מבוא

השפעת חומציות על אלמוגים

מעובד מתוך: מאור לנדאו ק., פרדה פ., גופרדו ס., דובינסקי צ. ולוי א. (2014). השפעות החמצת האוקיינוסים וההתחממות העולמית על אלמוג ים תיכוני. אקולוגיה וסביבה, 5(1), עמ' 53-57.

עלייה בריכוז הפחמן הדו-חמצני (CO₂) באטמוספרה משנה את ההרכב הכימי של האוקיינוסים, תופעה הידועה בשם: "החמצת אוקיינוסים". כמו כן, עלייה בריכוז הפחמן הדו-חמצני מובילה להתחממות עולמית ולעלייה בטמפרטורה של פני הים. במהלך העשורים האחרונים תועדה עלייה של כ- 0.4-0.3 מעלות צלזיוס בממוצע השנתי של טמפרטורת פני הים, ומדענים חוזים עלייה נוספת של כ- 4 מעלות לפחות עד סוף המאה. ערך ההגבה (pH) של האוקיינוסים כיום עומד על כ- 8.1. ערך זה נמוך ב-0.1 יחידות מערך ההגבה טרום המהפכה התעשייתית, כלומר המים חומציים יותר משהיו, ועד 2100 הוא צפוי לרדת ב- 0.4-0.3 יחידות נוספות.

באזורים ממוזגים, כדוגמת הים התיכון, צפויות ההשפעות הללו להיות קיצוניות יותר. הים התיכון מאופיין כ"אוקיינוס מיניאטורי", ומחקרים מצביעים על קצב התחממות גבוה עד פי שלושה לעומת אוקיינוסים אחרים. מחקרים מעריכים כי מאפייניו של הים התיכון תרמו להחמצת מימיו מאז המהפכה התעשייתית בכ-0.14 יחידות pH - החמצה המוערכת כגבוהה בהשוואה לממוצע העולמי.

שינויים אלה מעוררים חשש רב להישרדותם של אורגניזמים ימיים בעלי שלד חיצוני, ובפרט של אלמוגים, עקב התאמתם לטווח צר של תנאי טמפרטורה וחומציות של המים. במהלך העשורים האחרונים השפיעה ההתחממות העולמית בצורה חריפה על אלמוגים בכל מיני אוקיינוסים, וגרמה לאירועי הלבנה המוניים שתדירותם, היקפם הגאוגרפי ועוצמתם נמצאים במגמת עלייה, ופעמים רבות מסתיימים במות האלמוג. מעבר לכך, נמדדו קצבי השקעת שלד נמוכים באלמוגי אבן בתנאי החמצת האוקיינוסים.

חקר השפעות העלייה בטמפרטורת מי הים והחמצת האוקיינוסים על האלמוגים מהים התיכון נמצא בראשיתו, ושאלות רבות עודן פתוחות. במסגרת פרויקט שמממנת הקרן האירופית המכונה Coral Warm, בדקו החוקרים כיצד משפיעים שינויים בחומציות מי הים על האלמוג Balanophyllia europaea. זהו אלמוג בעל פוליפ יחיד, בצורת גליל, וקוטרו עד 20 מ"מ (איור 1). הוא מאופיין בסימביוזה עם אצות חד-תאיות שיתופיות בשם זואוקסנטלות החיות בתוכו (איור 2). B. europaea הוא אלמוג שאינו בונה שונית, אולם הוא נפוץ בבתי גידול סלעיים בים התיכון, וניתן למצוא אותו בצפיפות גבוהה של עד 100 פרטים ל-1 מ"ר. אלמוג זה הוא בעל חשיבות מרובה במארג האקולוגי בים התיכון.

כדי לבחון את ההשפעה של חומציות מי ים ועליית טמפרטורות, עקבו החוקרים אחר תמותת פוליפים של אלמוג B. europaea לאורך עונות השנה, ומדדו את היעילות הפוטוסינתטית של האצות הסימביונטיות שברקמות האלמוג כמדד לעקת חום באלמוגים.

הפעילות הבאה תבוצע באופן אישי. צרו עותק למסמך הפעילות באמצעות הקישור, וענו בו על השאלות המופיעות כאן ובפעילויות הבאות.

• 1. אילו שני גורמים א-ביוטיים באוקיינוסים צפויים להשתנות במאה הנוכחית?

  2. הים התיכון הוא ים כמעט סגור, ומקורות המים שלו מועטים יחסית. דרך פתחים צרים זורמים אל הים התיכון מי האוקיינוס האטלנטי, מי הים השחור ומעט מים מיַם סוף, ומחדשים את מימיו. (אחת ל-100-80 שנים "מתחלפים" מי הים התיכון). לים התיכון יש עוד מקורות מעטים. אלה הם הנהרות הגדולים: אברו (ספרד), רון (צרפת), פו (איטליה) והנילוס (מצרים), המזינים אותו במים מתוקים.

א. התבוננו במפה של האוקיינוסים בעולם והסבירו מדוע נקרא הים התיכון "אוקיינוס מיניאטורי"?

ב. הציעו שתי סיבות אפשריות לקצב ההתחממות הגבוה עד פי שלושה בים התיכון בהשוואה לאוקיינוסים אחרים.

4. צפו בסרטון והסבירו את הקשר בין עלייה בריכוז הפחמן הדו-חמצני באוויר לירידה ב-pH של האוקיינוסים.

5. מהי המהפכה התעשייתית וכיצד היא קשורה להחמצת האוקיינוסים?

6. פחמן דו-חמצני הוא גז המצוי באוויר ובמים. ריכוזו של גז מושפע משני תהליכים בעולם החי, באחד משמש פחמן דו-חמצני חומר גלם ובשני משמש פחמן דו-חמצני תוצר.

א. מהו התהליך בו משמש פחמן דו-חמצני חומר גלם? באילו יצורים חיים מתקיים תהליך זה?

ב. מהו התהליך בו נפלט פחמן דו-חמצני כתוצר? באילו יצורים חיים מתקיים תהליך זה?

7. לפניכם גרף המתאר את השינוי ב-pH של האוקיינוסים בשנים 1990-2010.

א. תארו את המגמות הנראות בגרף.

ב. מה יכולה להיות הסיבה לתנודות המחזוריות המופיעות בגרף?

ג. אילו ממגמות השינוי ב-pH, המופיעות בגרף, מושפע מפעילות אנושית? הסבר את הקשר בין הפעילות האנושית לשינוי ב- pH.

8. אחד מהגורמים המשפיעים על מסיסות של חומרים במים הוא טמפרטורת המים. ככל שטמפרטורת המים עולה כך מסיסות גז הפחמן הדו-חמצני במים יורדת.

א. באיזו עונה בשנה תצפו למצוא ריכוז גבוה יותר של פחמן דו-חמצני מומס במי הים?

ב. מה תהיה ההשפעה של ריכוז גבוה יותר של פחמן דו-חמצני מומס במי הים על ה-pH של האוקיינוסים?

9. הסרטון שלפניכם מתאר את ההשפעה של תוספת פחמן דו-חמצני על ה-pH של מים. צפו בסרטון וענו על השאלות הבאות:

א. מהו הגז שנפלט במהלך הנשיפה?

ב. ציינו מקור נוסף שבמהלך פעילותו נפלט גז זה.

ג. הסבירו את השינוי שחל ב- pH בעקבות פעולת הנשיפה.

10. הסרטון שלפניכם מתאר את ההשפעה של תמיסה חומצית על שלד חיצוני של רכיכה (צדף) הבנוי מסידן קרבונט.

א. תארו את ההשפעה של החומצה על הצדף.

ב. מה תהיה ההשפעה של השינוי בערך ההגבה (pH) של האוקיינוסים על אורגניזמים ימיים משקיעי שלד כמו סרטנים ואלמוגים?

11. המחקר המתואר במאמר זה מומן על ידי קרן אירופאית המכונה Coral Warm. מדוע חשוב למפרסמי המאמר לציין את הגופים המממנים את פעילותם?

לאחר שהכרתם את תופעת ההחמצה של האוקיינוסים, בפעילות הבאה תעמיקו מעט בנושא שונית האלמוגים - על האלמוגים