קלנוס השטרגלי

שטרגליים (copepods) הם סרטנים זעירים – קרובי משפחה רחוקים של הסרטנים והלובסטרים. הם חברים בקֶרֶב הזוּאוֹפּלנקטוֹן, חיות שנסחפות בהתאם לזרמי האוקיינוס. שמם נובע מהמילים היווניות “cope” ו-“pods”, כלומר “רגל-מָשׁוֹט”, ומתייחס לגפיים הגדולות שלהם המניעות אותם במים. בכל רגע נתון, ישנם מיליארדי שטרגליים ששוחים סביבנו בכל האוקיינוסים בעולם.

אחת מקבוצות השטרגליים החשובות ביותר בחצי הכדור הצפוני נקראת קלנוּס (איור 1). קלנוס מבוגר יכול להיות באורך של כמה מילימטרים בלבד, אולם אוכלוסיית הקלנוס הכוללת שוקלת ככל הנראה יותר מ-7.7 מיליארד האנשים שחיים כיום על פני כדור הארץ. השכיחוּת העצומה של קלנוס היא מה שגורם להם להיות חשובים כל כך לבריאות של מערכות אקולוגיות ימיות, ולתפקודן.

ממש כפי שראמים הם מלחכי העשב העיקריים באזור סרנגטי, כך הקלנוס הם ה’מלחכים’ העיקריים של האוקיינוס האטלנטי והארקטי, שניזונים ממִּרְעִים של פיטוֹפּלנקטוֹן, אצות מיקרוסקופיות דמויות-צמחים שפורחות באביב. קלנוס מסננים את הפיטופלנקטון עשירי הכלורופיל מחוץ למי הים באמצעות תנועות מהירות של איברי הפה הנוצתיים שלהם, ובאצעות חוש המגע שלהם (איור 1).

גופי הקלנוס הם שקופים, מה שמסביר מדוע הבישוף הנורווגי המפורסם מהמאה השמונה עשרה והמדען ג’ון ארנסט גונרוס קראו להם על שם הפילוסוף קלנוס, שסירב ללבוש בגדים! עבור חיה “פשוטה” למראה, לקלנוס יש מחזור חיים מורכב (איור 2). המחזור מתחיל באביב, כשנקבות בוגרות משחררות קבוצות של 50 או יותר ביצים לתוך המים. הביצים בוקעות כְּיום מאוחר יותר, ומאחר שהן בעלות דם-קר הן מתפתחות בקצב שנשלט בעיקר על ידי טמפרטורת המים. כמו כל הסרטנים, לקלנוס יש שלד חיצוני קשיח (exoskeleton) שצריך להשיל כדי לגדול ולהתפתח. בסך הכול, ישנם 12 שלבי התפתחות במחזור החיים שלהם. במהלך ששת השלבים הראשונים, הם ידועים בשם נאפולי (napulii). שלבי ה“תינוֹקוּת” האלה כוללים גישה של שחייה על ידי קפיצה כדי לזוז, והם נראים כמו ידיים קטנות פועמות. ששת השלבים המאוחרים יותר ידועים כ-copepodites, ולכולם יש צורה גלילית שמאפיינת את הקלנוס (איור 1). במעבדה, לוקח לביצה בין 30 ל-80 ימים להתפתח לשטרגלי בוגר, כתלות בטמפרטורת המים ובתנאי ההזנה. בטבע, לעומת זאת, התהליך הזה מופרע לעיתים קרובות על ידי בילוי החורף במעמקי האוקיינוס כמבוגר לא מפותח (איור 2).

הסתגלויות לחיים באוקיינוס הפתוח

שניים מהאתגרים העיקריים של החיים הם (1) מציאת מספיק מזון, ו-(2) הימנעות מהיטרפות בזמן מציאת המזון. התמודדות עם האתגרים האלה מסייעת לַחַיּוֹת לִחְיוֹת זמן רב מספיק כדי להתרבּוֹת. קלנוס מוצלחים כל כך בזכות תגובתם לשני האתגרים האלה.

קלנוס מתאספים כדי להזין את עצמם מפיסות דחוסות של פיטופלנקטון ליד פני השטח של האוקיינוס. התאספות בקבוצות היא מסוכנת – אין מאחורי מה להתחבא כדי שלא להיטרף על ידי טורפים – ולכן העובדה שהם שקופים מסייעת. אולם קלנוס לא זקוקים לאור כדי לאכול, ולכן הם מפחיתים את הסיכון שלהם להיהפך למזון דגים על ידי אכילה מתחת למעטפת החושך. בזריחה, קלנוס יורדים ומתחבאים בחלקים העמוקים והחשוכים יותר של האוקיינוס. זה מדלל את האוכלוסייה שלהם במרחבים הגדולים של מעמקי האוקיינוס, והופך את עבודתם של טורפים להיות קצת כמו חיפוש מחט בערימת שחת בזמן שגם חובשים כיסוי עיניים. כשאור היום דועך, ההגירה מתהפכת וקלנוס נעים חזרה לפני השטח כדי לאכול שוב.

פריחות הפיטופלנקטון באביב ובקיץ המוקדם מספקות תנאי הזנה מצוינים עבור קלנוס. ממש כמו חיות על היבשה, הנדיבות של האביב מאפשרת לקלנוס להתכונן לחודשי החורף הארוכים והחשוכים באמצעות אגירת שומן. הם אוגרים כל כך הרבה שומן עד שהגוף שלהם נעשה נפוח לגמרי (איור 1). כשהקיץ דועך לסתיו, הפיטופלנקטון שבעבר הזינו את הקלנוס נעלמים כולם, והאוקיינוס העליון נעשה מִדְבָּר של מזון. זה מאתחל את אחת ההגירות הגדולות ביותר בכדור הארץ.

האוכלוסייה של קלנוס לא בוגרים שוקעת מטה אל החלק הפנימי של האוקיינוס, ומגיעה לעומק של שני קילומטרים במקומות מסוימים, שם הם מבלים את החורף במצב הרדום שנקרא דיאפאוזה במשך עד תשעה חודשים (איור 2). דיאפאוזה דומה להיברנציה של יונקים, כמו למשל דובי קוטב, כשהחיות נשענות אך ורק על מאגרי שומן פנימיים. הטמפרטורה הקרובה לקיפאון של מעמקי האוקיינוס מורידה את הקצב שבו קלנוס משתמשים במאגרי השומן שלהם, והחושך התמידי שומר עליהם מוגנים מפני עיניים רעבות.

כאשר האביב מגיע, האוכלוסייה הרדומה של קלנוס מתעוררת ומתחילה את עלייתהּ לכיוון פני השטח. רק כעת החיות נעשות לנקבות וזכרים בוגרים, בציפייה למחזור ההזנה וההתרבות הגדול הבא. קלנוס בהחלט אינם השטרגליים היחידים שמבלים את החורף במעמקי הים באמצעות מאגרי שומן פנימיים כדי לשרוד, אולם הם ללא ספק הסרטנים הכי שכיחים שעושים זאת באוקיינוס האטלנטי הצפוני ובאוקיינוס הארקטי.

חשיבותם של קלנוס

פריחות האביב של פיטופלנקטון הופכות את האוקיינוס האטלנטי הצפוני והאוקיינוס הארקטי למרק עשיר בקלנוס. לרוע מזלם של קלנוס, מספריהם הגדולים אינם עוברים בלי שיבחינו בהם. אורגניזמים ימיים רבים מספור תלויים בקלנוס כמקור המזון שלהם. האורגניזמים האלה נעים מטפילים מיקרוסקופיים שחיים בתוך המעיים שלהם, ועד ללווייתנים ארקטיים גדולי-פה אשר צורכים באופן פרטני כמות משוערת של 100 טונות של קלנוס וסרטנים אחרים בכל שנה (זה כמו לאכול 760 ראמים!). מינים רבים של דגים, ציפורים ולוויתנים “מטיילים” למרחקים גדולים כדי להזין את עצמם מאכילת חברוֹת של קלנוס שמתרבות אחרי פריחת האביב של פיטופלנקטון.

מנקודת מבט אנושית, הקשר החשוב ביותר הוא בין קלנוס לבין דגים. קלנוס הם טֶרֶף מועדף להרבה דגים, כך שכאשר ישנם הרבה קלנוס ישנם הרבה דגים. אלה חדשות טובות להרבה אנשים שמשׂתכרים ומזינים את משפחותיהם על ידי דיג של דגים כמו בקלה, הרינג, טרוטנית ומקרל.

קלנוס ממלאים תפקיד חשוב בסיוע לאוקיינוס לווסת את אקלים כדור הארץ. פיטופלנקטון גדלים על ידי הַתְמָרָה של פחמן דו-חמצני לחומר חי באמצעות פוטוסינתזה. התהליך הזה מסיר מאות מיליוני טונות של פחמן דו-חמצני מהאטמוספרה בכל שנה. כשהוא עובר לפיטופלנקטון, הפחמן הדו-חמצני הזה הופך מזון לקלנוס, וכמו כל החיות, חלק ממה שנאכל על ידי קלנוס יוצא מצידם האחורי. קלנוס מייצרים גללים דחוסים דמויי טורפדו. הגללים האלה מובילים פחמן למטה אל מעמקי האוקיינוס, וכולאים אותו הרחק מהאטמוספרה למשך מאות או אלפי שנים. התהליך הזה מסייע להאט את קצב ההתחממות הגלובלית. במהלך תקופת השיא של שכיחות הקלנוס, מרבית החלקיקים שנופלים את תוך לוע האוקיינוס הם בצורה של הטורפדואים מעכבי שינויי האקלים האלה. הגירות יומיות אנכיות מסייעות להאיץ את התהליך הזה מאחר שהקלנוס מטילים את ה“פצצות” שלהם במעמקים במהלך שעות היום. ההגירות האנכיות האלה לתוך מעמקי האוקיינוס תורמות עוד להסרת פחמן מהאטמוספרה. במעמקי האוקיינוס, קלנוס שורפים לאיטם את מאגרי השומן עשירי הפחמן שלהם, ו“נושפים” פחמן דו-חמצני אל המים. הפחמן הדו-חמצני הזה לא יחזור להיות במגע עם האטמוספרה במשך אלפי שנים.

שינויי האקלים משפיעים על קלנוס

הריכוז ההולך ועולה של פחמן דו-חמצני באטמוספרה שלנו גורם להתחממות רציפה של האקלים שלנו, ולכן של האוקיינוס. להתחממות הזו יש השלכות משמעותיות על חיי האוקיינוס. בחמשת העשורים האחרונים, הייתה הסטה רציפה צפונה בסביבות המחיה של קלנוס כי הטמפרטורות שם נעשו נוחות יותר עבורם. איך בדיוק ההתפלגות מחדש הזו של מינֵי קלנוס תשפיע על המערכות האקולוגיות של האוקיינוס, איננו יודעים עדיין.

התחממות של האוקיינוס גם גורמת לחוסר התאמה פוטנציאלי בין קלנוס לבין המזון שלהם. רישומים לאורך זמן מראים שהתחממות האוקיינוס גורמת לזואופלנקטון עם דם קר, כולל קלנוס, להגיע למספרים הגדולים ביותר שלהם יותר ויותר מוקדם בכל שנה. במבט ראשון זה נראה טוב – החיות מתפתחות מהר יותר, משמינות מהר יותר ונכנסות לדיאפאוזה מוקדם יותר (ולכן מצליחות לא להיטרף). אולם פריחות הפיטופלנקטון שקלנוס תלויים בהן לא מראות את אותה התגובה להתחממות האוקיינוס. לכן, כשהשנים מתקדמות, חוסר התזמון בין קלנוס לבין המזון שלהם נעשה גדול יותר ויותר. יש לכך השלכות חשובות על עתיד ההצלחה של קלנוס ועל התפקידים החיוניים הרבים שהם ממלאים באוקיינוס. מטרה מרכזית של מחקר ימי עכשווי היא להבין כיצד קלנוס יגיבו לשינויי האקלים העתידיים, וכיצד התגובות האלה ישפיעו על יכולתו של האוקיינוס לווסת את האקלים הגלובלי ולהפיק מקורות מזון בעלי ערך, כמו למשל דגים.

זיהוי מינֵי קלנוס באמצעות טביעת אצבע של דנ“א

ישנם כמה מינים קרובים של קלנוס שאפשר למצוא בכמויות עצומות בים התיכון (Calanus helgolandicus), דרך האוקיינוס האטלנטי (finmarchicus Calanus helgolandicus, Calanus) ועד לאוקיינוס הארקטי (,Calanus hyperboreus Calanus finmarchicus, Calanus glacialis) (איור 1). היכולת לזהות במדויק כל מין היא הכרחית כדי שנבין אם וכיצד האוכלוסיות שלהם משתנות.

זה יכול להיות די קשה להבחין בין המינים השונים של קלנוס. לעיתים קרובות, הדבר היחיד שמבחין בין מין אחד לאחר הוא הבדל עדין בצורה של החלק הפנימי של רגליהם! לשמחתנו, אפשר להשתמש בכלים גנטיים מודרניים של ”טביעות אצבע“ כדי לזהות את המינים השונים של קלנוס. התהליך של ”טביעות אצבע” גנטית של קלנוס מתחיל בכך שמדענים יוצרים עותקים רבים של הדנ”א של האורגניזם. לאחר מכן, הדנ“א הזה נחתך לחתיכות קטנות יותר עם מספרי דנ”א, שנקראים אנזימי קיטוע, אשר מזהים וחותכים את הדנ“א במקומות מסוימים מאוד. רצפי הדנ”א האלה משתנים בין המינים, כלומר הדנ“א נחתך במקומות שונים עבור כל אחד מהמינים. הבדלים בגדלי סליל הדנ”א שמתקבל אחרי החיתוך יכולים להיראות כאשר החתיכות מופרדות באמצעות שיטה שנקראת ג’ל אלקטרופורזה. שיטה זו מייצרת תבנית ייחודית עבור כל מין. ממש כמו שלכל פריט בסופרמרקט יש ברקוד ייחודי שמזהה אותו בקופה, אנו יכולים להשתמש בתבנית פיסות הדנ”א כדי לזהות את מין הקלנוס (איור 3).

מבט לעתיד

מחקרי קלנוס במאה הקודמת סייעו לנו להבין ולהעריך את חשיבותן של החיות האלה לוויסות האקלים הגלובלי, וכמקור מזון לאינספור אורגניזמים ימיים אחרים. אולם עם כל תגלית חדשה מגיעה ההבנה שעדיין יש לנו הרבה מה ללמוד. לדוגמה, כיצד החיות האלה מחליטות מתי להיכנס ולצאת ממצב של היברנציה? וכיצד שינויים עתידיים בדיאטה שלהן ישפיעו על יכולתן להשמין לקראת העתיד או לייצר צאצאים בריאים? אולי אתם תהפכו לחלק מהדור הבא של ביולוגים של פלנקטון שמסייעים לענות על השאלות האלה, ועל שאלות בסיסיות אחרות לגבי קלנוס?

הצהרת ניגוד אינטרסים

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