תַקצִיר
מִיקרוֹ-אַצּוֹת וצִיאָנוֹבַּקְטֶרְיָה הם אורגניזמים זעירים, מיקרוסקופיים, דמויי-צמח שצפים במים. הם גדֵלים באמצעות חומרי מזון מהמים; אנרגיה מהשמש, ופחמן דו-חמצני מהאוויר. מַרבית המיקרו-אצות וציאנובקטריה מועילים, מאחר שכמו דשא עבור פָּרוֹת על הקרקע, הם מְספקים מזון לחיות ימיות. אולם, חלק מהמיקרו-אצות ומהציאנובקטריה רעילים, וכאשר הם מופיעים במספרים גדולים, הם נקראים פְּריחות אצות מזיקות, או HABs (ראשי תיבות של harmful algal blooms). פריחות אצות מזיקות עלולות להרעיל הן בני אדם הן חיות דרך המזון שהם אוכלים; המים שהם שותים, ואפילו האוויר שהם נושמים. פריחות אלה מתרבּוֹת בתוך נהרות; אגמים; אוקיינוסים ושפכי נהר ברחבי העולם, עקב זיהום ושינויי האקלים. במאמר זה נסקור פריחות אצות מזיקות בשפך נהר סן פרנסיסקו, ארה''ב: מיהן; כיצד הן נראות; מדוע הן מתרחשות וכיצד הן משפיעות על צמחים, חיות ואנשים. כמו כן נציע מה ביכולתכם לעשות בתור לוחמי פריחת אצות מזיקה כדי להישאר בטוחים ולמנוע את התפשטות התופעה.
מהן פריחות אצות מזיקות?
פריחות אצות מזיקות, או HABs, הן אורגניזמים מיקרוסקופיים רעילים וצפים, דמויי-צמח. פריחות אלה מורכבוֹת ממִיקְרוֹ-אַצּוֹת ומצִיאָנוֹבַּקְטֶרְיָה (כחוליוֹת), אשר יכולים לכסות אזורים גדולים של נהרות; אגמים; שפכי נהרות, או אוקיינוסים. מַרבית אזורי החוף בעולם חווים פריחות אצות מזיקות ימיות בכל שנה. ה-HABs שיוצרים את הפריחות האלה קטנים כל כך (פחות מעוביהּ של שׂערה), שאנו זקוקים למיקרוסקופ כדי לראותם בבהירוּת. מיקרו-אצות וציאנובקטריה ממירים אנרגיית אור מהשמש; חומרי מזון ממים, וגז פחמן דו-חמצני מהאוויר לסֻכָּרִים שהם צריכים כדי לגדול, בתהליך שנקרא פוטוסינתזה.1 תהליך זה אולי מוכר לכם כיוון שהוא משמֵּש גם צמחים ביַבָּשָׁה.
כמו דשא עבור פָּרוֹת, מיקרו-אצות וציאנובקטריה הם מקורות מזון חשובים עבור חיות ימיות, כמו למשל זוֹאוֹפְּלַנְקְטוֹן זעירים; דגים, או צדפות. מיקרו-אצות וציאנובקטריה חשובים במיוחד מאחר שהם מייצרים חמצן עבור הנשימה שלנו, ומסירים פחמן דו-חמצני מהאוויר. זֶהוּ גז שכּמוּתוֹ גדֵלה כתוצאה מזיהום אנושי, ואשר גורם לשינויי אקלים.
מדוע פריחות אצות מזיקות הן רעילות?
מַרבית המיקרו-אצות והציאנובקטריה אינם רעילים, והם מְספקים מזון בריא לְחיות ימיות כחלק ממארג המזון הימי. אולם, מיקרו-אצות וציאנובקטריה מסוימים מייצרים רעלים שמאיטים את גדילתם של מיקרו-אצות וציאנובקטריה אחרים, ועלולים לגרום למחלות קשות בקֶרֶב בני אדם ובעלי חיים. הרעלים שפריחות אצות מזיקות מייצרים עשויים להיות חזקים מספיק כדי לפגוע בצמחים או בבעלי חיים בכל גודל בהם בין השאר דגים; כלבים; מִקְנֶה, לוּטרוֹת הים ולווייתנים, או להורגם [1]. אנשים וחיות המחמד שלהם עלולים לחלות עקב מגע עם מים המכילים פריחת אצות מזיקה; שחייה במים כאלה, או שתייתם, או אכילת מזונות שהגיעו ממים מזוהמים. חלק מרעלי פריחת האצות המזיקה אפילו יכולים לרחף באוויר שאנו נושמים.
כיצד תוכלו לדעת אם מים מכילים פריחת אצות מזיקה?
ללא מיקרוסקופ, זיהוי פריחת אצות מזיקה עשוי להיות משימה קשה, אך ישנם רמזים שאתם יכולים להשתמש בהם (איור 1). האם המים בצבע ירוק בהיר, חוּם, או אדום? פני השטח של המים מכוסים במעטֶה רירי ירוק או ירוק-צהוב? האם ישנוֹ קְרוּם עבה או מָסָה מבעבעת? האם ישנן חתיכות גדולות וירוקות שנראות כמו פתיתים שצפים על פני השטח של המים? האם צפים במים דגים מתים? אם התשובה עבור אֵיזוֹ מהשאלות האלה היא 'כן', ייתכן שהמים מכילים פריחת אצות מזיקה.
כיצד מיקרו-אצות וציאנובקטריה נהפכים ל-HABs?
מדענים אינם בטוחים מדוע חלק מהמיקרו-אצות והציאנובקטריה נהפכים לפריחות אצות מזיקות רעילוֹת. למעשה, מַרבית המיקרו-אצות והציאנובקטריה שיוצרים פריחות אלה, אינם תמיד רעילים. תחילה, חָשבו שפריחות אצות מזיקות יָצרוּ רעלים במטרה להרעיל חיות ימיות שניסו לאכול אותן, כמו זואופלנקטון. זהו מנגנון הגנה שכיח שחלק מהחרקים, כמו למשל פרפר מסוג דנאית מלכותית, משתמשים בו כנגד טורפים. מדענים אחרים מצאו כי רעלי פריחת אצות מזיקה יוצרו כדי להתגונן כנגד אור בהיר. מחקר גנטי חדש מציע כי פריחות אצות מזיקות משחררות רעלים לתוך המים במטרה להרעיל חיידקים קרובים שמתחרים איתן על חומרי מזון. מתברר שגם החיידקים משחררים רעלים לתוך המים במטרה להרעיל את פריחות האצות המזיקות, מה שיוצר אלפי אזורי לוחמה ביולוגית בתוך כל טיפת מים! אם כן, נראה כי פריחות האצות המזיקות מייצרות רעלים כדי לספֵּק מגוון מצורכיהן.
הסיבות לכך שחלק מהמיקרו-אצות והציאנובקטריה פיתחו יכולת לייצר רעלים, נותרו תעלומה מדעית. אפילו בתוך מין אחד, חלק מתאי המיקרו-אצות והציאנובקטריה מייצרים רעלים, וחלקם לא. מה שמגביר את הסקרנות הוא העובדה המעניינת שלפיהָ פריחות אצות מזיקות התפתחו לפני הטורפים שלהן. אם כן, בלתי סביר כי הסיבה המקורית לייצור רעל הייתה במטרה להשתמש בו כמנגנון הגנה. אנו מקווים כי בסופו של דבר מדענים יגלו למה פריחות אצות מזיקות מייצרות רעלים, וכך יוכלו לגבש דרכים יעילות יותר במטרה לעצור אותן מלבצע זאת. מדענים עשויים אפילו לגלות דרכים שבהן ניתן להשתמש ברעלים אלה. חשוב לציין כי מיקרו-אצות וציאנובקטריה רבים מייצרים חומרים בעלי שימושים מועילים, כמו למשל תוספי מזון; תרופות נוגדות סרטן; מוצרי קוסמטיקה, או חומרים מסמיכים.
פריחות אצות מזיקות נוצרות בדרך כלל באזורים שבהם המים מזוהמים על ידי ריכוזים גבוהים של חומרי מזון ממֵי שְׁפָכִים; ממדבירים, או מכימיקלים תעשייתיים [2]. כימיקלים אחרים המְּשמשים לגידול יבולים או לגידול מִקְנֶה עשויים אף הם להעלות את כמויות פריחות האצות המזיקות. פריחות אלה נוטות להיווצר כאשר טמפרטורות המים חמות. העלייה בטמפרטורות האוויר כתוצאה משינויי אקלים גורמת למים להישאר חמים יותר למשך זמן ארוך יותר, מה שמאפשר לפריחות האצות המזיקות להימשך זמן רב יותר בכל שנה. לבסוף, כאשר זרימת הנהרות הטבעית משתנה בעקבות בניית סְכָרִים ומאגרי מים, נהרות זורמים לאט יותר, מה שמגדיל את הסבירוּת להצטברות פריחות אצות מזיקות. בשפך נהר סן פרנסיסקו, שבו פריחות אלה מתרחשות לעיתים קרובות, מצויים ריכוזים גבוהים של חומרי מזון, טמפרטורות המים גבוהות, והמים נעים לאט בְּשֶׁל מבנים שנבנו על ידי בני אדם, כמו למשל מְזָחִים וסְכרים.
מדוע אנו מודאגים מפריחות אצות מזיקות בשפך נהר סן פרנסיסקו?
מדענים בשפך נהר סן פרנסיסקו מודאגים מפריחות אצות מזיקות מאחר שהן מתרחשות לעיתים תכופות יותר; גדֵלות בהיקפיהן; נמשכות זמן רב יותר ונהיות רעילוֹת יותר, במיוחד בשנים יבֵשות [3]. טמפרטורות המים החמים והנהרות שנעים לאט במהלך שנים יבֵשות, מאפשרים לפריחות אצות מזיקות לגדול במהרה ולהצטבר במים מתוקים של נהרות שפך הנהר, ובמפרציו המלוחים.
בנהרות המים המתוקים של שפך הנהר, ציאנובקטריה יצרו פריחות אצות מזיקות מאז 1999. מינֵי ציאנובקטריה של פריחת אצות מזיקה נראים כמו כדורים ירוקים קטנים או חוטים ארוכים מתחת למיקרוסקופ. בדרך כלל הם הופכים את פני השטח של המים ירוקים בהירים, כאילו נשפך עליהם צבע. קרוּם על פני השטח של המים הוא דוגמה שכיחה לאופן שבו רבות מפריחות האצות המזיקות נראות. קרומים מֵחֵלֶק מפריחות האצות המזיקות כל כך גדולים, שניתן לראותם מלוויין בחלל החיצון (איור 2)!
ציאנובקטריה מייצרים רעלים שעלולים לגרום לסרטן; להשפיע על השרירים, ולחבּל בגדילה ובהישרדות של מיקרו-אצות וציאנובקטריה שאינם רעילים; זואופלנקטון ודגים. מחקרים בשפך נהר סן פרנסיסקו הראו כי רעלים שמיוצרים על ידי סוג אחד של ציאנובקטריה שנקרא מִיקְרוֹצִיסְטִיס (Microcystis), מצטברים ברקמות של דגים; צדפות; זואופלנקטון, ואפילו תולעים. דגים שנחשפו למיקרוציסטיס היו לא בריאים ופיתחו מחלת כבד [4]. לעיתים, פריחות אצות מזיקות אפילו משפיעות על בעלי חיים, דרך החיידקים שסביבם. באחד המחקרים, מיקרוציסטיס הרעילו דגים צעירים על ידי הגדלַת כמות חיידקי האִירוֹמוֹנַס (Aeromonas) – סוג של חיידק שהורג דגים [5].
רעלים של ציאנובקטריה עלולים גם לגרום לאנשים לחלות אם הם לוגמים את המים בטעות בזמן שחייה, או אם הם שותים מים שאינם מטופלים כראוי. בשנת 2014 התרחש מצב חירום באוֹהָיוֹ, ארה''ב, כאשר מיקרוציסטיס מיַמַּת אִירִי שבאמריקה הצפונית הרעילו את מי השתייה של כחצי מיליון בני אדם.2 פריחת אצות מזיקה מסוג מיקרוציסטיס בנהרות שפך נהר סן פרנסיסקו עלולה להשפיע על מים שיותר מ-25 מיליון בני אדם משתמשים בהם!
במפרצים המלוחים והרדודים של שפך הנהר, ובאזורים שקרובים לאוקיינוס, אנו מוצאים גם פריחות אצות מזיקות שנגרמו על ידי סוגי מיקרו-אצות המכונות דִּינוֹפְלָגֵלָטִים וצוֹרָנִיּוֹת. דינופלגלטים לעיתים קרובות נראים כמו כדורי רגל עם זנבות המלופפים סביב המרכז שלהם. הם יכולים להפוך את צבע המים אדום בהיר או חוּם במהלך היום, ולגרום למים לזרוח בלילה. צורניות סגורות בקונכיות סִילִיקָה (צֹרָן דו-חמצני), שנראות כמו קופסאות זכוכית זעירות, מגולפות. מיקרו-אצות אלה הופכות את צבע המים ירוק בהיר, ועשויות לגרום למים להיראות מבעבעים בקרבת החוף.
פריחות אצות מזיקות של דינופלגלטים וצורניות יכולות להצטבר במזון מן הים, לרבּוֹת דגים וצדפות, ולעשותם רעילים. בני אדם; יונקים ימיים וציפורים שאוכלים את הָרַכִּיכוֹת האלה עלולים לחלות [6]! נוכחותם של רעלי פריחת אצות מזיקה במזון משפיעה גם על הכלכלה, דרך השפעות על עסקים הקשורים בדַּיִג, כמו תעשיית הרכיכות. כאשר דגים רעילים, דייגים אינם יכולים למכור אותם לשוק, אשר בתורו לא יכול למכור דגים למסעדות, שאז אין באפשרותן למכור דגים ללקוחותיהן.
כיצד תוכלו להפוך ללוחמי פריחת אצות מזיקה?
ביכולתכם להיות לוחמי פריחת אצות מזיקה על ידי כך שתסייעו להגן על אחרים ולהפחית את התפשטותן של פריחות אלה. בין הפעולות שבאפשרותכם לבצע:
- לִמדו כיצד לזהוֹת פריחות אצות מזיקות פוטנציאליות.
- אם אתם רואים פריחת אצות מזיקה, הַרחיקו את עצמכם ואת בעלי החיים שלכם ממנה, והַזהירו אחרים.
- צְרוּ קשר עם סוכנות מים מקומית או עם בית הספר שלכם כדי להתריע בפניהם על הבעיה הצפויה.
- הצטרפו לקבוצה של מדע אזרחי שאוספת מים באגמים מקומיים במטרה לבדוק אם הם מכילים פריחות אצות מזיקות.
- הישארו ערניים ועִקבו אחר דיווחים לגבי פריחות אצות מזיקות בחדשות, או אַחַר סימנים בנתיבי המים המקומיים.
- ודאו כי הדגים והרכיכות שאתם אוכלים מגיעים מאזורים ללא פריחות אצות מזיקות (איור 3).
כמו כן תוכלו להילחם כנגד פריחות אצות מזיקות על ידי הפחתַת זיהום. מיקרו-אצות וציאנובקטריה רעילים מופיעים במקומות שבהם יש כמויות גדולות של חומרי מזון מזיהום תעשייתי ותַשְׁטִיפֵי מְדַשְּׁנִים:
- נַסּוּ להפחית את כמות חומרי המזון והכימיקלים במים באמצעות מִחְזוּר כימיקלים ושימוש זהיר בהם.
- הימנעו משימוש בכמויות גדולות של מְדשנים, אשר עלולים להיכנס אל נתיבי מים לאחר גשמים כבדים.
- הַפחיתו ייצור של גזים אשר מחממים את האוויר, כמו פחמן דו-חמצני. זאת על ידי הפחתַת השימוש באנרגיה.
- כַּבּוּ אורות ומכשירי חשמל כשאינם מצויים בשימוש.
- הַפחיתו שימוש בדלקי מאובנים על ידי הליכה; רכיבה על אופניים, או שימוש בתחבורה ציבורית, ודאגו למחזֵר.
לבסוף, שִׁקלו להיות מדעני פריחת אצות מזיקה! אנו זקוקים לאנשים כמוכם עבור מגוון משימות: פיתוח מוֹדלים ומערכות אזהרה לצורך הגנה על אנשים מפני פריחות אצות מזיקות; בחינה מדוע פריחות אלה הופכות רעילוֹת; קידום טכנולוגיות לניטור פריחות אצות מזיקות והפחתַת רעילותן, ובאופן חשוב, קביעה כיצד ניתן למנוע פריחות כאלה. אם מדענים והציבור יפעלו יחד בתור לוחמי פריחת אצות מזיקה, נוכל לשמֵּר את בריאותם של נתיבי מים; מערכות אקולוגיות ימיות; בעלי חיים ובני אדם!
מילון מונחים
מיקרו-אצות (Microalgae): ↑ אצות מיקרוסקופיות שגדלות בגופי מים כמו נהרות ואוקיינוסים. הן יוצרות סוכרים עבור גדילה באמצעות אור מהשמש; חומרי מזון מהמים, ופחמן דו-חמצני מהאוויר, בתהליך שנקרא פוטוסינתזה.
ציאנובקטריה (Cyanobacteria): ↑ חיידקים מיקרוסקופיים שחיים במים, וכמו מיקרו-אצות מייצרים סוכרים עבור גדילה באמצעות אור מהשמש; חומרי מזון מהמים, ופחמן דו-חמצני מהאוויר, בתהליך הפוטוסינתזה.
שפך נהר (Estuary): ↑ מקום שבּו מֵי הנהר פוגשים את מֵי האוקיינוס כשהם נעים לכיוון היבשה כתוצאה מהגאוּת והשפל. גאות ושפל הם עלייה וירידה יומיות של מַי האוקיינוס כתוצאה מהמשיכה של הירח והשמש.
זואופלנקטון (Zooplankton): ↑ חיות זעירות שצפות במים של נהרות; אגמים; אוקיינוסים ושפכי נהרות. חלק מהזואופלנקטון מיקרוסקופיים, אולם אחרים, כמו מדוזות, ניתן לראות בעין בלתי מזוינת.
מארג המזון הימי (Aquatic food web): ↑ תיאור של מִי אוֹכֵל את מִי במים, אשר בדרך כלל מתקדם מאורגניזמים קטנים לאורגניזמים גדולים יותר.
חיידקים (Bacteria): ↑ אורגניזמים חד-תאיים זעירים ופשוטים, בעלי דופן תא חיצונית, אך חסרי מבנים פנימיים שבאמצעותם יוכלו להחזיק את הרכיבים התאיים שלהם, לרבּוֹת את החומר הגנטי שלהם.
דינופלגלטים (Dinoflagellates): ↑ מיקרו-אצות במערכת הדינופלגֵלָטָה, שוחות במים באמצעות שני שׁוֹטוֹנים דמויי-זנבות. אף על פי שביכולתן לגדול באמצעות פוטוסינתזה, הן גם יכולות לאכול מיקרו-אצות אחרות.
צורניות (Diatoms): ↑ מיקרו-אצות במערכת הדינופלגֵלָטָה. בעלוֹת קונכייה שמורכבת מסיליקה, ונראית כמו קופסת זכוכית זעירה. מאחר שקונכייתן כבדה, לעיתים קרובות צורניות חיות בקרקעית נהרות ואגמים, וזקוקות לערבול רב על ידי הרוח והגאוּת והשפל, כדי להישאר בעמוד המים.
הצהרת ניגוד אינטרסים
TO הוא מנהל ב-Bend Genetics, LLC.
המחבּרים הנותרים מצהירים כי המחקר נערך בהיעדר כל קשר מסחרי או כלכלי שיכול להתפרשׁ כניגוד אינטרסים פוטנציאלי.
תודות
אנו רוצים להודות לתוכנית האקולוגית הבּין-משרדית ולמחלקה למשאבי מים בקליפורניה, עבור סיפוק זמן צוות ומשאבים לתמיכה במאמץ הזה.
הערת שוליים
1. ↑ https://kids.frontiersin.org/articles/10.3389/frym.2021.611976
2. ↑ https://www.npr.org/sections/health-shots/2017/11/09/563073022/algae-contaminates-drinking-water
מקורות
[1] ↑ Miller, M. A., Kudela, R. M., Mekebri, A., Crane, D., Oates, S. C., Tinker, M. T., et al. 2010. Evidence for a novel marine harmful algal bloom, cyanotoxin (microcystin) transfer from land to sea otters. PLoS ONE 5:e12576. doi: 10.1371/journal.pone.0012576
[2] ↑ Paerl, H. W., and Otten, T. G. 2013. Harmful cyanobacterial blooms: causes, consequences, and controls. Environ. Microbiol. 65:995–1010. doi: 10.1007/s00248-012-0159-y
[3] ↑ Lehman, P. W., Kuobe, T., Lesmeister, S., Baxa, D., Tung, A., and Teh, S. J. 2017. Impacts of the 2014 severe drought on the Microcystis bloom in San Francisco Estuary. Harmful Algae 63:94–108. doi: 10.1016/j.hal.2017.01.011
[4] ↑ Acuña, S., Deng, D.-F., Lehman, P. W., and Teh, S. J. 2012. Sublethal dietary effects of microcystis on Sacramento splittail, Pogonichthys macrolepidotus. Aquat. Toxicol. 110–1:1–8. doi: 10.1016/j.aquatox.2011.12.004
[5] ↑ Kurobe, T., Lehman, P. W., Haque, Md. E., Sedda, T., Lesmeister, S., and Teh, S. 2018. Evaluation of water quality during successive severe drought years within Microcystis blooms using fish embryo toxicity tests for the San Francisco Estuary, California. Sci. Total Environ. 610–1:1029–37. doi: 10.1016/j.scitotenv.2017.07.267
[6] ↑ Peacock, M. B., Gibble, C. M., Senn, D. B., Cloern, J. E., and Kudela, R. M. 2018. Blurred lines: multiple freshwater and marine algal toxins at the land-sea interface of San Francisco Bay, California. Harmful Algae 73:138–47. doi: 10.1016/j.hal.2018.02.005