מורידי הגשם

בסוף דצמבר הוצב סופסוף השלט הרשמי בכניסה לתחנה למחקר השפעת שינוי אקלים על הצומח והקרקע. ביום זה פרופ' מרסלו שטרנברג, ראש המעבדה לאקולוגיה של צמחים בבית הספר למדעי הצמח ואבטחת מזון באוניברסיטת תל אביב, ועופר כהן, חוקר ומנהל המעבדה, פתחו בקבוק יין חגיגי והרימו כוסית נרגשת לרגל סיום הקמת מערך הניסוי בתחנה ותחילת הרצתו, הישג שרחוק מלהיות ברור מאליו, כפי שנבין בהמשך.

תחנת המחקר החדשה והייחודית הזאת ממוקמת הרחק מהמעבדה המסודרת של שטרנברג בקמפוס אוניברסיטת תל אביב: בסביבות מושב מטע שבלב הרי יהודה, עמוק בתוך הטבע הירוק והשקט, והיא מאפשרת מבט ייחודי אל השינויים והאתגרים שצופן העתיד למערכת האקולוגית הטבעית הים-תיכונית. הפרויקט ממומן על ידי משרד המדע וטכנולוגיה, תמיכת המסתיימת בשנה הבאה.

"בתחנה נבדקת השפעת שינוי האקלים על דינמיקה של מערכות טבעיות", מסביר שטרנברג, שמוביל את המחקר יחד עם ד"ר אלי צעדי ממכון וולקני, ד"ר אלי גרונר ממרכז ערבה, פרופ׳ ארנון קרניאלי מאוניברסיטת בן גוריון ופרופ׳ משה שחק מאוניברסיטת בן גוריון. "במחקר הנוכחי, שביצועו החל לפני שנה והניסיונות בו החלו לפני כמה שבועות לאחר הקמת מערך מחקר מורכב, נבדקים  רוב היבטי המערכת האקולוגית הכוללת את הקרקע, הצמחים, הפטריות, החיידקים והחרקים".

שטרנברג הקים את תחנת המחקר במטע לפני 18 שנה, אז היא היתה חלק מרשת של ארבע תחנות מחקר בנושא שינוי אקלים שנפרשו במקומות שונים בישראל. באותם ימים בחן שטרנברג שני תרחישים אפשריים של שינוי משטר הגשמים בעקבות שינוי האקלים הצפויים: תרחיש אחד חזה עלייה בכמויות הגשם (התופעה שגורמת, בין השאר, להצפות הכבדות שהתרחשו לאחרונה באירופה), ותרחיש הפוך חזה בצורת והפחתה בכמות הגשמים , שמתרחשת בדפוס  אירועי גשם מועטים וריבוי אירועי קיצון.

כיום אין למדענים ספק שהאפשרות השנייה היא זו שתאפיין את האזור שלנו בכלל ואת ישראל בפרט. במחקר הקודם מצא שטרנברג שגם אם כמות הגשמים השנתית פוחתת בשליש מהכמות הנוכחית לפרק זמן של תשע שנים רצופות – זה לא מזיז במיוחד לצמחייה הישראלית הקשוחה, שרגילה לכך שהאקלים המקומי מביא אתו מדי פעם שנות בצורת  קשות . עם זאת, התחזיות לעתיד צופות שההפחתה בכמויות ובמספר אירועי הגשם תהיה משמעותית הרבה יותר, והחורפים שלנו יכללו אירועי גשם בודדים בלבד שבהם תרד כשליש מכמות הגשמים שיורדת בחורף ממוצע כיום. לכן, בניסוי החדש שנפתח בתחנת המחקר מבקש שטרנברג לגלות כיצד המערכת תגיב לכך.

סככות צל-גשם הגדולות בעולם

את הצמחייה הטבעית הגדלה ב-40 הדונם של תחנת המחקר לא שתל אף אחד מלבד הטבע, אבל שטרנברג שולט היטב בתנאים שבהם מתפתחים הצמחים. הוא תיחם בשטח 20 חלקות שונות, כל אחת  בשטח 100 מ"ר (10 על 10 מטר(. בחלקות אלה נערכות הדמיות שונות למקרי בצורת. השיטה לדימויי בצורת היא הקמת קונסטרוקציה חסרת קירות ובעלת גג המפחית או מבטל לגמרי את ירידת גשם על החלקה. מי הגשם הטבעי מנוקזים מהגג למרזבים ומפונים אל מחוץ לחלקה. למתקנים האלה חידשנו את השם העברי "סככות צל-גשם" (rainout shelters) משמשים בשנים האחרונות חוקרים בעולם לדימוי אירועי בצורת. ברוב הניסויים בעולם נבנות סככות קטנות ממדים – לרוב 2 על 2 מטר בתחומים המייצגים צמחיה אחידה יחסית. "אצלנו יש מגוון רב מאוד בצומח והקרקע בשטחים קטנים, מה שהכריח אותנו להקים סככות צל-גשם שהן כנראה הגדולות ביותר שקיימות כיום בעולם", מתגאה שטרנברג.

בניסוי הנוכחי בתחנת מטע יש שלושה טיפוסים של סככות, שמדמים מצבים שונים של כמות גשם עתידית, ומצבים שונים של תדירות הגשם. סוג סככה אחד מדמה תרחיש של "בצורת רגילה": הגשם מופחת בשליש מהכמות השנתית, אך תדירות גשם הטבעית נשמרת.  הגג של הסככה הזו, המתפקדת בתחנת המחקר מזה 18 שנים, בנוי משורת מרזבים מיריעות פלסטיק שמנקזים כשליש מהגשם  מחוץ לסככה.

שני סוגי סככה נוספים נבנו בחודשים האחרונים והם מדמים מצב של "בצורת חמורה", בתדיריות גשם שונות. הסככות בנויות עם גג מלא המונע לחלוטין מהגשם להגיע אל האדמה, ומרזבים המובילים את המים החוצה, שמונעות לחלוטין מהגשם להגיע אל האדמה. הגשם בסככות אלה הוא "מלאכותי" – בסככות מותקנות ממטרות, ש"מורידות גשם" בתרחיש עתידי של בצורת קיצונית: 180 מילימטר בשנה בלבד – כלומר, שני-שליש פחות מממוצע הגשם השנתי הנוכחי. באחד מסוגי הסככה הללו יומטר  גשם מלאכותי תשע פעמים בכל חורף והאדמה תזכה ל-20 מילימטר בכל "אירוע גשם", ובסוג השני יומטר הגשם בשלושה אירועים בלבד, וכל אחד מהם יספק 60 מילימטר של מים חיוניים. השוני בין הטיפולים שנקבעו בניסוי אלו נובע מתרחישים שונים אשר בודקים את השפעות של שינוי בכמות המשקעים ובתפרוסת של הגשם בעונת הגידול.

בנוסף, כולל המחקר טיפוס רביעי – חלקות לא מחופות הזוכות למלוא הגשם שיורד כיום מן השמיים, ומשמשות כחלקות ביקורת.

היום שבו ביקרנו בתחנה היה יום "גשום". אמנם, השמיים שמעלינו היו נקיים מעננים, אבל החלקות שבהן מומטר גשם מלאכותי תשע פעמים בשנה, זכו למנה הקבועה שלהן באותו יום. בסך בכל יש כאן עשרים חלקות, חמש מכל טיפוס: חלק עומדות ושותקות – חמש חלקות הביקורת וחמש הסככות שמקבלות גשם טבעי מופחת. בעשר החלקות האחרות מזמזמות כעת טיפות הגשם המלאכותי. עופר מפעיל את הממטרות, והצלילים והריחות של המים המטפטפים משכיחים לרגע את העובדה שמחוץ לתחנה המחקר בכלל לא יורד עתה גשם על הרי יהודה.

"המציאות בחלקת המחקר במטע נשמעת לאקולוגים שחוקרים נושאים דומים באירופה כמו משהו הזוי", אומר שטרנברג. "שם יש להם עושר של שלושה-ארבעה מיני צמחים בממוצע לריבוע של מטר, ואילו לנו במטע יש בממוצע 21 מינים, ובחלקה אחת אפילו 34 מיני צמחים עשבוניים שונים במטר מרובע בודד". על פי שטרנברג, השונות הגבוהה הזו תקשה מאוד על איתור השפעת תנאי הבצורת בחלקות הניסוי. "אבל אם נצליח לקבוע שיטות דיגום יעילות ולפזר את מערך הטיפולים בתחנה באופן מושכל, נוכל לדייק ולענות על אחת השאלות החשובות ביותר: מה ישתנה בשנה השנייה והשלישית עם הפעלת משטר בצורת".

המחקר בתחנה נבדל מרוב המחקרים בתחום בכך שהוא פרוש על פני תקופת זמן ארוכה. "אחת הבעיות במחקרי שינוי האקלים היא העדר נתונים ארוכי טווח, ויש בכך צורך חיוני על מנת לבנות תרחיש מבוסס של כל מה שקורה בשטח", אומר שטרנברג. "בדרך כלל עורכים מחקרים במשך שלוש שנים, נגמר הכסף, סוגרים את הניסוי ואז מפרסמים את המאמר", מוסיף עופר. "מחקר שנמשך 15 שנה ויותר זה חתיכת פרויקט". "חבל שפרויקט כזה ארוך טווח וחשוב ברמה הלאומית ואפילו הבינלאומית לא יימשך בגלל חוסר מימון", מוסיף שטרנברג.

הצמחים לא פראיירים

הצמחייה האופיינית לתחנת המחקר היא של בתה ים-תיכונית, שאופיינית לאזור מזרח הים-התיכון שכוללת בעיקר שטחים עשבוניים מנוקשים בשיחים קטנים (שהבולט שבהם הוא הסירה הקוצנית) וביניהם מזדקרים עצי אלון מצוי מועטים. שטרנברג מסביר שקיים גיוון רב בקרקע שבתחנת המחקר: עומק הקרקע משתנה לאורך השטח, מאפיין שמשפיע על היכולת של שורשי הצמחים להתפשט ולקלוט אליהם מים וחומרי הזנה, על כמות המים שהקרקע יכולה לספוג לפני שהיא הופכת לרוויה ועל המהירות שבה הקרקע מתייבשת אחרי הגשמים. הסלעים הרבים שמנקדים את השטח תורמים גם הם לשונות המרחבית: כשגשם יורד על הסלעים האטומים הוא לא יכול לחלחל אל תוכם ולכן הוא נוטף מהם אל הצמחים שצמודים אליהם, שמקבלים כך השקיה נוספת – כך נוצרים הבדלים בכמויות המים הזמינים בפועל לצמחים סמוכים.

הצמחים שנחקרים בתחנה הם לא פראיירים. הם מפזרים את זרעיהם לא רק  במרחב – על פני הקרקע, אלא גם בזמן. במחקר קודם, שטרנברג העניק לדגימת קרקע מתחנת המחקר תנאים מושלמים לנביטת זרעים. הוא מצא שגם בתנאים אלה רק חלק מהזרעים שהיו בקרקע נבטו בשנה הראשונה, בעוד אחרים המתינו בתרדמת למשך עוד שנה או שתיים לפני שנבטו – כמעין ביטוח של הצמח למקרה שתגיע שנה מאתגרת, שבה יהיה קשה יותר לייצר זרעים. זהו סוג של התאמה לבצורת שכבר קיימת בשטח.

"באוניברסיטה חושבים שאנחנו משוגעים"

הקור השורר בעת הביקור תחנת המחקר נחלש מעט כשאנחנו עוצרים מתחת לעץ אלון גדול ושני החוקרים מוזגים מתוך תרמוס תה חם. אין ספק שהם מרגישים בבית בשטח הטבעי. "באוניברסיטה חושבים שאנחנו משוגעים", אומר עופר. "רוב החוקרים באוניברסיטה עובדים במעבדות שלהם", מוסיף שטרנברג. "בפקולטה האקדמית שבה אני נמצא, אנשים כמונו שעובדים בשדה הם מעטים ביותר".

הקמת מערך ייחודי כזה, בתנאי שטח, לא היתה קלה בכלל. "הקמנו את מערך הניסוי במשך חמישה חודשים מתישים ביותר", אומר עופר. שטרנברג נאלץ להשקיע כמויות גדולות של כסף, ומאמץ ארגוני ואישורי מהנדס על מנת לוודא שהסככות לא יעופו ברוחות החזקות המנשבות בהרי יהודה: רגלי הסככות הוצבו בתוך בורות עמוקים שנקדחו בסלע וחוזקו בבטון. כל התהליך היה צריך להתבצע באופן ידני, כי הסעת מכונות גדולות היתה פוגעת בצמחייה הטבעית ובניסוי כולו. "למרות מאמצים רבים לצמצם עלויות, התברר לנו בסוף כי ההקמה הייתה יקרה בהרבה מן הצפוי. ניסינו להעריך כמיטב יכולתנו מה זה יצריך, אבל אף אחד לא הקים דבר כזה בעבר", אומרים החוקרים.

פרסום

אתגר נוסף היא העובדה שהתחנה המטאורולוגית הקטנה שאוספת נתונים עבור הניסויים מושבתת כיום בגלל מחסור בתקציב ובחודשים האחרונים נאלץ שטרנברג להשתמש בגיבויים הידניים שלה: כדי למדוד  את כמויות הגשם שירדו, פותחים שני החוקרים, באמצעות מפתח צינורות, את מד הגשם הידני – מבחנה קטנה עם שנתות שאינה שונה בהרבה ממדי הגשם שהיינו מכינים ביסודי ושאם תינזק איסוף הנתונים ייפגע.

מי הזיז את הגדר שלי?

למחקר בשטח יש חסרונות נוספים: לעתים מטיילים חותכים את גדר תחנת המחקר כדי לקצר את הדרך אל המעיין הסמוך (שיבש ממים בקיץ, אגב), מוציאים חיישנים מהקרקע מסקרנות ופוגעים במערך הניסוי. התחנה נפגעה גם מגניבות: פאנלים סולאריים ששירתו את המחקר נגנבו, ולמרבה האירוניה, הגדר הקודמת שהוצבה על מנת למנוע גניבות נגנבה גם היא.

"תחנות מחקר המדמות באופן ניסויי תרחישי בצורת באמצעות סככות צל-גשם נדירות ביותר באזורנו. בכל ארצות המזרח הים התיכון וגם מעבר לכך לא קיימות תחנות מחקר דומות. הקרובות ביותר המוכרות לי מצויות ביוון ובסין", אומר שטרנברג. "המדענית הסינית המרכזת את המחקר היתה אורחת המעבדה שלי במסגרת הוועידה השנתית למדע ולסביבה 2018, שבה הוקדש מושב מיוחד למחקרים דומים".

"המאמץ רחוק מלהסתיים" אומר שטרנברג, "השנה הבאה היא השנה האחרונה של מימון המחקר הנוכחי", ועל מנת שהוא יימשך דרוש מקור מימון חדש, ובזה אני משקיע עכשיו לפני שיהיה מאוחר. אין ספק כי הידע שיופק  מתחנת המחקר במטע חיוני בכדי להמשיך ולהבין מה יקרה פה לטבע בעתיד הקרוב, עם התקדמות השינוי האקלימי הצפוי.

הגשם המלאכותי בסככות הניסוי של מטע לא מפסיק לרדת, גם כשאנחנו משאירים את ההרים השלווים מכוסי הצמחייה הירוקה מאחורינו. איך ההרים האלה ייראו בעתיד? כיצד תגיב הצמחייה הטבעית בישראל כששינוי האקלים באזורנו רק ילך ויחריף? המחקר שמתקיים בתחנה בהרי יהודה אמור לספק לנו את התשובות לשאלות אלו לפני שיהיה מאוחר מדי.

הכתבה הוכנה על ידי "זווית – סוכנות ידיעות למדע ולסביבה ".