תַקצִיר
חיות קטנות שחיות באדמה, הנקראות חסרי חוליות באדמה, מייצגות קבוצה מגוונת מאוד של משתכני אדמה. הן כוללות תולעי אדמה; טְחָבִיּוֹת; עכבישים; קְפָזַנְבָאִים; קַרְדִּיּוֹת וחרקים מסוימים. חסרי חוליות באדמה ניזונים מצמחים מתים; מפטריות וחיידקים, או מחסרי חוליות אחרים באדמה. הדרכים הרבות שבהן חסרי חוליות באדמה מְתקשרים זה עם זה, והמספר הגדול של מינים שונים, הופכים את החיים באדמות מורכבים וקשים להבנה. למרבּה הצער, חסרי חוליות באדמה מתמודדים עם זיהום באדמה, לרבּות זיהום של חלקיקים זעירים של פלסטיק הנקראים חלקיקי מיקרופלסטיק, זה עשרות שנים. אולם, האם חלקיקי מיקרופלסטיק מזיקים לאורגניזמים האלה, ויכולים להיות מועברים בין חסרי חוליות באדמה כאשר הם ניזונים זה מזה? מַרבית השאלות על חלקיקי מיקרופלסטיק וחסרי חוליות באדמה נחקרו באמצעות תולעי אדמה, אך ישנם כמה מחקרים על חסרי חוליות אחרים, כמו למשל קפזנבאים, קרדיות ונֶמָטוֹדוֹת. במאמר זה, נסכם את ההשפעות של חלקיקי מיקרופלסטיק על חסרי חוליות באדמה.
מיהם גיבורי-העל החבויים באדמה, ומה תפקידיהם?
חיות רבות חיות באדמה, אולם... מדוע איננו יכולים לראות את כולן? החיות הזעירות שחיות באדמה נקראות חסרי חוליות באדמה, והן משתנות מאוד בגודלן. חלק מהמינים קטנים אפילו יותר מהקוטר של שׂערה אנושית! ניתן לסווג חסרי חוליות באדמה לשלוש קבוצות עיקריות, בהתבסס על הגדלים שלהם [1] (איור 1). מַקְרוֹ-חסרי חוליות הם חסרי חוליות גדולים כמו תולעי אדמה; טְחָבִיּוֹת; עכבישים; מַרְבֵּי רגליים; נְדָלִים וחרקים מסוימים כמו חיפושיות. הם גדולים יותר מ-2 מילימטרים, ויכולים ליצור את מקומות הַמִּחְיָה של עצמם באדמה. מֶזוֹ-חסרי חוליות הם בגודל בינוני (2-0.1 מילימטרים), חיים בנקבוביות מלאות אוויר באדמה. עם סוג זה נמנים קפזנבאים [2]; קרדיות ותולעי עציצים. מִיקְרוֹ-חסרי חוליות קטנים מ-0.1 מילימטרים. גודלם כל כך זעיר שאיננו יכולים לראותם ללא עזרַת מיקרוסקופ. הם חיים במים שמצויים סביב חלקיקי אדמה, ובהם נמטודות; גלגיליות ודובוני מים.
- איור 1 - דוגמאות לחסרי חוליות באדמה בגדלים שונים.
- מִיקְרוֹ-חסרי חוליות: (A) דובון מים, (B) גלגילית, (C) נמטודה; מֶזוֹ-חסרי חוליות: (D) תולעת עציץ, (E) קפזנבאי, (F) קרדית; מַקְרוֹ-חסרי חוליות: (G) עכביש, (H) חיפושית, (I) טחבית, (J) תולעת אדמה, (K) נדל, ו-(L) מרבה רגליים. האיורים אינם מייצגים את הגדלים (size) האמיתיים של חסרי החוליות באדמה.
כל קבוצה של חסרי חוליות באדמה אוהבת מזונות שונים [3]. באופן כללי, חלק מחסרי החוליות, כמו עכבישים, ניזונים מחסרי חוליות אחרים באדמה. מינים אחרים, כמו קפזנבאים, ניזונים מפטריות ומחיידקים; וישנם מינים כמו תולעי אדמה, הניזונים מצמחים מתים. קשרי הזנה אלה הם חלק משרשרת מזון מורכבת המורכבת ממגוון מינים (איור 2) ומאינטראקציות רבות.
- איור 2 - מגוון מינֵי חסרי חוליות באדמה.
- מיקרו-חסרי חוליות (קטנים מ-0.1 מילימטרים) כוללים: (A) דובוני מים, ו-(B) נמטודות; מֶזוֹ-חסרי חוליות (בין 0.1 ל-2 מיליטמטרים) כוללים: (C) תולעי עציץ, (D-G) קפזנבאים, ו-(H,I) קרדיות; מַקְרוֹ-חסרי חוליות (גדולים מ-2 מילימטרים) כוללים: (J) טְחָבִיּוֹת, (K) חיפושיות, (L) תולעי אדמה, (M) מרבי רגליים, (N) נדלים, ו-(O) עכבישים. (קרדיטים לאיור: A,C–O: Frank Ashwood; B: Devdutt Kamath).
כל חסרי החוליות באדמה חשובים לסביבה. לדוגמה, דובוני מים יכולים לאכלֵס סביבות חדשות ולשמֵּש כמזון לאורגניזמים אחרים. נמטודות יכולות לסייע במִחזוּר חומרי מזון באדמה, בסיועם של קפזנבאים, קרדיות, טְחָבִיּוֹת ותולעי אדמה. טְחָבִיּוֹת, קפזנבאים וקרדיות מסוימות [4] מסייעים לְפָרֵק עלים וחומרים אחרים שחיו באדמה בעבר [5], ואף עוזרים ללכוד פחמן מהאטמוספרה בתוך האדמה. תולעי אדמה מסייעות למֵי גשם לחלחל לתוך האדמה. חלק מחסרי החוליות באדמה עשויים לבסס את תזונתם על אורגניזמים שגורמים מחלות לצמחים, תוך הגנה על צמחים מפני המזיקים הללו. אם כן, יצורים אלה, כל אחד בדרכו, מסייעים לשמור על האדמה בריאה, מה שגם חיוני להבטחַת איכות המזון שלנו.
איומם של חלקיקי המיקרופלסטיק
לרוע המזל, לבתיהם של מגוון חסרי חוליות באדמה פלשו מזהמים כמו למשל חלקיקי מיקרופלסטיק. אלה הם חלקיקים קטנים (פחות מ-5 מילימטרים) שנוצרים בדרכים רבות (איור 3; תיבה 1). לדוגמה, כאשר מכוניות נוסעות בכבישים, צמיגיהן נִשְׁחקים ומאבדים חלקיקי מיקרופלסטיק, אשר יכולים להיאסף על ידי הרוח ובסופו של דבר להגיע לאדמה. כמו כן, כשאנו מכבסים, סיבי פלסטיק משוחררים מהבגדים לתוך המים. מעיל פְלִיז אחד לבדו יכול לשחרר כמיליון סיבים בכל מחזוֹר כביסה! רבים מסיבֵי הפלסטיק האלה מגיעים לביוב, מה שיוצר בעיה מאחר שביוב מטופל יכול לשמֵּש לדישון האדמה שבה גדֵלים יבולים. חלקיקי מיקרופלסטיק יכולים להיכנס לאדמה גם דרך אשפת פלסטיק ומֵי גשמים.
- איור 3 - דוגמאות של חלקיקי מיקרופלסטיק (במילימטרים).
- (A) קפזנבאי וחלקיקי אוּריאה-פוֹרְמַלְדֶהִיד. (B) קפזנבאי ופלסטיק שהתגרד מבקבוק שתייה קלה. (C) מיקרו-חרוזים של פּוֹלִיפְּרוֹפִּילֶן. (D) מיקרו-סיבים של פוליפרופילן. (E,F) נמטודות בוגרות עם פיסות של פּוֹלִיסְטִירֶן. (G) חלקיקים שנוצרים על ידי שפשוף של צמיגים. (H) תקריב של סְפוֹג פּוֹלִיאוּרֵתֶּן. (I) פוליפרופילן דמוי-אבקה (קרדיטים לאיור: A,B: C. Reinhart and D. Daphi, C,I: Stefanie Maaß, D: Carlos Barreto, E,F: Shin Woong Kim, G: Eva Leifheit, H: Walter Waldman).
| אובייקט | פלסטיק (שמות רשמיים) | הערות |
| צבעים | אֶפּוֹקְסִי ושְׂרָף אַלְקִידִי | חלקיקי מיקרופלסטיק נוצרים מליטוש מִשטחים צבועים, וכאשר הצבע מתקלף מקירות או ממבנים אחרים. |
| שקיות פלסטיק | פּוֹלִיאֶתִילֶן בצפיפות נמוכה (LDPE) | כאשר שקיות פלסטיק מושלכות באופן בלתי ראוי, הן עלולות להגיע לאדמה ולהתפרק על ידי השמש, ובסופו של דבר ליצור חלקיקי מיקרופלסטיק. |
| סרטי חיפוי | פוליאתילן בצפיפות נמוכה (LDPE) | ישנם חקלאים המשתמשים בסרטי חיפוי מפלסטיק במטרה להגן על צמחים מפני אובדן מים. פלסטיק זה יתפרק מחשיפה לשמש, וייצר חלקיקי מיקרופלסטיק. |
| צמיגים | פּוֹלִיסוֹפְּרֶן (גומי טבעי) | אף על פי שצמיגים מיוצרים בעיקר מגומי טבעי, הם גם מכילים תוספים, ורעילותם נבדקת. |
| קצף | פּוֹלִיסְטִירֶן (PS) | קצפים נמצאים בשימוש נרחב בבידוד בתים ובאריזות, במטרה להגן על מוצרים במהלך שינועם ואחסונם. נזק לקצפים והתפרקותם מייצרים חלקיקי מיקרופלסטיק. |
| נצנצים | פוליאתילן טרפתאלט (PET) | נצנצים מתפזרים בקלות ויכולים להתנתק מאיפור ומצעצועים, ולזהם את האדמה. |
| בקבוקי מים בקבוקי שתייה קלה | פּוֹלִיפְּרוֹפִּילֶן (PP) פוליאתילן טרפתאלט (PET) | התפרקות של בקבוקי מים ובקבוקי משקאות קלים שלא הושלכו כראוי, עלולה לזהם את האדמה. |
| בגדים | פּוֹלִיאֶסְטֶרִים ופּוֹלִיאָמִידִים | סיבים סינתטיים משחררים מיקרו-סיבים במהלך כביסה, ומגיעים לאדמה דרך מדשנים שמכינים מִשְׁפָכִים. |
- תיבה 1 - מקורות של חלקיקי מיקרופלסטיק באדמה.
לחלקיקי מיקרופלסטיק מגוון רחב של תכונות כימיות ופיזיקליות. חומרים העשויים פלסטיק לעיתים קרובות מכילים תּוֹסָפִים. תוספים אלה עלולים ליצור חלקיקי מיקרופלסטיק שהם אפילו יותר מזיקים לסביבה, בייחוד כאשר חלקיקים אלה מתחילים לעבור דֶּגְרָדַצְיָה. חלקיקי פלסטיק נעשים שבירים יותר ויותר כתוצאה מאור שמש, מים, ומחלקיקי האדמה הסובבים שמתחככים בהם. עם הזמן, חלקיקי מיקרופלסטיק מתפרקים לחלקיקים קטנים עוד יותר, שנקראים נָנוֹ-פלסטיק. במהלך הדגרדציה, התוספים מתחילים בהדרגה להסתנן החוצה מחלקיקי המיקרופלסטיק, לתוך האדמה. החלקיקים גם יכולים להסתנן לתוך הרְקמות של אורגניזמים, אם הם נאכלים על ידם. לרוע המזל, איננו יודעים עדיין הרבה על ההשפעות שעלולות להיות להסתננות תוספי פלסטיק על הסביבה.
אם כן, חלקיקי מיקרופלסטיק עשויים בבירור להשפיע על האדמה, אולם כיצד הם משפיעים על חסרי חוליות באדמה? [6] אם נתבונן על תולעי אדמה, עם תיאבונן הקבוע לעלים מתים ופעילויות החפירה הנמרצוֹת שלהן, נוכל בקלות לדמיין שהן בולעות בקביעוּת חלקיקי מיקרופלסטיק, ומעבירות אותם עמוק לתוך האדמה. הן יכולות להעביר את החלקיקים האלה לא רק על ידי אכילה, אלא גם על העור שלהן. אותו ממצא הוצג גם עבור קפזנבאים. מהי המשמעות של כך? מצד אחד, חלקיקי מיקרופלסטיק מתפרקים עוד כשהם עוברים דרך המעיים של אורגניזמים באדמה. אך מצד אחר, כאשר החלקיקים נישאים עמוק יותר לתוך האדמה, הפירוק מואט כתוצאה ממחסור באור שמש ועקב פעילות מיקרוביאלית פחותה. במילים אחרות, ככל שהחלקיקים נעים עמוק יותר לתוך האדמה, כך ייקח להם זמן ממושך יותר להתפרק לגמרי.
חלקיקי מיקרופלסטיק עלולים להשפיע על בריאותם של אורגניזמים באדמה
אורגניזמים באדמה מרגישים חולים כשהם אוכלים חלקיקי מיקרופלסטיק – ממצא זה דווח עבור תולעי אדמה וקפזנבאים. לאחר שניזונו מחלקיקי מיקרופלסטיק, תולעי אדמה סבלו מכמה בעיות בריאותיות, לרבות דלקת ונזק למעיים [7]. נוסף על כך, עיכול של חלקיקי מיקרופלסטיק מוביל לרמת דריכוּת גבוהה מהרגיל של מערכת החיסון של תולעי אדמה. קפזנבאים שבלעו חלקיקי מיקרופלסטיק סבלו משינויים בחיידקים המועילים שחיים במערכות העיכול שלהם [8]. לאחר שבלעו חלקיקי מיקרופלסטיק, הן תולעי אדמה הן קפזנבאים גדלו לאט יותר, הולידו פחות צאצאים, ומתו לעיתים קרובות יותר.
זה נשמע כמו חדשות רעות עבור נמטודות, אך ישנן גם חדשות טובות: מדענים לא ראו הצטברות של חלקיקי מיקרופלסטיק באורגניזמים עם הזמן. כלומר, ייתכן שהם לא סובלים מנזק גדול כל כך אחרי הכול. אולם, סביר שחלקיקי מיקרופלסטיק יכולים להיות מועברים דרך שרשרת המזון באדמה, ממיקרואורגניזמים כמו פטריות, לקפזנבאים, לקרדיות טורפות; או ממיקרואורגניזמים לתולעי אדמה, ואז לעופות [9] – ואולי גם לבני אדם! איננו יודעים הרבה עדיין על האופן שבו חלקיקי מיקרופלסטיק נעים דרך שרשרת המזון באדמה, אך המחקר בנושא זה מתקדם במהרה. למרות הדאגות הללו, מדענים מצאו נקודת אור! קבוצת מחקר אחת דיווחה כי חיידקים מסוימים במעיים של תולעי אדמה יכולים לעכל את חלקיקי המיקרופלסטיק שנבלעו, מה שמוביל לקצבי פירוק גבוהים [10] כלומר, חיידקים עשויים להיות מסוגלים להאיץ את הֶרֶס חלקיקי המיקרופלסטיק באדמה. האם סוגים אחרים של חסרי חוליות באדמה יכולים לעשות את אותו הדבר? איננו יודעים עדיין.
מה ביכולתנו לעשות במטרה להגן על חסרי חוליות באדמה?
אתם עשויים לתהות מדוע מדענים לא התקדמו יותר במענֶה על שאלות חשובות לגבי ההשפעות של חלקיקי מיקרופלסטיק על האדמה ועל האורגניזמים שחיים בה. לצערנו, מחקרים אלה נתקלים בקשיים רבים. לדוגמה, עדיין אין לנו שיטה אמינה למדידת הכמות של כל סוגי חלקיקי המיקרופלסטיק בכל סוגי האדמה. נוסף על כך מחקרים רבים מכילים ניסויים קצרי-טווח שמתבצעים במעבדה, בולא מחקרים ארוכי-טווח שנערכים בחוץ, באדמה. המגוון העצום של סוגי פלסטיק ותוספים הופך את הבחינה של כל דבר בתנאֵי העולם האמיתי לבלתי אפשרית. ניסויי מעבדה מְספקים מידע רק במידה מסוימת, והם מורכבים מאחר שלא כל האורגניזמים באדמה ישרדו בסביבת המעבדה. אך, הֱיוּ רגועים: מדענים עושים את המיטב במטרה לפתור את הבעיות האלה. בינתיים, ישנן דרכים שבהן אתם יכולים לסייע!
כולנו צריכים לעשות את המיטב כדי למזעֵר תוספת עתידית לסביבה של פלסטיק מכל סוג וגודל שהם. ייתכן שאתם כבר מכירים את מַרבית הדרכים החשובות:
- הימנעוּ משימוש בפריטי פלסטיק חד-פעמיים כמו כוסות פלסטיק או קשֵׁי פלסטיק.
- בַּחֲרוּ את כוס המתכת או הכוס הרב-פעמית האהובה עליכם, וקש מתכת, ושִׁמְרוּ עליהם נגישׁים בתיק ארוחת הצוהריים שלכם!
- חשוב להשליך פסולת פלסטיק למְכַל המִּחזוּר הנכון: זה יכול לסייע להפחתַת כמות הפלסטיק שמגיע למים ולאדמה.
- הימנעו ממוצרי טיפוח שמכילים חלקיקי מיקרופלסטיק ברכיביהם, כמו חֵלֶק ממרכּכי השיער. ישנם מוצרים חלופיים שאינם מכילים חלקיקי מיקרופלסטיק, וכמה יישׂומים בטלפונים החכמים יכולים לסייע לכם לבחור את המוצרים הטובים ביותר עבורכם.
- כדי להפחית את כמות סיבי הפלסטיק המשתחררים לסביבה, נַסּוּ שלא לזרוק בגדים ישנים רק בגלל שאינכם מעוניינים בהם יותר! במקום זאת, השתדלו למכור אותם, לתרום אותם, או להשתמש בהם מחדש באופן יצירתי.
בּוֹאוּ נְשַׁלֵּב כוחות ונשמור על גיבורי-העל הזעירים שלנו באדמה מפני זיהום מיקרופלסטיק נוסף. זה שווה כל מאמץ!
מילון מונחים
חסרי חוליות באדמה (Soil Invertebrates): ↑ חיות קטנות השוכנות באדמה, אשר אין להן עמוד שדרה או שלד מעצמות.
חלקיקי מיקרופלסטיק (Microplastics): ↑ חלקיקי פלסטיק קטנים (פחות מ-5 מילימטרים) שעלולים להיות מזיקים לאדמה ולחיים ימיים.
תוספים (Additives): ↑ כימיקלים שגורמים לפלסטיק להיות יותר צבעוני וגמיש, או פחות דליק.
דגרדציה (Degradation): ↑ הפירוק או ההפרדה של משהו לכדי משהו פשוט יותר או לחלקים קטנים יותר.
הסתננות (Leaching): ↑ כאשר חומר נוזלי משוחרר החוצה מהמקור המוצק שלו.
הצהרת ניגוד אינטרסים
המחברים מצהירים כל המחקר נערך בהעדר כי קשר מסחרי או פיננסי שיכול להתפרש כניגוד אינטרסים פוטנציאלי.
תודות
אנו מודים ל- Frank Ashwood (ועדת הייעור של בריטניה), ל- Shin Woong Kim (האוניברסיטה החופשית של ברלין), ול- Devdutt Kamath (אוניברסיטת גוולף, קנדה) על שאפשרו לנו בנדיבותם להשתמש בתמונותיהם של חסרי חוליות באדמה. אנו מודים ל-C. Reinhart, ל-D. Daphi, ול- Eva Leifheit (האוניברסיטה החופשית של ברלין) עבור התמונות של הפלסטיק. אנו מודים ל- Anderson Abel de Souza Machado, ל- Alice A. Horton, ול- Taylor Davis עבור עבודתם על פרק הספר העוסק בחלקיקי מיקרופלסטיק, אשר היווה את נקודת ההתחלה למאמר זה. MR מודה למימון במסגרת מענק מואץ מטעם המועצה האירופית למחקר – (694368) ERC. עבודה זו גם מומנה חלקית על ידי המשרד הגרמני הפדרלי לחינוך ולמחקר BMBF במסגרת הפרויקט השיתופי לגישור במדעי המִּגוון הביולוגי BIBS (שלב 2, מספר מימון 01LC1501B). אנו מודים ל-Helen Phillips, ל-Rémy Beugnon, ול- Malte Jochum, העורכים של אוסף מִגוון ביולוגי של אדמה, עבור יוזמה כל כך מצוינת וחשובה. אחרונים, ולא פחות חשובים, אנו מודים לסוקרים הצעירים שלנו עבור הערותיהם.
מקורות
[1] ↑ Coleman, D. C., Callaham, M. A., and Crossley, D. A. Jr. 2018. Fundamentals of Soil Ecology, 3rd Edn. London: Academic Press. p. 376.
[2] ↑ Potapov, A. 2020. Springtails — worldwide jumpers. Front. Young Minds 8:545370. doi: 10.3389/frym.2020.545370
[3] ↑ Erktan, A., Pollierer, M., and Scheu, S. 2020. Soil ecologists as detectives discovering who eats whom or what in the soil. Front. Young Minds 8:544803. doi: 10.3389/frym.2020.544803
[4] ↑ Barreto, C., and Lindo, Z. 2020. Armored mites, beetle mites, or moss mites: the fantastic world of oribatida. Front. Young Minds 8:545263. doi: 10.3389/frym.2020.545263
[5] ↑ Barreto, C., and Lindo, Z. 2020. Decomposition in peatlands: who are the players and what affects them? Front. Young Minds 8:107. doi: 10.3389/frym.2020.00107
[6] ↑ de Souza Machado, A. A., Horton, A., Davis, T., and Maaß, S. 2020. Microplastics and their effects on soil function as a life-supporting system. In: The Handbook of Environmental Chemistry, eds D. He and Y. Luo. Cham: Springer. p. 1–24.
[7] ↑ Rodriguez-Seijo, A., Lourenço, J., Rocha-Santos, T. A. P., da Costa, J., Duarte, A. C., Vala, H., et al. 2017. Histopathological and molecular effects of microplastics in Eisenia andrei Bouché. Environ. Pollut. 220:495–503. doi: 10.1016/j.envpol.2016.09.092
[8] ↑ Zhu, D., Qing-Lin, C., Ana, X., Yanga, X., Christiec, P., Ked, X., et al. 2018. Exposure of soil collembolans to microplastics perturbs their gut microbiota and alters their isotopic composition. Soil Biol. Biochem. 116:302–10. doi: 10.1016/j.soilbio.2017.10.027
[9] ↑ Huerta Lwanga, E., Mendoza Vega, J., Quej, V.K., de los Angeles Chi, J., Sanchez del Cid, L., Chi, C., et al. 2017. Field evidence for transfer of plastic debris along a terrestrial food chain. Sci. Rep. 7:14071. doi: 10.1038/s41598-017-14588-2
[10] ↑ Huerta Lwanga, E., Thapa, B., Yang, X., Gertsen, H., Salánki, T., Geissen, V., et al. 2018. Decay of low-density polyethylene by bacteria extracted from earthworm’s guts: a potential for soil restoration. Sci. Total Environ. 624:753–7. doi: 10.1016/j.scitotenv.2017.12.144