]. יערות אלה מוצפים מדי שנה בשנה, ולכן בכל שנה יש להם פאזה יבשתית ופאזה מֵימִית (איור 2). מֵי השיטפון ביערות האלה יכולים להגיע עד לגובה של 8 מטרים, למשך עד 300 ימים! רוב העצים ביערות האלה נמצאים חצי מהשנה מחוץ למים, ובחצי השני – ברמות שונות של שיקוע. יערות מוצפים אלה מכילים יותר מ־1,000 מינֵי עצים. מערכת מים פוֹעמת זו מְוַסֶּתֶת הרבה מהתהליכים הביולוגיים שבצמחים כגון פריחה, דבר שבתורו משפיע על אוכלוסיות בעלי החיים היבשתיות, הניזונות מהיערות האלה או חיות בקרבם. גם בעלי חיים מימיים כגון דגים ודולפינים של מים מתוקים ניזונים מהיערות המוצפים האלה וחיים בתוכם, כאשר רמת המים גבוהה.

איור 2 - פעימת השיטפון של נהרות אגן האמזונס, המראָה את הפאזוֹת היבשתית והמימית בצמחיית הגדות.
  • איור 2 - פעימת השיטפון של נהרות אגן האמזונס, המראָה את הפאזוֹת היבשתית והמימית בצמחיית הגדות.
  • התמונה העליונה מימין מראָה גשם מעל נחל הזורם אל נהר ה-Tapajós, שלגדותיו יער רחב מוצף; התמונה התחתונה משמאל מראָה נחל האופייני לקרקע מוצקה, וצמחיית הגדות שלו. Terra firme, Non flooded = קרקע מוצקה, לא מוצף Várzeas and Igapós, Flooded = שפלות ואזורי יער מוצפים Yearly variation in water level = תנוּדוֹת שנתיות ברמות המים.

יש שינוי במינים – מהמינים שבנחלים הזורמים בָּרָמוֹת, ומטה לנחלים הגדולים יותר וליערות המוצפים שלהם, ועוד יותר למטה לאורך אגן הנהר [3]. כזו רציפוּת במבנה הסביבה, הנקבעת על-ידי המים ונצפית הן בהקשר של הֶרְכֵּב המינים הן במבנה היער, היא כנראה תוצאה של התאמה לרמות שוֹנוֹת של מים בקרקע [4]. במילים אחרות, נראה שכֹּל נחל הוא ייחודי בסוג המינים שמופיעים בסביבה כזו.

יערות מוצפים יכולים להיות שונים מאוד זה מזה, במידה שלא תֵּאָמֵן. סוגי המינים הנמצאים ביער המוצף יכולים להשתנות כתלוּת בהרכב קרקעית הנהר. לנהרות באגן האמזונס יש שני מקורות עיקריים: הקרקעות הצעירות של הרי האנדים והקרקעות העתיקות של הסלעים החשופים הוותיקים של ברזיל ושל גיאנה. נהרות הזורמים מעל קרקעות צעירות יוצרים יערות מוצפים הנקראים יערות Várzea, ונהרות הזורמים מעל קרקעות עתיקות יוצרים יערות מוצפים הנקראים יערות Igapó. שני סוגי יער אלה שונים מאוד במינֵי העצים שבהם ובגודלם הכללי. המקור הגיאולוגי של הנהר משפיע על התכונות של החומרים הכימיים שבמים, דבר שגורם להבדלים משמעותיים בצבע המים: יערות Várzea נוצרים לאורך נהרות מים לבנים, ויערות Igapó נוצרים לאורך נהרות מים שחורים או צלולים.

נהרות שזורמים מתחת לקרקע

צמחים ובעלי חיים החיים בבתי גידול של אזורי גדות הנהרות והנחלים, מגיבים לכמות המים הנמצאת בקרקע. פעימת המים בבתי גידול של אזורי גדות הרבה יותר אקראית ופחות צפויה מאשר הקורה בנהרות, היות שרוב השוֹנוּת ברמות המים בבתי גידול אלה נובעת מגשם היורד ישירוֹת עליהם. תאים מימיים ויבשתיים ב־Terra firme של אגן האמזונס קשורים זה לזה באופן הדוק, ולשינויים באחד מהם יש תוצאות מרחיקות לכת על האחר. למשל, הוכח כי הפחתה של יערות באזורי גדות עלולה להוביל להקטנת מספר המינים המימיים [5].

גם ברמות של אגן האמזונס שאינן מושפעות ישירות מההצפה של הנהרות הגדולים, המים קובעים את המגוון הביולוגי. אזורים לחים אלה, המתפרשׂים על כ־1 מיליון ק”מ מרובעים, מכילים רשת עבה ומקושרת של נחלים קטנים הנוצרים על-ידי מֵי התהום ומתקיימים בעזרתם. נחלים קטנים אלה הם למעשה המקור למים שברוב הנהרות הגדולים.

מים קובעים את המגוון הביולוגי באגן האמזונס

מִנְּהָרוֹת “מעופפים” בצורה של עננים, דרך גשמים וזרימת מים מהרמות אל השפלות, מים הם גורם עיקרי המשפיע על המגוון הביולוגי באגן האמזונס. מינים באגן האמזונס פיתחו דרכים רבות לִחְיוֹת במים או לקיים עימם יחסי גומלין, דבר שהוביל למספר גדול של מינים בכל אזור. נוסף על כך רוב אוכלוסיות האדם באגן האמזונס חיות ליד הנהרות, וגם הן מורגלות לקצב הפעימות של הנהרות האלה. יערות אגן האמזונס חיוניים לתרומת אגן האמזונס לסביבה. באופן מקומי, יערות אלה משפיעים על איכות המים ועל פיזורם, ומבחינה עולמית, הם יכולים להשפיע על יציבוּת האקלים. במשך שנים רבּות מַיִם קבעו את המערכת האקולוגית של אזור זה. לכן, אתם יכולים לראות בבירור שבדרכים רבּות מים יוצרים בתי גידול שונים, וכתוצאה מכך נוצר המגוון הביולוגי הזה.

מילון מונחים

אִדּוּי-דִּיּוּת (Evapotranspiration): שלב במחזוֹר ההידרולוגי (מחזור המים), הכולל אידוי של מים מהקרקע וּמִשֶּׁטַח פני גופי מים, כמו גם מגבעולים, מעלים ומפרחים של צמחים.

Várzea: אזורים שמוצפים על-ידי נהרות, ועשירים בחומר מורחף שֶׁנִּשְׁחַק מהרי האנדים וגורם לצבע לבנבן של המים (למשל נהר Solimões ונהר Madeira).

Igapó: אזורים שמוצפים על-ידי נהרות שמימיהם החומציים נוצרו ברמות של הסלעים החשופים העתיקים של גיאנה ושל ברזיל (למשל: נהר Negro ונהר Tapajós).

Terra firme: אזור מעל לשפלה המוצפת של הנהרות העיקריים, שבּו הצמחייה המקומית אינה מוצפת עונתית.

הצהרת ניגוד אינטרסים

המחברים מצהירים כי המחקר נערך בהעדר כל קשר מסחרי או פיננסי שיכול להתפרש כניגוד אינטרסים פוטנציאלי.


מקורות

[1] Lewinsohn, T. M., and Prado, P. I. 2005. How many species are there in Brazil? Conserv. Biol. 19(3):619. doi: 10.1111/j.1523-1739.2005.00680.x

[2] Junk, W. F., Piedade, M. T. F., Schöngart, J., Cohn-Haft, M., Adeney, J. M., and Wittmann, F. 2011. A classification of major naturally-occurring Amazonian lowland wetlands. Wetlands 31(4):623–40. doi: 10.1007/s13157-011-0190-7

[3] Schietti, J., Emilio, T., Rennó, C. D., Drucker, D. P., Costa, F. R. C., Nogueira, A., et al. 2014. Vertical distance from drainage drives floristic composition changes in an Amazonian rainforest. Plant Ecol. Divers. 7(1–2):241–53. doi: 10.1080/17550874.2013.783642

[4] Wittmann, F., Schöngart, J., Junk, W. J., and Parolin, P. 2010. Phytogeogarphy, species diversity, community structure and dynamics of Amazonian floodplain forests. In Amazonian Floodplain Forests: Ecophysiology, Biodiversity and Sustainable Management (Ecological Studies), org. ed. W. J. Junk, M. T. F. Piedade, F. Wittmann, and J. Schöngart. Netherlands: Springer. p. 61–102.

[5] Dias, M. S., Magnusson, W. E., and Zuanon, J. 2010. Effects of reduced-impact logging on fish assemblages in Central Amazonia. Conserv. Biol. 24(1):278–86. doi: 10.1111/j.1523-1739.2009.01299.x