docמסלול אקולוגיה
download 
Report Transcription
מסלול אקולוגיה
מסלול אקולוגיה מושב אקולוגיה כללית מושב אקולוגיה כללית (המשך) מושב אקולוגיה מיקרוביאלית :חיידקים בשירות הסביבה מושב תהליכים אקולוגיים א-ביוטיים מושב אקולוגיה כללית ניתוח עלות-תועלת של אינדיקטורים למגוון הביולוגי במערכות ים-תיכוניות 3 יעל מנדליק 1אורי רול 2עליזה פליישר – 1המחלקה לאנטומולוגיה ,האוניברסיטה העברית ,רחובות 86567 – 2היחידה לביומתמטיקה ,המחלקה לזואולוגיה ,אוניברסיטת ת"א ,ת"א 69987 – 3המחלקה לכלכלה חקלאית ומנהל ,האוניברסיטה העברית ,רחובות 86567 [email protected] הערכות מגוון ביולוגי מתבססות לרוב על שימוש באינדיקטורים כתחליף למדידות ישירות .אף כי המהימנות האקולוגית של אינדיקטורים נחקרה רבות ,יעילותם הכלכלית ויחס העלות-תועלת שבשימושם כמעט ולא נחקר. מחקר זה עוסק בניתוח עלות-תועלת של אינדיקטורים למגוון הביולוגי ובחינת ההשפעה של הקצאת משאבים לסקרי מגוון על איכות הסקרים .אנו פיתחנו מסגרת כללית לבחינת עלות-תועלת של אינדיקטורים ויישמנו אותה על סקר מגוון שנערך בהרי ירושלים ושפלת יהודה .סקר המגוון כלל סדרה של אינדיקטורים ביולוגיים (צומח ,פרוקי רגליים וחולייתנים קטנים) וסביבתיים ( מבנה ומורכבות פיסית של בית הגידול על סמך משתני צומח ,קרקע וטופוגרפיה). עבור כל אחד מאינדיקטורים אלה וכן עבור זוגות ושלש ות של אינדיקטורים חישבנו את עלות דיגומם ואת יעילותם האקולוגית (מידת הייצוגיות של כלל המגוון) בהתבסס על מדדי עושר מינים ,נדירות והרכב מינים .אינדיקטורים סביבתיים היו הזולים ביותר לייצוג דגמי עושר ונדירות ,אולם לא הרכב .ככלל מידת הייצוגיות שהתקבלה על-ידי המדדים הסביבתיים היתה נמוכה (< 87%מכלל השונות בדגמי מגוון) .עבור רמה גבוהה יותר של ייצוגיות ,צמחים והשילוב של צמחים וקבוצות חרקים מסויימות סיפקו את המדד בעל יחס עלות-תועלת מיטבי עבור ייצוג דגמי עושר, נדירות והרכב .ייצוג דגמי הרכב מינים הינו בעל יחס עלות-תועלת טוב יותר מזה הנדרש לייצוג דגמי עושר מינים ( עבור אותה השקעה כספית מתקבל ייצוג גבוה יותר של דגמי ההרכב לעומת דגמי העושר) עבור ערכי ביניים של ייצוג ( 87-97%מכלל השונות בדגמי המגוון) .העלות השולית של שיפור הייצוגיות האקולוגית (אחוז השונות המיוצגת של דגמי המגוון) של סקרי מגוון גבוהה ,דבר ההופך אסטרטגית דיגום רחבה מבחינה טקסונומית לבלתי יעילה. הזיהוי הטקסונומי של קבוצות פרוקי רגלים עתירות מינים הוא המרכיב העקרי בעלות דיגומם; זמינות טקסונומים מומחים היא גורם משמעותי בקביעת יחס העלות-תועלת שלהם. דטרמיניזם ואופציונאליזם במערכות ביולוגיות אלי טפר האוניברסיטה העברית בירושלים [email protected] המחקר מציע שיטה למיון מערכות ביולוגיות לפי סוגים של גורמים מעצבים ,מיון המאפשר להסביר תכונות ורגישויות של המערכות .השיטה מבוססת על ההנחה שגורמים מעצבים ,קבועים או אקראיים ,משפיעים על תכונות המערכת באופן ספציפי ,והמיון מאפשר לקבל שתי קבוצות של מערכות :מערכות המעוצבות באמצעות גורמים קבועים ,ולהן אסטרטגיה דטרמיניסטית ,ומערכות המעוצבות באמצעות גורמים אקראיים ,ולהן אסטרטגיה אופציונאליסטית. תכונות היסוד דומות בתוך כל קבוצה ,אך שונות בין הקבוצות. השיטה מציעה שימוש בארבעה מושגי על (יציבות ,רגישות ,גבולות וחיזוי) המאפשרים לנתח את תכונות היסוד של המערכות .בהתאם לזאת ,מערכות דטרמיניסטיות הן יותר יציבות ,יותר רגישות ,יותר סגורות וניתנות יותר לחיזוי (ודוגמאות לכך הן הפרטים הביולוגים ,מערכות חקלאיות וחלק מהמערכות החברתיות האנושיות) .לעומתן ,המערכות האופציונאליסטיות הן פחות יציבות ,פחות רגישות ,יותר פתוחות ופחות ניתנות לחיזוי (אקולוגיות פתוחות וחלק מהמערכות החברתיות האנושיות). עקב יציבותן והיכולת הטובה לנצל ידע פנימי ,המערכות הדטרמיניסטיות יעילות ,אך גם רגישות לאקראיות ,היכולה לגרום לקריסתן .לעומתן ,המערכות האופציונאליסטיות מנצלות ביעילות ידע וגורמים חיצוניים אקראיים ,והמקריות מועילה ומשפרת את יכולתן לשרוד לאורך זמן. אקראיות משפיעה באופן שונה כאשר היא פועלת על אובייקטים סימטריים (כמו גופים וחלקיקים) ,או על אובייקטים אסימטריים (כמו אורגניזמים) .פעולה אקראית על אובייקטים סימטריים מאפשרת לנסח חוקים בעלי יכולת ניבוי ,כמו בפיזיקה; ואילו אקראיות באורגניזמים לא מאפשרת לנסח חוקים בעלי יכולת ניבוי ,עקב המורכבות הגדולה ,כמו באקולוגיה .כך שאופן ההשפעה השונה של האקראיות על סוג האובייקטים ,מבדיל בין הפיזיקה לביולוגיה. ניתן להסביר התנהגות ורגישויות של מערכות חברתיות וכלכליות באמצעות ההכללה הנובעת מהמיון: משטרים ריכוזיים דומים למערכות דטרמיניסטיות – סגורים ,יעילים ורגישים ,בדומה למערכות חקלאיות וביולוגיות. אך משטרים אלו רגישים לאקראיות (התקוממויות ,השפעות חיצוניות) ,היכולה למוטט אותן .לעומתם משטרים דמוקרטיים פתוחים דומים למערכות אופציונאליסטיות – מנצלים ידע אקראי ,אינם רגישים להשפעות אקראיות, בדומה למערכת אקולוגית ,ולכן יותר עמידים .למערכות כלכליות במערב מבנה דטרמיניסטי המייעל תפקוד (כמו מערכת חקלאית ופרט ביולוגי) אך מגדיל רגישות לאקראיות (התנהגות הקהל ,משברים עולמיים) ,הגורמת למשברים מחזוריים. שיקום המערכת האקולוגית בחולות צפון-מערב הנגב :פעילות איאולית ושינויים בחברות פאוניסטיות אודי קולומבוס ,1ירון זיו 1וחיים צוער 2 1 המחלקה למדעי החיים ,אוניברסיטת בן גוריון 2 המחלקה לגיאוגרפיה ,אוניברסיטת בן גוריון [email protected] בשלושת העשורים האחרונים עוברים חולות מערב-הנגב תהליך מתמשך של התייצבות הדיונות .לתהליך זה השלכות שליליות בהיבט של שמירת טבע .מחקר זה בא לבדוק את ההשפעה של מניפולציה של שבירת קרומי- קרקע על-פני רכס הדיונה בחולות עגור על חברות המינים בשלוש קבוצות שונות :מכרסמים ,זוחלים ופרוקי-רגליים (התמקדות בחיפושיות). שמורת חולות עגור שבצפון-מערב הנגב הינה אזור נרחב ובלתי מופרע יחסית של דיונות חול אורכיות ,המכיל מגוון בתי-גידול חוליים החל מחולות נודדים (בראשי דיונות אחדות) ועד לדיונות מיוצבות לחלוטין .באזור זה מגוון גדול של בעלי חיים וצמחים המאפיינים חולות ,אשר חלקם ייחודי לחולות הנגב .למרות בידודו היחסי נתון אזור זה לשינוי מתמשך הקשור לפעילות האדם לאורך העשורים האחרונים .מאז סגירת הגבול למעבר בדויים ועדריהם מסיני עוברות הדיונות בצידו הישראלי של הגבול תהליך מתמשך של התייצבות. תהליך זה מתבטא בעלייה ניכרת באחוז כיסוי הצומח על-פני הדיונות ובהתפשטות של קרומי-קרקע ביוגניים על-פני הדיונות .תהליך טבעי זה היה מווסת בעבר ע" י רעיה של פרסתנים על הדיונות ,אשר אכלו את הצומח ורמסו את קרומי הקרקע .כיום אין גורם אשר מווסת את תהליך ההתייצבות .לשינוי בתי הגידול בחולות עגור והצטמצמות בית- הגידול של החול הנודד ,השפעה על תהליכים אקולוגיים שונים ובכלל זה גם על מגוון המינים .מינים בעלי זיקה חזקה לסביבה חולית (אקסטרים-פסמופיליים) צפויים לסבול מהעלמות האלמנט הנודד בדיונות החול. על-מנת לנסות ולהקטין את ההשפעות השליליות של תהליך ההתיצבות ,אני מבצע ניסוי יישומי הכולל שבירת קרומים על-פני רכסי הדיונה באופן מכני .מניפולציה זו מאפשרת לרוח להניע מחדש את החול ולייצר בית גידול של חול נודד אשר כמעט ונעלם מהשטח .שינוי כזה צפוי לעודד מינים שונים שחלקם נדיר ואף מצוי בסכנת הכחדה, ובאופן כללי להגדיל את מגוון המינים בכלל השמורה בשל הגדלת ההטרוגניות הנופית .אציג תוצאות ביניים של הניסוי ,בעקבות 2עונות דיגום שלאחר המניפולציה .התוצאות מראות עלייה בפעילות האיאולית ושינוי במדדי החברות השונים. האם ניתן לאכול את העוגה ולהשאיר אותה שלמה? -השפעות של רעיית בקר על תכונות קרקע ,הרכב ואיכות צומח כנרת שורץ מנביץ' (בהנחיית פרופ' מרסלו שטרנברג וד"ר זלמן הנקין) אוניברסיטת תל אביב ,מכון וולקני. [email protected] כחמישית משטחיה הפתוחים של מדינת ישראל משמשים היום למרעה של צאן ובקר .קצב גידול האוכלוסייה וכן הצריכה המוגברת של חלבון מהחי תובעים את המחיר מהשטחים הפתוחים .ניתן להבחין בהשפעתם של בעלי החיים הרועים על כלל המערכת האקולוגית בתוך אזורי המרעה ומחוצה להם .בשל ההיסטורייה הארוכה של רעייה באזור אגן הים התיכון (וישראל בפרט) בוצעו מחקרים רבים שבוחנים השפעות אלו ,רובם עוסקים בהשפעות על הרכב ומבנה הצומח. עבודתנו בוחנת את ההשפעה של רעיית בקר על נוטריינטים בקרקע ,הרכב ומבנה הצומח וכן בוחנת את הקורלציה ביניהם לבין איכות המרעה .בהסתכלות רחבה מטרת המחקר היא לבחון האם מערכת מרעה לבקר ,בתנאים הנוכחיים ,היא ברת קיימא. המחקר נערך בחוות 'כרי דשא' הממוקמת בגליל המזרחי .תכנון הניסוי כולל 6חלקות מגודרות ,שבהן מתקיימת רעייה רציפה של בקר במרבית ימות השנה ,תחת עוצמות רעייה שונות; רעייה בעוצמה גבוהה ( 9דונם/פרה) ,מתונה ( 17דונם/פרה) וללא רעייה (מוגנות קרוב ל 07שנים) .בתוך החלקות נאספו דוגמאות קרקע וצומח בשני בתי גידול בשנתיים עוקבות .הנוטריינטים שמוצו מדוגמאות הקרקע כללו :זרחן ,חנקן ,וחומר אורגני .דוגמאות הצומח שימשו לחישוב עושר ומגוון מינים וכן עבור בדיקות של איכות מרעה. התוצאות הראשוניות של המחקר מצביעות על ירידה בריכוז הנוטריינטים בקרקע עם העלייה בעוצמת הרעייה. לעומת זאת מצאנו קורלציה חיובית בין איכות המרעה ועוצמת הרעייה .בשני המקרים ישנם הבדלים בין בתי הגידול וקיימת תלות בעוצמת הרעייה. עבודות קודמות בישראל מצאו שרעייה בעוצמה מתונה מעלה את מגוון המינים בשטחי המרעה ,כמו כן נמצאה קורלציה בין איכות מרעה ועוצמת רעייה .אף על פי כן ,עד היום לא נערך מחקר שבוחן את הקשר בין מדדים של איכות מרעה ומגוון מינים .הקורלציה בין מדדים אלו הינה בעלת חשיבות כלכלית ואקולוגית כאחד ועל כן יכולה לתרום לקידום אינטרסים משותפים וקיום מערכות מרעה יציבות לאורך זמן .מחקרנו מאפשר הסתכלות רחבה על האינטראקציות שבין מדדי הקרקע והצומח וכיצד אלו תורמים ליציבות המערכת. בחינת המבנה החברתי של אוכלוסיית הפרא האסייתי המושב לנגב שרון רנן 1אדית ספייר 2שירלי בר-דוד 2ועמוס בוסקילה 1,2 -1המחלקה למדעי החיים ,אוניברסיטת בן גוריון בנגב -2המחלקה לאקולוגיה מדברית ע"ש מיטרני ,המכונים לחקר המדבר ע"ש בלאושטיין ,אוניברסיטת בן גוריון בנגב [email protected] למבנה החברתי של מין השפעה על המבנה המרחבי והגנטי של האוכלוסיות .באוכלוסייה המושבת לבר עשוי המבנה החברתי להשפיע על הגדלת תחום התפוצה ,על היוצרות תתי-אוכלוסיות במרחב ועל מעבר הגנים ביניהן ,תהליך החשוב לשימור המגוון הגנטי .הפרא האסייתי ( )Equus hemionusהושב לישראל בין 1972-1993במכתש רמון ובפארן ,מאז התרחב מאוד תחום תפוצתו וגודל האוכלוסייה מוארך כיום במעל 277פרטים .במחקר שנערך על אוכלוסיית הפרא במכתש בשנים שלאחר ההשבה תועד מבנה חברתי של זכרים טריטוריאליים ,קבוצות רווקים וקבוצות של נקבות וצעירים .אך מאחר ובעשורים האחרונים גדלה האוכלוסייה והרחיבה את תפוצתה ,ייתכן כי גם המבנה החברתי השתנה .מטרת מחקר זה היא לבחון את המבנה החברתי של אוכלוסיית הפרא בנגב כבסיס להבנת המבנה המרחבי והגנטי של האוכלוסייה. המחקר התבצע בשתי עונות (יוני-אוקטובר 2717 ,ו )2711-באזור בורות לוץ ,בו מרוכזת כיום מרבית האוכלוסייה והתבסס על תצפיות ישירות שנערכו ממחסה סמוך למקור מים ותועדו בוידיאו .בכל תצפית תעדנו את מספר הפרטים ,גילם וזוויגם ומתוך ניתוח סרטי הוידיאו בנינו פרופיל אישי לכל פרט ובחנו את גודל והרכב הקבוצה אליה השתייך. מתוך 388תצפיות שאופיינו 251 :הן של זכרים בלבד 175 ,כוללות נקבות עם צעירים ורק 21תצפיות הן מעורבות (זכר עם נקבות) .התפלגות גדלי הקבוצות של זכרים ושל נקבות עם צעירים שונה באופן מובהק (Kolmogorov- )Smirnov: D=0.68, P<0.001כאשר מרבית תצפיות הזכרים הן של זכר בודד או קבוצות קטנות עד בינוניות (1- )30ואילו קבוצות הנקבות מראות טווח רחב יותר של גדלי קבוצות ( .)1-09מתוך 87הפרטים שזוהו על-פי פרופיל אישי ,פרטים שנצפו מספר פעמים הופיעו בגדלי ובהרכבי קבוצות שונים. מהתוצאות עולה שלמרות הרחבת תפוצת הפראים ,המבנה החברתי של זכרים בודדים ,קבוצות רווקים וקבוצות נקבות עם צעירים ,נותר דומה לזה שתואר במכתש בשנים שלאחר ההשבה .מנתוני הפרופילים האישיים נראה כי קבוצות הפראים אינן יציבות ,אך יש להגדיל מדגם זה בכדי לקבוע את הדגם החברתי .להבנת המבנה החברתי והגנטי יהיו השלכות ישירות על החלטות ממשקיות לשימורו של הפרא ושטח מחייתו. שדות תעופה כמלכודת אקולוגית למקנני קרקע ליליים חסרי ניסיון 1 יותם אורחן ,1עודד עובדיה ,2דן גרינשטיין 2ורן נתן .1המחלקה לאקולוגיה ,אבולוציה והתנהגות ,המכון למדעי החיים ,האוניברסיטה העברית בירושלים .2מדור צפרות בחיל האוויר שיחור וקינון של ציפורים מקננות-קרקע ופעילות-לילה בשדות תעופה מהווים גורם סיכון משמעותי בבטיחות טיסה עקב מעורבות מוגברת של מינים אלה בהיתקלויות עם מטוסים ,ובשל המורכבות בהרחקת הציפורים ובהתמודדות צוותי האוויר עם המפגע .כרוון מצוי ) (Burhinus oedicnemusהוא מ ין חופמאי מקנן קרקע פעיל לילה הנפוץ בישראל ומעורב ב 27-25%-מכלל ההיתקלויות במרכז הארץ וצפונה .בעשור הקודם נעשו ניסיות שונים להתמודד עם הבעיה הכוללים הטרדה עם כלבים ,הרס של קינים ,והעתקת פרטים ,אך למרות השימוש בשיטות קיצוניות אלו הבעיה לא צומצמה באופן משמעותי. כדי להבין מדוע שדות תעופה אטרקטיביים לכרוונים למרות ההטרדות החוזרות ,סימנו ועקבנו אחר 16פרטים בעזרת משדרי GPSמ 2779-2711-וביצענו סקרי קינון ומזון .אספנו נתונים כמותיים על הקינון והשיחור של הציפורים בהנחה שממשק טיפול יעיל יכול וצריך להיות מבוסס על הבנת התהליכים העיקריים המשפיעים על בחירת המזון ,מיקום הקינים ואתרי הלינה ,ואופן התנועה במהלך השיחור. מצאנו שכרוונים מעדיפים באופן ברור אתרי קינון ללא צמחייה המכוסים אבנים קטנות, המצויים בשפע סמוך למסלולי טיסה .מעל 95%מתנועת השיחור נעשתה בטווח לא גדול מ 377מטר מהקן עם העדפה לקרקע חשופה, אך לא למסלולי טיסה עצמם .מצאנו שבשטחים הסמוכים למסלולי הטיסה יש יותר מפי 3פרטים מסדרת רבי הרגליים (( ,)Diplopoda (millipedsחיפושיות ( )Coleopteraונמלים () ,)Hymenoptera (Formicidaeלעומת השטחים שמחוץ לשדה התעופה .על פי הידוע ,אלו שלוש קבוצות ,שמרכיבות את מירב מזונו של הכרוון. מחוץ לעונת הקינון כרוונים נמנעו מלינה בתחומי שדה התעופה ,אך בלילה הם שחרו למזון בתחומי השדה באזור המשמש לקינון בעונה המתאימה .מצאנו גם ששיעור התחלופה השנתי של בוגרים המקננים באזור המסלולים גבוה ב .57%-לדוגמא ב, 2712-שיעור זוגות מסומנים בשולי שדה התעופה ומחוצה לו גבוה יותר ( 15זוגות מ)23- משיעורם בקרבת המסלולים ( 1משמונה זוגות) ( , )Χ2=6.6, α=7.71וכן שהצלחת הרבייה נמוכה באופן ניכר בקרבת מסלולי הטיסה ( 3מ 27-קינים הגיעו לבקיעה) לעומת שולי השדה ( 6מ 9-קינים הגיעו לבקיעה) (α>7.771 .)Χ2=13.9, על בסיס ממצאים אלה אנו מציעים שהאזור הסמוך למסלולי המראה/נחיתה בשדות תעופה הוא בחזקת "מלכודת אקולוגית" המציעה שפע מזון ואתרי קינון ולכן מהווה מוקד משיכה לכרוונים חסרי ניסיון במהלך פעילותם הלילית. פרטים אלה נחשפים לפעילויות ההטרדה רק במהלך היום ורק לאחר שכבר החלו לדגור .בשל ההטרדות נפגעת באופן משמעותי הכשירות של אותם פרטים ,ועלויות הקצאת זמן ומשאבים עולות .פרטים אלו מהווים את הסכנה הגדולה ביותר לבטיחות הטיסה .בכדי לצמצם את הסכנה אנו ממליצים להעתיק את ההטרדות לשעות מסוימות בלילה ,למקד אותן בחלקים מסוימים של שדה התעופה ,ובאופן מוגבר בחודשים הקודמים לעונת הקינון. מושב אקולוגיה כללית (המשך) גישה מאקרו-אקולוגית לאפיון הדינאמיקה האמיתית של אוכלוסיות 1 מיכאל קלוז'ני ,*1נדב שנרב ,2רחל שוקרון 1ורונן קדמון 1המכון למדעי החיים ,האוניברסיטה העברית 2המחלקה לפיזיקה ,אוניברסיטת בר אילן * [email protected] תכניות ניטור ארוכות טווח שמתעדות שינויים בגודלי אוכלוסיות לאורך זמן הולכות ונעשות כלי חשוב באקולוגיה בסיסית ובשמירת טבע .למרות הפוטנציאל של בסיסי הנתונים המופקים מתכניות כאלה ,הבנת המנגנונים שגורמים לשינויים הנצפים בגדלי האוכלוסיות נותרת אתגר מדעי משמעותי .לעתים ניתן לקשור שינויים גדולים לגורם סביבתי כלשהו ,אולם בדרך כלל שינויים בגדלי אוכלוסיות נותרים ללא הסבר ברור. אנו מציעים גישה מאקרו-אקולוגית המסתכלת על הדינאמיקה של אוכלוסיות דרך הפריזמה של אירועים סטוכסטיים. בספרות מקובל שהשינויים הנצפים באוכלוסיות יכולים להיות תוצאה של תלות צפיפות ,של סטוכסטיות דמוגרפית ברמת הפרט ,של סטוכסטיות סביבתית ברמת האוכלוסייה וכתוצאה משגיאת מדידה .הגישה שפיתחנו מאפשרת להבחין בין הגורמים האלה ולכמת אותם. בחנו את הגישה שפיתחנו באמצעות ניתוח נתוני סקר העופות המקננים של צפון אמריקה ) .(NABBSסקר זה מתעד את אוכלוסיות הציפורים של מעל 677מינים לאורך יותר מ 0777 -קטעי כביש מאז שנת 1965ועד היום. התוצאות מראות שהשינויים בגדלי האוכלוסיות משנה לשנה פרופורציונאליים לגודל האוכלוסייה ולא לשורש גודל האוכלוסייה .תוצאה זו סותרת את מודל הסטוכסטיות הדמוגרפית ותומכת במודל הסטוכסטיות הסביבתית .עקומת השונות של שינויי גדלי האוכלוסיות כתלות בזמן מראה דגם של חוק חזקה תת-לינארי ,דבר המעיד על כך שהאוכלוסיות מושפעות מתלות צפיפות חלשה מאוד .החיתוך של העקומה (אקסטרפולציה לזמן אפס) מראה ערכים גבוהים מ ,7-דבר המעיד על כך שחלק ניכר מהשונות בזמן נגרם כתוצאה משגיאת מדידה .האפשרות להפריד את השונות שנובעת משגיאת מדידה מהשונות שנובעת משינויים אמיתיים היא אחת היתרונות העיקריים של הגישה המוצעת .יתרה מכך ,הכללה של השיטה הזו הכוללת אפיון התלות בזמן של מומנטים גבוהים של השינויים מראה שהתפלגות השינויים האמיתיים בגודל האוכלוסייה היא ,Log-Weibullואילו שגיאת המדידה מתפלגת בהתפלגות של משולש .כפי שניתן לצפות ,שילוב של דגם השינויים האמיתיים והשגיאה מאפשר לשחזר את הדגם הנצפה של שינויי האוכלוסיות. השיטה שפיתחנו מספקת תובנות כמ ותיות וכלליות על הכוחות הדטרמיניסטיים והסטוכסטיים הפועלים על אוכלוסיות טבעיות בסקאלות גדולות במרחב ובזמן ולכן רלוונטית במיוחד לשמירת טבע. מודלי אפס לקשר בין מספר מינים לשטח יוני גביש ו ירון זיו המעבדה לאקולוגיה מרחבית ,המחלקה למדעי החיים ,אוניברסיטת בן-גוריון בנגב [email protected] עלייה במספר המינים עם הגדלת השטח הינה אחת מן התבניות האקולוגיות המרחביות השכיחות והנחקרות ביותר. קשר זה נבדק בסקאלות מרחביות רבות ,במאות מערכות אקולוגיות ,על קבוצות טקסונומיות שונות ובשיטות שונות. ברוב המקרים מספר המינים גדל עם ההגדלת השטח באופן לא לינארי .אולם ,השימוש במודלי אפס המבוססים על פיזור אקראי ביחס לשטח כהסבר אפשרי לקשר הלא-לינארי אינו נפוץ .מודלי אפס קיימים ,הבודקים כיצד צפוי להשתנות מספר המינים עם הגדלת השטח במידה והפרטים מפוזרים באופן אקראי ביחס לשטח ,נוטים להערכת חסר של קצב העלייה במספר המינים עם השטח ,שכן הם אינם מתייחסים לנטיית ההתקבצות של פרטים בני אותו המין .מודלים נוספים המתייחסים לנטיית ההתקבצות של פרטים בני אותו המין לרוב אינם ישימים ,שכן הם דורשים מבנה נתונים מאוד ספציפי וידע מדוקדק על מיקומו של כל פרט (מכל מין) במרחב .במחקר זה פיתחנו מודל אפס לקשר בין מספר מינים לשטח ,המבוסס על נתוני הימצאות/היעדרות ולא על נתוני שפע פרטים .ראשית ,מודל האפס המוצע מחשב את ההסתברות שמין ימצא בכתם בעל שטח מסויים בהינתן 'רמת ההימצאות' של המין (מספר הכתמים שבהם נרשמה נוכחות של המין) .לאחר מכן מחושב מספר המינים הצפוי בכל כתם ע"י סכימת הסתברות המינים מכל רמות ההימצאות .בחנו את המודל באמצעות נתוני הימצאות/היעדרות מ 0 -מערכות כתמיות בסקאלות מרחביות שונות ,מקבוצות טקסונומיות שונות ועם תווך מפריד שונה .ארבעת מערכי הנתונים מייצגים ארבע תוצאות שונות של המודל – .1כל המינים מפוזרים באופן אקראי בין הכתמים; .2מינים נדירים מפוזרים אקראית אך מינים אחרים לא; .3מינים נדירים אינם מפוזרים אקראית אך מינים אחרים כן; .0כל המינים אינם מפוזרים אקראית בין הכתמים .יתרונו העיקרי של מודל האפס המוצג כאן הוא ביכולת הזיהוי של תבניות מרחביות הנובעות מתהליכים אקולוגיים ולא רק מפיזור אקראי .בנוסף ,מודל האפס ניתן ליישום ברוב מערכי הנתונים שכן הוא אינו דורש נתוני שפע מדויקים ומאפשר בחינה של מנגנונים אקולוגיים נוספים (כגון minimum area effectsאו competition )dispersal trade-offs שריפה מגבירה מעבר גנים דרך הפצת אבקה ברוח באורן ירושלים ()Pinus halepensis 1 דוד שהמי *1ורן נתן 1המעבדה לאקולוגיה של תנועה ,המחלקה לאקולוגיה ,אבולוציה והתנהגות ,המכון למדעי החיים ע"ש אלכסנדר סילברמן ,האוניברסיטה העברית בירושלים * [email protected] מעבר גנים ( )gene flowמקשר בין אוכלוסיות ומונע דיפרנציאציה גנטית ביניהן .הפרעות ,ובמיוחד קיטוע ,עשויות להקטין את גודל האוכלוסייה ,לשבש הפצה בין הכתמים המקוטעים ולשנות דפוסי מעבר גנים .לראשונה ,השפעת שריפה על מעבר גנים דרך הפצת אבקה נחקרה על אותם פרטים באותה אוכלוסייה לפני ואחרי שריפה ,באוכלוסייה טבעית של אורן ירושלים בכרמל .ב 1997-כילתה שריפה 96%מהאוכלוסייה והקטינה באופן דרסטי את צפיפותה. שלושה-עשר עצים בוגרים שרדו את השריפה ,ועל שבעה מתוכם נמצאו אצטרובלים שלא נפתחו בעקבות השריפה; עצים אלו שימשו "מלכודות אבקה" טבעיות אשר לכדו אבקה באצטרובליהם .אצטרובלים סגורים מלפני השריפה ואחריה נאספו ,והאבקה שהפרתה את הזרעים בהם נותחה גנטית באמצעות מיקרוסטליטים .שלושה-עשר העצים השורדים נמצאו בשתי קבוצות ,צפונית ודרומית; חלוקה זו היתה קיימת ,אם כי בהפרדה מרחבית פחות ברורה ,גם לפני השריפה .שתי קבוצות העצים השורדים היו שונות ביותר גנטית ( ,)FST=0.264ככל הנראה עדות לדיפרנציאציה גנטית גם לפני השריפה בין שתי הקבוצות של האוכלוסייה כולה .האבקה לפני השריפה לא היתה הומוגנית במרחב אלא הראתה גם היא דיפרנציאציה חזקה ומובהקת בין הקבוצה הצפונית לדרומית ( ,)FST=0.092תוצאה המעידה על הפצת אבקה מוגבלת שהתרחשה בעיקר בתוך ,ולא בין ,שתי הקבוצות ,עם מעבר גנים מוגבל מבחוץ אל תוך האוכלוסייה .מיד לאחר השריפה האבקה איבדה כל דיפרנציאציה ונעשתה הומוגנית ( ,)FST=0ומספר תורמי האבקה הפוטנציאליים ( )correlated paternityזינק פי .5לא אבדו אללים ,ולעומת זאת הגיעו אללים חדשים שלא היו קיימים בעצים השורדים או באבקה שלפני השריפה .אנו משערים כי השריפה גרמה להגברת מעבר גנים דרך הפצת אבקה ברוח ,בשני מנגנונים :ירידה דרסטית ביצירת אבקה מקומית עקב דילול האוכלוסייה ובעקבותיה הגדלת הסיכוי לחדירה אפקטיבית של אבקה מבחוץ ,ועלייה במהירות הרוחות בסביבה הפתוחה ונטולת הצמחייה שאחרי השריפה. המחקר מראה כי הפצה יכולה לנטרל השפעות גנטיות שליליות של הפרעות ,ומאידך ,מגוון גנטי מקומי ייחודי עשוי להיבלע על ידי הגנים המהגרים .כך ,שריפות עלולות להגביר זיהום גנטי של אורן ירושלים טבעי בישראל ,דרך מעבר גנים מהאוכלוסיות הנטועות הזרות. כיצד משפיעה היסטורית השיחור של הדבורה על הצלחת הרבייהשל הצמח? הדס מרשל,1תמר דיין ,1יעל מנדליק 2 .1המחלקה לזואולוגיה ,אוניברסיטת תל-אביב. .2המחלקה לאנטומולוגיה ,הפקולטה לחקלאות. [email protected] מרבית הצמחים בעלי הפרחים זקוקים להאבקה על-ידי בעלי-חיים על-מנת להתרבות .חרקים ,ודבורים בפרט ,הינם מאביקים מרכזיים במרבית המערכות האקולוגיות .הבדלים מורפולוגים ,פיזיולוגים והתנהגותיים בין המאביקים וכן היכולת לשאת אבקה הם חלק מהגורמים המשפיעים על הצלחת הרבייה של הצמח .למרות מחקר רב אודות הגורמים המשפיעים על יעילות מאביקים ,מעט תשומת לב ניתנה לבחינת ההשפעה של פעילות השיחור של מאביקים בטרם הגעתם לפרח .היסטוריית השיחור משפיעה על כמות ,הרכב ומיקום גרגרי האבקה על גוף המאביק. במחקר זה נבדקה השפעת היסטורית השיחור על ההצלחה הרבייתית של הצמח על ידי בחינת מאפיינים מורפולוגיים והתנהגותיים של דבורים בעת השיחור על חמישה צמחי מודל הנבדלים בצורת הפרח ובאטרקטיביות למאביקים:בלוטנית מפורצת ,זוגן השיח ,סילון קוצני ,עכנאי זיפני וקרוטלריה מצרית .המחקר בוצע בערבה התיכונה וכלל חשיפת פרחים טריים לביקור יחיד של דבורה ,כיוס הפרחים ולכידת הדבורה .הדבורים שנלכדו הוגדרו לרמת המין והזוויג ,נמדד גודל הגוף ,צפיפות השערות על גוף הדבורה וכן צפיפות והרכב גרגרי האבקה באזורי גוף שונים. נבחנה ההשפעה של גורמים אלה על חנטת הפירות ומספר הזרעים שהתקבלו כתוצאה מהביקור מהבודד בפרח. נמצא כי למאפייני הדבורה השפעה רבה ומורכבת על הצלחת הרבייה של הצמח בעת ביקור בודד וכי השפעה זו שונה בכל צמח .גודל הדבורה היה הגורם המשמעותי ביותר להאבקה במרבית הצמחים ,ככל הנראה בשל מגע הגוף עם הצלקת והאבקנים .גודל הדבורה וצפיפ ות השיער על גופה נמצאו בהתאמה לצפיפות האבקה על הגוף ומכשיר האיסוף .אם זאת ,נמצא כי צפיפות האבקה לא משפיעה על הצלחת הרבייה של מרבית צמחי המחקר .מיני דבורים מתמחים לא נמצאו בהכרח כמאביקים היעילים ביותר ,גם בצמחים עם מגוון מאביקים נמוך כמו העכנאי והקרוטלריה. נמצא כי לדבורים ממין נקבה בממוצע צפיפות אבקה גבוהה יותר על הגוף .אם זאת ,בבלוטנית ,המספקת בעיקר גמול צוף ,לא נמצאה כל השפעה של זוייג המאביק על הצלחת הרבייה .תוצאה חשובה ומעניינת היא שפרטים שנחשבים לרוב כמאביקים נחותים כגון דבורים קטנות או זכרים ,מלאו תפקיד משמעותי בהאבקת צמחי המודל. ייצור פיטוליתים במינים שונים ממשפחת המורכבים לאורך מפל הגשם בישראל בבתי-גידול עם וללא רעייה 1 אופיר כץ ,1שמחה לב-ידון ,2פועה בר 1המחלקה לגיאוגרפיה ופיתוח סביבתי ,אוניברסיטת בן-גוריון בנגב 2החוג לביולוגיה וסביבה ,אוניברסיטת חיפה -אורנים [email protected] פיטוליתים הינם גופי סיליקה מיקרוסקופיים המושקעים בתוך ,בין ומחוץ לתאים של מיני צמחים רבים במהלך חייהם. מחקרים רבים מראים כי פיטוליתים מספקים לצמחים הגנה מפני מגוון רחב של עקות ביוטיות ואביוטיות ,אך השפעתם של גורמים ביוטיים ואביוטיים על יצירת פיטוליתים נחקרה באופן חלקי בלבד .מחקרים קודמים ,אשר התמקדו באתרים על גבול המדבר ( 357-157מ"מ גשם) הראו כי ריכוזי הפיטוליתים בדגניים גדלים כאשר עולה זמינות המים וכאשר הצמחים נתונים ללחצי רעייה .תופעות דומות טרם נחקרו במשפחות אשר בהן ריכוזי הפיטוליתים נמוכים משמעותית מאלה שבמשפחת הדגניים .במחקר זה נדגמו מספר מינים ממשפחת המורכבים לאורך מפל הגשם בארץ ,בזוגות של אתרים סמוכים שבאחד מהם מתקיימת רעייה ואילו השני סגור לרעייה. במינים אחדים ממשפחת המורכבים ,וכן בשבולת-שועל נפוצה ,נמצאו ריכוזי פיטוליתים גבוהים יותר דווקא באתרים הצחיחים ביותר שנדגמו (מצפה-רמון ובאר-שבע) ,ככל הנראה מכיוון שבתנאי צחיחות קיצוניים ייצור פיטוליתים הוא בעל חשיבות רבה יותר בהתנגדות לטרנספירציה פוטנציאלית .קיומה של מגמה הפוכה (יותר מים – יותר פיטוליתים, למשל בברקן סורי) עשויה להצביע על שונות בתוך משפחת המ ורכבים הנובעת מקיומן של אסטרטגיות שונות. בנוסף ,בעוד שהמחקר עד כה הראה כי דגניים מייצרים יותר פיטוליתים כאשר הם נתונים ללחצי רעייה ,במינים ממשפחת המורכבים שגדלו תחת תנאי רעייה נמצאו ריכוזי פיטוליתים נמוכים יותר או דומים לאלה שבצמחים שגדלו ללא רעייה .סיבה א פשרית לכך היא שריכוזי הפיטוליתים במשפחת המורכבים נמוכים מכדי שתהיה להם השפעה מהותית על העמידות בפני רעייה ,ולכן הסלקציה על תכונה זו אינה חזקה בהם כמו בדגניים. השתנות ריכוזי הפיטוליתים בצמחים ממשפחת המורכבים שונה מהדפוסים המוכרים מהדגניים ,ככל הנראה מכיוון שמשפחת הדגניים מתאפיינת במנגנונים ייחודיים לקליטה והשקעה של סיליקה .מאפיינים אלה ,הייחודיים למשפחת הדגניים ולמשפחות הקרובות לה ,עשויים להצביע על חשיבותם המיוחדת של הפיטוליתים לשרידות של ענף אבולוציוני זה .השונות שנמצאה בתוך משפחת המורכבים עצמה עשויה לנבוע מאסטרטגיות שונות שקיימות במשפחה זו ,בעיקר בנוגע להתמודדות עם עקות היובש והרעייה המאפיינות את אזור המחקר. שינויים מידיים בעושר המינים ,צורות החיים וכיסוי הצומח לאחר שריפות יער חוזרות בכרמל :השוואה של מדדי הצומח השונים לפני ואחרי שריפת דצמבר 0202 נעמה טסלר ( )1לאה ויטנברג( )1נעם גרינבאום ( ,)1,2יובל ספיר () 3 ()1החוג לגיאוגרפיה ולימודי סביבה אוניברסיטת חיפה ,הר הכרמל 31975 ()2החוג לניהול משאבי טבע וסביבה אוניברסיטת חיפה ,הר הכרמל 31975 ( )3הגן הבוטני ,אוניברסיטת תל אביב ,רמת אביב ,תל אביב 69987 השריפה בדצמבר 2717פגעה ב 25,377-דונם מתוכם שטחים רבים שנפגעו בשריפות עבר .במהלך השנים 2779- 2717נערכו סקרי צומח וקרקע בכרמל ,כחלק מעבודת מחקר שעסקה בהשפעת שריפות חוזרות על קרקע וצומח (טסלר .)2712 ,מתוך אתרי המחקר של העבודה ,נפגעו בשריפה בדצמבר ,2717חמש חלקות מחקר באזור נחל ספונים ושלוחת לובים .לאור העובדה שאתרים אלו ,עברו שריפות חוזרות בעבר וקיימים בכולם נתונים טרם השריפה האחרונה ,עלתה החשיבות להמשך מעקב והבנת הדינאמיקה של התחדשות הצומח והקרקע לאחר שריפות חוזרות. מטרת המחקר :בחינת ההשפעה של שריפת 2717על הרכב חברת הצומח ,צורות החיים וכיסוי הצומח באתרים שעברו שריפות חוזרות והשוואת תוצאות אלו לסקרי שדה שנעשו טרם השריפה. שיטות עבודה )1 :סקרי שדה נעשו בעונות האביב של 2779-2717באתרים שנשרפו בשריפות בשנים 1979ו- .2776סקר נוסף נעשה באביב 2711לאחר השריפה של דצמבר .2717בכל אחד מחמשת אתרים אלו נעשו 0 חתכי צומח לאורך 25מ' .בכל חתך נבדק כיסוי הצומח ומין הצמח )2 ,עיבוד סטטיסטי לנתונים באמצעות תוכנת 19 SPSSותוכנת .8.5 EstimateS ממצאים ראשוניים המשווים את תוצאות עושר המינים לפני ואחרי השריפה האחרונה ,מלמדים על דינאמיקות התחדשות שונה בין האתרים :באזורים שעברו שריפות חוזרות ופרק הזמן מאז השריפה האחרונה היה קצר (0 שנים) יש ירידה דרמטית במספר המינים (שריפות 2776ו .)2717-באזורים שעברו שריפות חוזרות ופרק הזמן מאז השריפה האחרונה היה ארוך ( 21שנה) יש עליה במספר המינים (שריפות 1979ו .)2717 -התהליך קשור ככל הנראה ליכולת השתקמות טובה יותר של תא שטח שעבר שריפה חוזרת בהפרעה בינונית ( 21שנה בין השריפות) ושהתבסס בו בעבר יער חדש ,בעוד שבתא שטח שעבר שריפה חוזרת בפרק זמן קצר ,לא הצליח להתבסס יער והמערכת כולה מופרת יותר. כיסוי הצומח חולק לשלוש קטגוריות )1( :עצים )2( ,שיחים ובני שיח )3( ,פוטנציאל עשבוני (חד שנתי/רב שנתי/ שטחי קרקע חשופים /גאופיטים /שטחים המכוסים חומר אורגני יבש; עפ"י פרבולוצקי ואחרים .)1996 ,הממצאים הראשוניים של כיסוי הצומח מראים על ירידה ברורה של הכיסוי לאחר השריפה של .2717בהשוואה של מהלכי ההתחדשות בין החלקות עצמן בעונה הראשונה לאחר השריפה ,לא נראו הבדלים באתרים השונים ,אולם אין מכך להסיק על מידת ההתחדשות בעתיד .החלוקה לצורות החיים מלמדת כי לאחר השריפה יש עליה בהופעת הגיאופיטים על חשבון בני השיח והשיחים .המגמות ניכרות בכל האתרים. הממצאים הראשונים מאפשרים לאפיין תהליכים מיידים לאחר השריפה בכרמל ולשפוך אור על תהליכי ההשתקמות הצפויים בכרמל בשנים הקרובות .המשך מעקב וניטור בשטחים אלו יאפשרו ללמוד על התהליכים לאורך זמן. מושב אקולוגיה מיקרוביאלית :חיידקים בשירות הסביבה עמידות לאנטיביוטיקה בקרקעות לא מופרות :מאגרים פוטנציאלים לעמידות לאנטיביוטיקה קלינית? 1 ג'ואאו גטיקה ,*2,1אדוארד יורקביץ' ,2אדי סיטרין 1המכון למדעי הקרקע ,המים והסביבה ,מרכז וולקני ,מנהל המחקר החקלאי 2המחלקה למחלות צמחים ומיקרוביולוגיה,הפקולטה למדעי החקלאות ,המזון ואיכות הסביבה האוניברסיטה עברית בירושלים. * [email protected] תרכובות אנטיביוטיות הינן ללא ספק הכימותרפיה המצליחה ביותר שפותחה במאה העשרים .עם זאת 67 ,שנה של שימוש נרחב בתרכובות אנטיביוטיות ברפואה ובחקלאות יצר עמידות נרחבת לאנטיביוטיקה ( antibiotic )resistance, ARהמאופיין בהשלכות קליניות עצומות .עד לאחרונה ,מרבית המחקרים בתחום ה AR-התמקדו בפתוגנים של האדם .עם זאת D’Costa et al (2006) ,הציגו גישה מהפכנית להבנת האבולוציה של ARבעזרת תיאוריית ה .resistome -היפותזה זו מניחה שהמקור של גנים רבים ל AR -בקליניקה ,הוא קרקעות וסביבות טבעיות אחרות ,אשר עוברות בהעברה אופקית ) (horizontal gene transfer, HGTלחיידקים קליניים .בגישה זו, האקולוגיה משחקת תפקיד משמעותי בכל הקשור בהבנת אבולוצית ה ,AR-ובייחוד בכל הקשור בחיפוש אסטרטגיות חדשות למיגור התפתחות של עמידויות חדשות. במחקר זה ,אנו בוחנים את השפעת הלחץ הסלקטיבי כתוצאה מחשיפה לאנטיביוטיקה על ARשל קרקע ואת היקף הresistome - בקרקעות טבעיות בעזרת ניסויי מיקרוקוסמוס ,קרקעות אופייניים מישראל והוואי נחשפו ל- ,ceftriaxoneאנטיביוטיקה דור שלישי ממשפחת ה( cephalosporins -אנטיביוטיקה )β-lactamבעל פעילות רחבה ונפוץ בטיפול בזיהומים .תגובת קהילת החיידקים נגד לחץ סלקטיבי נמדד על ידי שיטות תלויות בתרבית (בידוד של זנים עמידים ,פעילות ביוכימית של אוכלוסית חיידקים ,וכו') ושיטות בלתי תלויות בתרבית (ריצוף , ,metagenomicsוכו'). התוצאות מראות (I:חיידקי קרקע טבעית מתאפיינים ברמות גבוהות של (II , ARהשקיית קרקע עם ceftriaxone לא השפיעה משמעותית על הפעילות הביוכימית של חיידקים או בהרכב אוכלוסיית החיידקים ,ו (III -זוהו בקרקעות ותבדידים עמידים לאנטיביוטיקה ( ,)ceftriaxoneמספר גנים ממשפחת הextended spectrum β- (ESBL) - ,lactamaseהמוכרים בחיידקים קליניים רבים המוגדרים כ.multiresistant - עד כה ניתן להסיק שבקרקעות טבעיות קיימת עמידות טבעית חזקה לאנטיביוטיקה שאינה מושפעת מלחץ סלקטיבי. בנוסף ,חלק חשוב של חיידקי קרקע ,ובייחוד משפחת ה , Streptomyces-מכילים גנים לעמידות לאנטיביוטיקה הנפוצים בסביבה הקלינית .לבסוף ,המחקר הנוכחי מתמקד זיהוי ESBLsחדשים בעלי פוטנציאל ניוד גנטי ,אשר עשויים לייצג את הדור הבא של מנגנוני עמידות לאנטיביוטיקה בסביבה הקלינית. מין חדש של אצה ירוקית מקרומי קרקע מדבריים -שילוב חריג בין יכולת שרידות ייחודית ושיעורי שיא של גידול ופוטוסינתזה חיים טרבס ,ניר קרן ,יצחק אוהד ואהרון קפלן המחלקה למדעי הצמח והסביבה ,המכון למדעי החיים ע"ש אלכסנדר סילברמן ,האוניברסיטה העברית בירושלים. [email protected] האתגרים אשר מציבים בתי גידול קיצוניים בפני המינים המאכלסים אותם עשויים לסייע בזיהוי תכונות ייחודיות באלו המתמודדים איתם בהצלחה .לקרומי קרקע ביולוגיים במדבר תפקיד חשוב בהאטת תהליכי מידבור ובהשפעה על הרכב ומגוון המינים באחת מהסביבות הקשות ביותר לקיום חיים .הישרדות בבית גידול זה מצריכה התמודדות עם טמפרטורות קיצוניות ,מקיפאון בלילות חורף מסויימים ועד 67oCבקיץ ,עצמות הארה גבוהות במיוחד ,ומשרעת אוסמוטית רחבה שנעה מכמעט מים מזוקקים ועד יובש מוחלט וגבישי מלח בשכבות הקרום העליונות. אנו מאפיינים את המנגנונים המאפשרים לאצה אאוקריוטית ירוקית קטנה ,מהסוג ,Chlorellaאשר בודדה מקרומי קרקע במדבר בצפון מערב הנגב ,להתמודד עם תנאים קיצוניים אלו מחד ,ולהציג ,בחשיפה לתנאים אופטימליים ,את קצבי הגידול ושיעורי הפוטוסינתזה מהגבוהים שתועדו ,מאידך .שילוב בלתי שגרתי זה הוא מסקרן במיוח ד לאור עמידותה החריגה של אצה זו לפוטואינהיביציה גם תחת תנאי הארה חריפים החורגים מ ,3000 mole photons m-2 s-1-תוך שמירה על קצב פליטת חמצן גם אחרי שעתיים ויותר. שיעורי הפוטוסינתזה ,לצד היבטים מבניים מסויימים כגון צפיפות הממברנות הטילקואידיות במין ייחודי וחדש זה ,נתונים להשפעה ניכרת של תנאי הגידול ,כאשר האפיניות לפחמן אי-אורגני וצפיפות הממברנות הן גבוהות בהרבה בתאים שגדלו בריכוזי CO2נמוכים מאשר בכאלו שנחשפו לאצטט או לריכוזי CO2גבוהים במהלך גידולם .כמו כן ,אנו נמצאים בעיצומו של תהליך ריצוף של הגנום של מין Chlorellaזה .בכנס נציג ביתר פירוט את האמצעים אשר להערכתנו עומדים בבסיס הסגולות הייחודיות של אורגניזם זה ויכולתו להתמודד עם תנאי סביבה קיצוניים. שינויים בהרכב חברה בקטריאלית בקרקע בעקבות חשיפה אקוטית וכרונית להפרעה אנושית. 1 סמי פרנק ,1,2טל בן משה ,3ישי דרור ,3בריאן ברקוביץ ,3יצחק הדר 2ודרור מינץ 1המכון למדעי הקרקע ,המים והסביבה ,מינהל המחקר החקלאי ,מרכז וולקני 2המחלקה למחלות צמחים ומיקרוביולוגיה ,הפקולטה לחקלאות ,מזון וסביבה ע"ש ר"ה סמית ,האוניברסיטה העברית 3המחלקה לחקר מדעי הסביבה והאנרגיה ,מכון ויצמן למדע דוא"ל להתקשרות[email protected] : חברת הבקטריות בקרקע אחראית על מגוון רחב מאוד של פעילויות בעלות חשיבות הן לסביבה והן לאדם .פעילויות אלו כוללות ,בין השאר ,מינרליזציה ומחזור חומרים ,פירוק רעלים ,הגנה על צמחים ממחלות והזנת הצמח .לכן, חברת חיידקים פעילה ובעלת מגוון ועושר מינים הינה הכרחית לבריאות ופוריות הקרקע. שינוי בהרכב המינים של חברת הבקטריות בקרקע הינו דבר שכיח וטבעי ,המתרחש בקרקעות רבות הן על בסיס עונתי והן בעקבות השפעה אנושית .שינויים אלו הם תהליכי התאמה של הרכב המינים לתנאים הכימיים ,פיזיקליים וביולוגים השוררים בבתי הגידול .למרות הדינ מיות הטבעית במערכת זו ישנם אירועים חריגים אשר גורמים לחברה להשתנות ולמערכת לפגיעה בתפקוד .אירועים אלו יחשבו כהפרעה ויכולים להיות קצרי מועד וחזקים (אקוטיים) ,או מתמשכים אך חלשים (כרוניים) .בעבודה זו תוצג תגובת חברות החיידקים לשני סוגי ההפרעות. לבחינת התגובה האקוטית נחשפו קרקעות ,חד פעמית ,לננו-חלקיקי נחושת מחומצנת ( )CuOבשני ריכוזים0.1% , w/wו .1%-בסדרת ניסויים נוספת נבדקו חברות חיידקים בקרקעות מושקות קולחים למשך מספר שנים כהפרעה כרונית .ההשפעות על חברות החיידקים נבדקו הן בכלים מולקולרים ,אשר בעזרתם ניתן לאפיין את הרכב החברה, והן בשיטות אנזימטיות אשר בעזרתן ניתן לכמת את פעילות החברה. בחשיפה אקוטית למזהם CuOניתן היה לראות כי לריכוזו הייתה משמעות מכרעת בתגובת החברה כאשר בריכוז 1% w/wחלה ירידה ניכרת במספר החיידקים לגרם קרקע ,במגוון המינים וכן ירידה משמעותית בפעילות .בניגוד לכך ,כאשר החברה נחשפה לריכוז בינוני 0.1% w/wלא הייתה ירידה במספר החיידקים ,נצפתה ירידה קלה בפעילות ועליה במגוון המינים .בנוסף ,לסוג הקרקע ,להרכב המינים ולעושרם בקרקע המקור חשיבות גדולה בתגובת החברה .באשר לחשיפה כרונית לקולחים ,ניתן לראות כי הרכב המינים משתנה לאורך עונת ההשקיה ,אך חוזר להרכב המקורי במהלך כל עונת גשמים .שינויים אלו מורים על רגישות זמנית אך יציבות ארוכת טווח להפרעה מסוג. לסיכום ,סוג הקרקע והרכב החברה הבקטריאלית בה קובעים את רמת ההפרעה אותה החברה יכולה לסבול ואת משך הזמן הנדרש על מנת לחזור להרכבה המקורי. מפילוספרת הזית לביו-דיזל 2,1 טל זלצר *3 ויורם גרשמן 1החוג לביולוגיה אבולוציונית וסביבתית ,אוניברסיטת חיפה 2הפקולטה להנדסת ביוטכנולוגיה ומזון ,טכניון 3החוג לביולוגיה וסביבה ,אוניברסיטת חיפה-אורנים *[email protected] צמחים ומיקרואורגניזמים מקיימים מערכות גומלין מורכבות ומעניינות .כך למשל חיים מיקרואורגניזמים רבים על ובקרבת השורשים (ריזוספרה) ,בתוך הצמח וגם על פני המשטחים החיצוניים באזור המשיק לאוויר (פילוספרה). משטחים אלו נתונים לתנודות בטמפרטורה ,שינויים בזמינות מים וקרינת UVבעצמה חזקה ,לכן מהווים בית גידול מאתגר .נכון להיום ,עיקר המחקר בתחום זה התמקד באיתור וניטור מינים פתוגניים לצמחים ולמידת הרכב חברת החיידקים בפילוספרה ,אך מבחינה ביוטכנולוגית בית גידול זה מהווה 'ארץ-בלתי-נודעת' .לכן ,יש עניין רב בחקר אוכלוסיה זאת ,כמקור פוטנציאלי לאנזימים בעלי עניין ביוטכנולוגי .אנו מנצלים את הפילוספרה כמקור לבידוד חיידקים מייצרי ליפאזות ,אנזימים הפועלים על הקשרים הקרבוקסיל-אסתריים של טריגליצרידים ומפרקים אותם לשלד הגליצרול ולשלוש שרשראות של חומצות שומן .לליפאזות שימושים רבים והן מהוות ,נכון להיום ,כ 3% - מנתח השוק של האנזימים התעשיתיים .שימוש מעניין במיוחד לליפאזות ,עם העלייה במודעות לצורך במקורות ברי קיימא לדלקים ,הוא לייצור ביודיזל .במהלך החודשים אוגוסט-נובמבר 2779בודדנו 53מינים של חיידקי פילוספרה מעץ הזית ומצאנו כי כ – 57%מחיידקים אלו מבטאים ליפאזות המפרקות טריגליצרידים בעלי חומצות שומן ארוכות. נמצא כי פרופורציית החיידקים הליפוליטיים על-גבי זיתים ,שבקוטיקולה שלהם קיימים טריגליצרידים ,הינה גבוהה באופן משמעותי מהמצופה ,מה שמדגיש את הקשר בין בית גידול והחיידקים המאכלסים אותו .בחיידקים מסוימים נמצא הליפאז כעמיד במיוחד לריכוזים גבוהים של מתנול ,מרכיב קריטי בייצור ביודיזל .החיידק שנמצא כמבטא ליפאז פעיל במיוחד בנוכחות מתנול (עד )67%זוהה כ .Pseudomonas stutzeri -הליפאז ,LipC ,מבוטא בממברנה של החיידק ,פעולה שלא תוארה עד היום בחיידק זה .בנוסף ,החלבון הינו הומולוגי לליפאזות הפעילות בנוכחות ממסים אורגניים .החלבון (יחד עם הצ'אפרון )lipHבודד ובוטא בחיידקי Escherichia coli DH5αוגם בחיידק הביטוי נשמרה פעילותו בריכוז מתנול גבוה .ממצאים אלו מחזקים את השערתנו שלמרות שהפילוספרה מהווה בית גידול מאתגר ,מגוון החיידקים בסביבה זו גדול ויכול להוות מקור לבידוד אנזימים תעשייתיים בכלל וליפאזות בפרט. מושב תהליכים אקולוגיים א-ביוטיים השפעת שריפה על קרקעות :תכונות פיסיקליות-כימיות ומגוון מיקרוביאלי מור שחר *¹אלכס פורמן ,²אסנת גילאור ¹ונעם ויסברוד¹ 1 המחלקה להידרולוגיה ומיקרוביולוגיה סביבתית ,מכון צוקרברג לחקר המים ,המכונים לחקר המדבר, אוניברסיטת בן גוריון בנגב. 2הפקולטה להנדסה אזרחית וסביבתית ,הטכניון ,חיפה. * [email protected] שריפות משפיעות רבות על המערכת האקולוגית של היער .השריפה גורמת לטמפרטורת הקרקע לעלות ,דבר המביא לשינוי במאפיינים הכימיים והפיסיקליים של הקרקע ובאוכלוסייה המיקרוביאלית בקרקע .שריפת הצמחייה בפרט והתכסית בכלל הופכת את הקרקע לחשופה יותר להשפעות השריפה והחום .התפלגות הטמפרטורה לעומק הקרקע תלויה בעוצמת השריפה ,במשך השריפה ,בתכולת הרטיבות ובתכונות הקרקע (לדוגמא תכולת מינרלים ונקבוביות) .מעבר החום אל פני השטח ומשם לעומק הקרקע עשוי לגרום לשינויים בתכונות ובתהליכים הפיסיקו- כימיים של הקרקע ולהשפיע על תהליכים מיקרוביאליים ועל המגוון המיקרוביאלי בקרקע. מטרתו של מחקר זה לכמת את התפשטות גל החום אל תוך פרופיל הקרקע כתוצאה משריפת יער ואת השפעת השינוי בטמפרטורה על התכונות הפיסיקו-כימיות והמגוון המיקרוביאלי בקרקע בתנאי חום ורטיבות שונים. מחקר זה מורכב מסדרת ניסויי מעבדה מבוקרים ויצירת מודל מעבר חום באמצעותו ניתן יהיה לחזות את השתנות הטמפרטורה לעומק הקרקע לאורך זמן עבור תכולות רטיבות וטמפרטורות פני שטח שונות .במקביל ,נבדקו דוגמאות קרקע שנלקחו מאזור הכרמל בשתי נקודות זמן בעקבות השריפה שהתרחשה בדצמבר .2717 מערכת הניסוי מורכבת מעמודת קרקע מבודדת שלעומקה מוקמו חיישני טמפרטורה ומעליה מוקם גוף חימום .הניסוי מדמה חימום פני הקרקע עקב שריפת יער עבור קרקעות בתכולות רטיבות שונות .בידוד העמודה מאפשר יצירת תנאים חד-מימדיים עבור מפל הטמפרטורה כתלות בעומק הקרקע. בנוסף לביצוע הניסויים נבנתה סימולציה נומרית בסביבת .MATLABהסימולציה פותרת נומרית את משוואות מעבר החום וכוילה בעזרת תוצאות הניסויים .הסימולציה מאפשרת חיזוי של פרופיל טמפרטורת הקרקע בעת שריפה בתנאי התחלה ושפה שונים ובכך עוזרת להבנה של השפעות השריפה על תכונות הקרקע ותהליכים המתרחשים בה. מתוצאות הניסויים ניתן לראות כי התפלגות החום בקרקע משפיעה באופן משמעותי על הסנטימטרים העליונים של פרופיל הקרקע .בקרקעות יבשות ההשפעה ניכרת בעומק של עד כ 0-ס"מ ובקרקעות בעלות תכולת רטיבות גבוהה יותר עד לכ 2-ס"מ .השפעה נמוכה יותר נראית עד לעומק של כ 15-ס"מ ,בשכבות הקרקע העמוקות יותר לא ניתן שינויים בתכונות הקרקע ובמגוון המיקרוביאלי צפויים רק בסנטימטרים העליונים של, בהתאם לכך.לראות שינוי .הקרקע Do Geomorphological Chronosequence Features affect Soil-Biotic Dynamics? Stanislav Pen-Mouratov1, Natalia Genzer1, Nosir Shukurov1,2, Josef Plakht3 and Yosef Steinberger1 1 The Mina & Everard Goodman Faculty of Life Sciences, Bar-Ilan University, Ramat-Gan 52900, Israel 2 Institute of Geology and Geophysics, Academy of Sciences, Tashkent 700041, Uzbekistan 3 Ramon Science Center, Jacob Blaustein Institutes for Desert Research, Ben-Gurion University of the Negev, P.O. Box 194, Mizpeh Ramon 80600, Israel [email protected] Numerous studies have been devoted to the physical–chemical weathering processes leading to the creation of unique soil formations with their own history that induce soil-biotic diversity. However, the extent to which unique geomorphic formations influence soil-biotic seasonal variation is not clear. Our aim was to define seasonal variations of soil biota in different-aged terraces of the Makhtesh Ramon anticline erosional cirque in southern Israel. Five erosional cirques of different sizes located in the central part of the Makhtesh Ramon crater were sampled seasonally for soil biotic composition: (1) the alluvium of a terrace of 48-60 Ka age, composed mainly of pebbles in the sandy matrix; (2) the alluvium of a terrace of 101-150 Ka age, composed mainly of interbedded pebbles and sandy-loamy layers, alternating with layers of buried calcic paleosol containing carbonate nodules; (3) coarse gravel dominates the composition of the alluvium of a terrace of 205-240 Ka age; and (4) terrace of 375-443 Ka age, consisting mainly of a well-rounded conglomerate interbedded with layers of well-cemented carbonate sand. The effect of Ramon Crater erosional fluvial terrace age exposed to long-term climatic changes during the late Pleistocene–early Holocene period, was found to affect soil free-living nematode density, composition, and trophic structure. The soil microbial community did not show significant differences between the terraces throughout the study period. השפעת לחות האוויר על פירוק נשר צמחי בעונה היבשה דניאל גליקסמן* וז'וזה גרינצוויג הפקולטה לחקלאות ,מזון וסביבה ,האוניברסיטה העברית בירושלים ,רחובות * [email protected] פירוקו של חומר צמחי מת מהווה חלק חשוב במחזורים הביוגיאוכימיים כגון מחזור הפחמן .לאור חשיבות הקשר בין שינויי אקלים למחזור הפחמן מוקדשים מאמצים לשפר את ההבנה של פירוק חומר צמחי וכימות תוצרי הפירוק כגון .CO2במהלך מאמצים אלו תוארו לאחרונה גורמים שלא היו ידועים עד כה ,המביאים לפירוק חומר צמחי ,וביניהם ספיחת לחות מן האוויר וקרינת השמש .ספיחת לחות הוכחה כבעלת חשיבות לפירוק נשר בסביבה ללא מים זמינים בעונת הקיץ הים תיכונית .ספיחת לחות הינה הגורם האחרון שהתגלה וחסר מידע רב על מנגנון הפעולה והאינטראקציה עם גורמים אחרים. מטרת עבודה זו היא איפיון הפירוק הנו בע מלחות האוויר בעונה היבשה ובירור המנגנון דרכו מתפרק הנשר .השערת המחקר הינה ששיעורי לחות האוויר הזמינים באקלים ים תיכוני מאפשרים פירוק מיקרוביאלי במהלך העונה היבשה. לשם כך הועמד ניסוי שקיות נשר בפארק הטבע רמת הנדיב שעל רכס הכרמל .שקיות הנשר המכילות נשר סטנדארטי (קש חיטה) ושקיות המכילות נשר מקומי הונחו תחת שלושה בתי גידול על מנת לבחון את השפעת המיקרואקלים על פירוק הנשר :שיחים ירוקי-עד ,שיחים נשירים ובשטח פתוח .לאורך הקיץ לפנות בוקר ובשיא היום (בצהריים) נמדדו שטפי CO2שנפלטו מהנשר באמצעות תא ייעודי המחובר ל.infrared gas analyzer - שיעורי הפירוק בשלושה חודשי קיץ הגיעו עד ל 10% -והיו תלויים באיכות הנשר .כך שנשר מקומי תחת שיח ירוק-עד בעל תכולת ליגנין גבוהה התפרק בשיעור הנמוך ביותר .הנשר הסטנדארטי התפרק בשיעור אחיד תחת בתי הגידול השונים .תוצאה זו מצביעה על כך שכא שר הקרינה נחסמת מתאפשר פירוק על ידי מנגנון חליפי כגון לחות האוויר. שיעורי המסה המיקרוביאלית בקיץ על גבי הנשר הייתה כמחצית מזו שנמדדה על גבי הנשר בחורף במהלך אירוע גשם .בנוסף ,שטפי ה CO2 -שנמדדו לפנות בוקר בקיץ היו במתאם גבוה עם תכולת הלחות בנשר והגיעו לחמישית משיעור השטפים שנמדדו בחורף תחת גשם .לאור שיעורי איבוד המסה ,הנוכחות הגבוהה של מיקרואורגניזמים ושטפי ה CO2 -שנמדדו לחות האוויר מסתמנת כמנגנון חשוב לפירוק נשר צמחי בעונה היבשה. בקרה ביוטית על מחזור הפחמן במערכות אקולוגיות יובשניות תחת שינויי אקלים 2 ז'וזה גרינצוויג ,1מרסלו שטרנברג 1פקולטה לחקלאות ,מזון וסביבה ,האוניברסיטה העברית בירושלים ,רחובות [email protected] 2פקולטה למדעי החיים ,אוניברסיטת תל אביב ,תל אביב מערכות אקולוגיות יובשניות מתאימות ללימוד ההשפעות הביוטיות על מחזור הפחמן ,בהתחשב בעובדה שהן מורכבות לרוב מפסיפס של בתי גידול השונים זה מזה מבחינת כיסוי צומח ,כגון שיחים וכתמים של צומח עשבוני בין השיחים .נשימת הקרקע היא החלק הגדול ביותר בנשימה המתקיימת במערכות אקולוגיות יובשניות ,ולפיכך במידה רבה היא זו היוצרת בקרה על מאזן הפחמן במערכות אלו .נשימת קרקע תחת שיחים היא גבוהה מאשר זו המתבצעת בכתמים של צומח עשבוני .לכן ,ירידת כיסוי השיחים עם עליית הצחיחות כתוצאה משינויי האקלים עשויה להוות גורם מרכזי בירידה בנשימת הקרקע ברמת המערכת האקולוגית .כיסוי השיחים בבתות של סירה קוצנית אכן ירדה באופן לינארי לאורך מפל צחיחות מצפון הארץ לדרומה ,וטיפולי יובש צמצמו את ביומסת השיחים בשני אתרים לאורך המפל .אולם ,פעילות ביולוגית ,כפי שנמדדה על ידי נשימת קרקע ברמת הכתם ,ירדה באופן לא-לינארי ובשיעור הולך וגובר לאורך מפל הצחיחות ,וירידה זו התרחשה בשיעור דומה מתחת לשיחים וביניהן .לפיכך ניתן להסיק כי הירידה בנשימת הקרקע ברמת המערכת האקולוגית בעקבות ירידה בכמות המשקעים נובעת בעיקר מירידה בפעילות הביולוגית ופחות מהשינויים היחסיים בסוגי הכתמים. בכתמים עשבוניים לאורך מפל הצחיחות ,הירידה במאגרי הפחמן האורגני תואמת לירידה אקספוננציאלית בייצור הביומסה ולירידה פחות ניכרת בפירוק הנשר הצמחי .דומה שבתנאים של התיבשות ,פוחת הייצור של חומר אורגני, אך חומר זה מתפרק בשיעור גבוה באופן יחסי .הרכב מיני הצמחים בכתמים עשבוניים השתנה לאורך מפל הצחיחות ,ויחד עם זה השתנו התכונות התפקודיות של הצמחים .תכולת החנקן בעלה עלתה ,בעוד שנמצאה ירידה בשטח הפנים של העלה עם העלייה בצחיחות והירידה בנשימת הקרקע ומאגרי הפחמן .יחד עם הירידה בזמינות המים ,יכולות מגמות אלו בתכונות התפקודיות להסביר את השיעור הגבוה באופן יחסי של פירוק הנשר הצמחי והירידה החדה ביצרנות בתנאים של התיבשות .לפיכך ,השפעות שינויי אקלים על תהליכים ביוגיאוכימיים ניתנים לתיאור על ידי שילוב של משתנים א-ביוטיים עם גורמים ביוטיים ,כגון ביומסה ,כיסוי ותכונות תפקודיות של צמחים. איפכא מסתברא :שינוי אקלים והשפעתו ,החיובית אולי ,על הצומח והחי בטבע ובחקלאות ,במדבר ובסף המדבר 2 יוסף גיל 1וניר שביב 1המכון למדעי החיים2 ,מכון רקח לפיזיקה האוניברסיטה העברית ,ירושלים 1 [email protected] אין עוררין על כך שרמת הפחמן הדו-חמצני באטמוספירה (פד"ח) עלתה מאז המהפכה התעשייתית מ 280 -ח"מ (לפי נפח) ל 385 -ח"מ היום וכנראה תגיע ל 600 -ח"מ לפני סוף המאה ,וכן שעליה זו היא תוצאה מפעילות האדם. נתוני ה IPCC -על עליית הטמפרטורה העולמית ב ,0.8oC-במשך 130השנים האחרונות ,אינם מהימנים ביותר, היות והם התקבלו ברובם מתחנות מטאורולוגיות שעברו תהליך עיור .אף על פי כן ,עדויות בלתי ישירות אחרות מגבהות עליה זו .חישובים אחרונים מראים שרק כמחצית מעליית הטמפרטורה נגרמה מהפד"ח. טענת ה IPCC -שרגישות הטמפרטורה הגלובלית הממוצעת להכפלת כמות הפד"ח תתבטא בעליה של בין 1.5ל- ,4.5oCהיא בניגוד לעדויות אמפיריות המראות שמספר זה הוא כ 1oC-בלבד .מסיבה זו העלייה בטמפרטורה בחמישים השנים הקרובות צפויה להיות מתונה. טענת ה IPCC -שהעלייה ב 0.8oC -היא "ללא תקדים ובוודאי תוצאה מפעילות האדם" ,איננה נכונה .בתקופות היסטוריות ישנן דוגמאות רבות של שינויי אקלים שבוודאי לא נגרמו מפעילות האדם .ידועים גורמים משתנים רבים המשפיעים על אקלים העולם ,כולל גורמים מהחלל. אם אמנם יהיו שינויי אקלים באזורנו ,המתבטאים בעליית טמפרטורה וירידה במשקעים ,מכל סיבה שהיא ,יהיו אמנם השלכות קשות על הביוטה; אולם עד עתה הדבר לא נמצא ,במובהקות סטטיסטית ,בנתונים המטאורולוגיים של עשרות השנים האחרונות .לאומת זאת ,אין ספק באשר לעליית הפד''ח. ניסויי מעבדה ושדה מראים שהעלייה בפד"ח בטווח שבין 280ל 600 -ח"מ עשויה להועיל מאוד לכ 80% -מצומח היבשה .הגידול הראשוני ( )Primary Productivityצפוי לעלות ,תצרוכת המים תקטן ,העמידות ליובש ,חום ומליחות יגדלו וכן קיבוע החנקן .השפעות אלו יורגשו במיוחד באזורים שחונים. APPLICATION OF WEATHER CLASSIFICATION IN AGRICULTURE Moshe Mandel Israel Meteorological Service, The Climatology Research and Documentation Division Weather definition varied since Aristotle (sec.3 BC), from an atmospheric state to: (i) cyclonic and anti-cyclonic circulation, (thermodynamics, water (ii) horizontal-vertical conservation, teleconnection, (iv) symmetry mass circulation, (iii) continuity, physical momentum principles conservation), (iv) and, (v) informational entropy. The applications of weather balances in Hydrology and Agriculture requires accurate weather assessment, this influencing their classification and their water balance. Thus, we introduce the rainfall input with respect to the weather, taking into account, that the long-range prediction of climate is not yet relevant for agriculture, given that none of last century continental droughts or floods were previously predicted. Rosenan and Stream (1972), showed that: (a) rainfall belong to upper and surface categories, and (b) their influence on soil moisture is different. This paper dealt with rain weather classification and their role of the soil moisture, of the complex terrains water cycle. The analysis concerns the daily rainfall related to radiation, air temperature and humidity, wind, evaporation and soil moisture from ECMWF (1954-2005) and (ii) NCEP-NCAR (1948-2008) representing Eastern Mediterranean (EM), or, other areas (Thailand, Turkey, China, Ethiopia, etc). Their daily data are used to estimate the summer and winter crops water balance, accordingly: The Radiation balance was estimated from global radiation and monthly albedo. The deep and surface runoffs were estimated either by hydrological measurements, either by NCEP.NCAR data, respectively, vs. terrain slope and daily rainfall. The actual evaporation was related to yesterday soil humidity (for each irrigated or not irrigated area) with respect to its potential evapotranspiration rate. The daily soil moisture was estimated by summing the yesterday moisture (SM t-1) to the daily water input, and subtracting the runoffs and the evapotranspiration. The results shows a reduction of water amounts for irrigated and non-irrigated crops, and the potential to increase with the same water the total production, without supplementary accessories to measure the soil humidity, or the weather elements.
