הקדמה

הירקבות היא תהליך טבעי של פירוק צמחים וחיות מתים. במהלך ההירקבות, ההרכב הכימי של צמחים וחיות מתים משתנה, ופחמן משוחרר אל האטמוספרה. הירקבות נובעת מפעילויות של סוגים שונים של אורגניזמים כמו פטריות (איור 1D), חיידקים (איור 1E), תולעים (איור 1F), קרדיות אוריתביד (איור 1B) וקפזנבאים (איור 1C). לדוגמה, חיידקים ופטריות מפרקים ישירות חומר צמחי מת, ונחשבים מְפָרְקִים ראשוניים. פטריות וחיידקים (מפרקים ראשוניים) נאכלים על ידי קרדיות אוריתביד וקפזנבאים (מפרקים שניוניים). בתורן, הקרדיות הטורפות (איור 1A). צורכות מפרקים שניוניים. לכן, קרדיות אוריתביד וקפזנבאים משפיעים בעוקף עדיף על המהירות שבה מתרחש הפירוק.

אדמות כָּבוּל הן מערכות אקולוגיות חשובות שצוברות צמחייה שנרקבה חלקית (איור 1G), ולכן מאחסנות פחמן שמוכל בחומר הצמחי הנרקב [1] (איור 2A). סוג הצמח העיקרי הוא אֵזוֹב. צמחי אזוב הם צמחים קטנים שגדלים לאט וזקוקים להרבה מים כדי לשרוד מאחר שאין להם שורשים. הם גם נרקבים לאט מאוד באדמות כבול אחרי שהם מתים. אדמות כבול הן רטובות מאוד וההירקבות איטית בהשוואה למערכות אקולוגיות אחרות כמו למשל יערות או ערבות שהם יבשים יותר. כתוצאה מכך, יותר צמחים מתים מצטברים, מה שאומר שפחות פחמן משוחרר לאטמוספרה מאדמות כבול מאשר מהרבה סוגים אחרים של מערכות אקולוגיות. במילים אחרות, יותר פחמן נכנס ומוחזק בתוך אדמות הכבול מאשר משוחרר חזרה לאטמוספרה כפחמן דו-חמצני. פחמן דו-חמצני הוא גז חממה שכולא חום באטמוספרה של כדור הארץ, ולכן אדמות כבול מסייעות להאט את התחממות האקלים או להחזירהּ אחורה. אדמות כבול יכולות לסייע להחזיר אחורה את שינוי האקלים על ידי אחסון יותר פחמן באדמתן.

גורמים שונים יכולים להשפיע על הירקבות באדמות כבול; למשל, כמה האדמה רטובה, הסוגים השונים של צמחים מתים שנמצאים בה, וחברת האדמה – הסוגים השונים של אורגניזמים שנמצאים באדמה. מאחר שרצינו לדעת מה משפיע על הירקבות באדמות כבול הלכנו ליער צפוני בצפון אונטריו, קנדה, במטרה לחקור את הקרדיות ואת הקפזנבאים שחיים באדמת הכבול היפהפייה. חקרנו חברות של קרדית ושל קפזנבאים שחיות באזורים שונים של אדמת הכבול משתי סיבות: ראשית, מאחר שעדיין לא היה ידוע איזה מין של קרדיות ושל קפזנבאים נמצא בחברות אדמות הכבול, ושנית, מאחר שגם רצינו לדעת כמה הם יכולים לעזור בפירוק עלים.

מה עשינו?

קבוצת חוקרים מאוניברסיטת ווסטרן (לונדון, אונטריו, קנדה) עבדה באדמות הכבול בצפון אונטריו (קנדה) בשיתוף פעולה עם מדעני ממשלת אונטריו המחוזית במכון חֵקֶר יערות של אונטריו. אנו מנסים לענות על שאלות שונות לגבי אדמות הכבול על ידי חקירת הצמחים, הקרדיות, החרקים, הכספית, הפחמן והמים שבאתר הזה. אתר אדמת הכבול הזה מכוסה בעיקר על ידי טחב מסוג Sphagnum שיוצר אזורים מוגבהים שנקראים תל (איור2B) ועמקים שנקראים שקעים (איור 2C). תלים הם הצטברות של טחב ושל צמחים אחרים, והם יבשים בפני השטח. מצד שני, שקעים, בעודם אזורים נמוכים באדמה, הם בדרך כלל רטובים בפני השטח. עבור המחקר הזה רצינו לדעת אם חברות קרדית וקפזנבאים (מפרקים שניוניים), כמו גם קצבי הפירוק (עד כמה מהר צמחים מתים מתפרקים), שונים בין תלים לבין שקעים באתר אדמת הכבול שלנו.

מה עשינו באדמת הכבול?

דרך אחת לחקור הירקבות היא להשתמש בשקיות אשפה מיוחדת [2]. שקיות האשפה האלה הן שקיות קטנות שמורכבות מחומר רשתי שיכול להיות ממולא עם צמחים מתים; החורים ברשת מאפשרים לאורגניזמים זעירים להיכנס ולצאת. מילאנו את השקיות (איור2D) עם עלים של שלושה צמחים שונים: טחב (איור 2E), שיח (איור 2F, אלה שיחים קטנים), או עלי כריך (איור 2G, אלה צמחים דמויי דשא), ושקלנו אותם כדי לדעת את הכמות ההתחלתית של עלים יבשים בכל שקית.

ביוני 2015, מיקמנו שקית אחת של כל סוג צמח (שלוש שקיות בסך הכול) על חמישה תלים שונים (אזורים מורמים ויבשים) וחמישה שקעים שונים (אזורים נמוכים ורטובים). השקיות הוצמדו לפני השטח של האדמה והושארו שם במשך שנה שלמה, כך שלאורגניזמים יהיה מספיק זמן לאכלס את השקיות ולסייע לפרק את העלים. אחרי שנה אחת חזרנו לאתר אדמת הכבול, אספנו את השקיות, והבאנו אותן חזרה למעבדה שלנו באוניברסיטת ווסטרן, דרום אונטריו (קנדה).

מה עשינו במעבדה?

במעבדה, מיקמנו כל שקית בפיסת ציוד מיוחדת שנקראת Tullgren funnel (איור2H) שמכילה בתוכה נורה חשמלית, וכאשר היא דולקת היא מחממת את כל השקית ומכריחה את האורגניזמים לצאת החוצה מהשקית אל צלוחית קטנה, שׁם אנו יכולים להסתכל עליהם. לאחר מכן, חתכנו את השקיות וייבשנו את העלים בתנור, ואז שקלנו אותם על משקל. צפינו באורגניזמים שאספנו מהשקיות באמצעות מיקרוסקופ, והפרדנו אותם למינים שונים בהתבסס על המראה שלהם. ספרנו כמה פרטים מכל מין מצאנו בכל שקית. החלק הזה של העבודה לקח לשני חוקרים כחמישה ימי עבודה מלאים. לבסוף, השווינו את המשקל של עלי הצמחים שהשארנו באתר אדמת הכבול שלנו במשך שנה, למשקל הראשוני של העלים לפני שהם היו באתר אדמת הכבול. ההבדל במשקל אמר לנו כמה מהעלים הרקיבו במהלך שנה אחת, ובמילים אחרות כמה החיות אכלו.

מה מצאנו?

עלים מצמחים שונים נרקבו בקצבים שונים. עלי הכריך, שדומים לדשא (הפחתה של 42.5%), נרקבו יותר מאשר עלי השיח (הפחתה של 30.5%), שבתורם נרקבו יותר מאשר הטחב (הפחתה של 20.3%) בשקיות (איור 3A). אולם זה לא שינה אם השקיות היו על פני השטח של התל או בשקע, מאחר שמצאנו כמויות דומות של הירקבות בשני המקרים. הסיבה לכך הייתה שאף על פי שהשקעים היו רטובים יותר מהתלים, אף אחד מהם לא היה רטוב במידה כזו שהפירוק היה מואט באופן משמעותי באתרים שלנו, בהשוואה לאזורים שקועים אחרים באדמת הכבול.

שקית יחידה הכילה בין 0 לבין 203 פרטי קרדית, ובין 0 ל-123 פרטי קפזנבאים. מצאנו יותר קרדיות וקפזנבאיםמהשקיות שמוקמו בשקעים (אזורים נמוכים רטובים) מאשר בתלים (אזורים יבשים מורמים) (איור 3B). אולם לחיות הזעירות לא היה סוג-עלה מועדף, כלומר מצאנו מספרים דומים בשקיות שהכילו שיחים, כריכים וטחב. קרדיות מסוימות שנקראות קרדיות אוריתביד (איור 1B) היו קבוצה דומיננטית בשקיות (53.6% ממספר הפרטים הכולל), אחריהם הקפזנבאים שייצגו 40% מהפרטים. קבוצות אחרות של קרדית לא היו רבות, ונאספו גם כמה עכבישים וכמה זחלי חרקים, אולם יחד הם היוו רק 6.4% מהחיות בשקית. נוסף על הכלת פריטים רבים יותר, שקעים (אזורים נמוכים רטובים) גם הכילו יותר מינים. בסך הכול מצאנו 20 מינים מ-506 קרדיות אוריתבריד, ושבעה מינים מ-378 פרטי קפזנבאים (איור 1C). החברות של קרדיות אוריתבריד היו דומות יותר זו לזו בשקעים, והכילו את מרבית המינים שנמצאו. המינים של קרדיות אוריתבריד שנמצאו בתלים נראו אקראיים.

מדוע זה חשוב?

מעט מחקרים נערכו עבור קרדיות וקפזנבאים באדמות כבול, ולכן הסיבה הראשונה לכך שערכנו את המחקר הייתה להשיג מידע על אלו מינים של קרדיות אוריתבריד חיים באדמות הכבול שלנו. נוסף על כך הבנת האופן שבו חברות של חיות זעירות שונות זו מזו מספקת לנו כיוון כללי על המהירות או האיטיות שבהן הירקבות מתרחשת באופן טבעי על עלים באדמות כבול.

אף על פי שבמרבית המקרים קרדיות אוריתבריד וקפזנבאים נחשבים מפרקים שניוניים [3] מאחר שהם ניזונים מפטריות ומחיידקים, הבנת מיהם, היכן הם חיים וכמה הם תורמים לתהליך הפירוק חשובה לחזות את כמות הפחמן שמשוחרר לאטמוספרה מהאדמות. אדמות כבול הן מקרה מיוחד מאחר שהן מהוות אחוז קטן מהעולם, אולם ההירקבות האיטית שמתרחשת בהן מעידה על כך שהן אוגרות כמויות גדולות מאוד של פחמן [1].

עליות בטמפרטורה הגלובלית כתוצאה משינוי אקלים צפויות לשנות את סוגי הצמחים שאנו רואים באדמות כבול. בפרט, טמפרטורות גבוהות יותר יאפשרו לכריכים להשתלט על יותר מקום שקודם לכן טחב אכלס [4]. במחקר שלנו, מצאנו שכריכים נרקבו מהר יותר מטחב, וזה אומר ששינוי בסוג הצמחים באדמות כבול מטחב לכריכים עשוי להגדיל את כמות הפחמן שמשוחרר דרך הירקבות.

אף על פי שלא אספנו חיידקים ופטריות במחקרהזה, מחקרים אחרים שערכה קבוצת חוקרים שלנו באותה אדמת הכבול מצאו שחברות של פטריות [5] ושל חיידקים [6] גם השתנו בין תלים לשקעים. קרדיות וקפזנבאים לא נחקרו מספיק, ולכן בחרנו להתמקד בהם. תוצאות עבור פטריות וחיידקים מציעות ששינוי האקלים עשוי לשנות את יכולת אחסון הפחמן באדמות כבול. במילים אחרות, עלייה בטמפרטורות עשויה להאיץ את הפירוק הכללי של עלים, מה שישחרר יותר פחמן דו-חמצני לאטמוספרה, ויגרום לשינוי האקלים להיות חזק עוד יותר. עם זה עלינו לקחת חלק בשימור של אדמות כבול, מאחר שאלה מערכות אקולוגיות חשובות עבור החיים שלנו בעתיד, שבו צפוי להיות יותר פחמן דו-חמצני באטמוספרה. הזמן לפעולות שימור הוא עכשיו!

תרומת המחברים

CB ו-ZL כתבו את כתב היד, ו-CB יצר את התמונות.

מילון מונחים

הירקבות (Decomposition): ↑ פירוק של צמחים וחיות מתים, אשר נמדד כאובדן.

אורגניזם (Organism): ↑ צמח אינדיבידואלי, חיה, חיידק, או פטרייה.

אדמות כבול (Peatlands): ↑ אדמות כבול הן סוג של אדמות רטובות. המושג “אדמות כבול” מתייחס לאדמה עצמה ולבית הגידול של האדמה הרטובה שגדל על פני השטח שלה.

שינוי אקלים (Climate Change): ↑ שינוי אקלים הוא התחממות של כל כדור הארץ, שנגרמת בעיקר על ידי עלייה ברמות הפחמן הדו-חמצני באטמוספרה. המקור העיקרי של פחמן דו-חמצני הוא פעילויות אנושיות.

חברה (Community): ↑ קבוצה של מינים שונים שחיים יחד באותו אזור, ושמְתַקְשְׁרִים זה עם זה.

מין (Species): ↑ אורגניזמים שחולקים את אותם המאפיינים הפיזיים והגנטיים; לדוגמה, כל בני האדם יוצרים מין, כמו גם כל הכלבים, גם כל החתולים נחשבים כמין אחד.

הצהרת ניגוד אינטרסים

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

תודות

אנו מודים על המימון מהוועדה הקנדית לחֵקֶר מדעי הטבע וההנדסה (NSERC), תוכנית מענק דיסקאברי (ZL #418241-2012), ופרס החוקר הצעיר של משרד המחקר, החדשנות והמדע של אונטריו (ZL). אנו מודים לדוקטור מקלאפלין (משרד אונטריו למשאבי טבע וליערות) עבור גישה לנהר הלבן בשדה אונטריו, ולדוקטור בריאן ברנפירון עבור התמיכה השוטפת שלהם בתוכנית המחקר שלנו. אנו מודים לדוקטור גרג ת’ורן ולדוקטור ברנפירון עבור חלק מהתמונות. תודה מיוחדת לקייטלין ליונס, שסייעה לנו עם הנגשׁת השפה לילדים, ולסוקרים הצעירים הנהדרים שלנו והמנטורים המדעיים שלהם. אנו גם מודים לדוקטור מלטה יוצ’ום עבור ההזמנה להיות חלק מהיוזמה הנהדרת הזו.