מחקרים

את המחקר יזמה הדוקטורנטית רימה גנאים מהחוג ללימודי סביבה, שחוקרת פלסטיק מתכלה בהנחייתו של פרופ׳ אלכסנדר גולברג מבית הספר לסביבה ולמדעי כדור הארץ ע"ש פורטר, ובשיתוף פעולה עם פרופ׳ מיכאל גוזין וד״ר ג׳אגאדיש דאס מבית הספר לכימיה בפקולטה למדעים מדויקים ע"ש ריימונד ובברלי סאקלר. שותפים נוספים למחקר הם הדוקטורנטים נביל גנאים ורזאן יונס, שניהם מהמרכז למו"פ אזורי-המשולש בכפר קרע ומאוניברסיטת תל אביב.

"הפסולת החקלאית במדינת ישראל לבדה עשויה להגיע למסות עצומות של מיליוני טונות בשנה. אנחנו מדברים על הפרשות של בעלי חיים, פגרים מתעשיית הבשר, הביצים ותעשיות נוספות, פסולת צמחית ופסולת שנוצרת מבתי בד. כל אלה יחד מייצרים שלל מפגעים שהיינו שמחים להימנע מהם ולכל הפחות לצמצם אותם", מסבירה רימה גנאים.

לדבריה, בפסולת שנוצרת בתעשייה החקלאית ישנו סוכר בשם מניטול, אשר משמש לעתים רבות כממתיק מלאכותי וגם מצוי לעיתים בתרופות. מתברר שכאשר מגדלים חיידק בשם C.ampihlecti על פני מצע המניטול, נוצר בתהליך ביוסינתטי פולימר בשם PHB, וזהו חומר מתכלה שקל יחסית לטפל בו. החיידק בודד מאצה ימית בשם אולבה (ידועה גם כחסה ימית), בעוד המניטול עצמו (שקיים באופן טבעי בפסולת החקלאית), מוצה בניסוי מתוך עלים טבעיים.

"מבחינה כימית, מטרת התהליך הסינתטי שביצענו היא לדמות את השיטה המוצעת. ראשית, מיצינו את המניטול מתוך עלי סלרי ועלי זית, ויצרנו נוזל עתיר בחומר זה. בתוך הנוזל גידלנו תרבית חיידקית. לאחר מכן מיצינו את הפולימר הביולוגי מהתרבית החיידקית על ידי המסה בממס אורגני 'ירוק' ייחודי. אנליזה ספקטרוסקופית שביצענו במעבדה, הוכיחה שאכן זהו ה-PHB המיוחל", מוסיפה גנאים.

יותר ירוק בפחות כסף

המגבלה המרכזית שקיימת כיום בכל הקשור להפקה של PHB בכמויות גדולות היא עלות הייצור הגבוהה. מלבד זאת, חלק מהתהליכים היעילים יחסית שנהוגים בעולם אינם ידידותיים לסביבה. פרופ' גולברג מסביר  שבנוסף ליעילותה, השיטה החדשה עתידה לתת מענה לשני חסרונות מרכזיים אלה: היא תפחית באופן דרמטי את עלויות הייצור ובזכות השימוש בממס הטבעי הייחודי בתהליך, היא נחשבת ל'ירוקה'.

"מבחינתנו, יש כאן אמירה משמעותית לפיה חייבים לייצר חומרי גלם חדשים מפסולת ככל הניתן. חשוב מאוד להדגיש שהפתרון שמפחית את הזיהום לא יבוא רק משימוש בפולימרים מתכלים, אלא גם באמצעות צמצום צריכת פלסטיק על ידי כל אחד ואחת מאיתנו. כאן אנחנו מדגישים שניתן גם להפחית פסולת וגם ליצור פולימרים מתכלים שימושיים בתהליך שאיננו מזיק לסביבה", מסכמים פרופ' גולברג ופרופ' גוזין.

המחקר נערך בהנחיית פרופ' יוסי יובל, ראש בית הספר סגול למדעי המוח וחוקר בבית הספר לזואולוגיה בפקולטה למדעי החיים ע"ש ג'ורג' ס' וייז, ומוזיאון הטבע ע"ש שטיינהרדט באוניברסיטת תל אביב. את המחקר הוביל הדוקטורנט עופרי איתן בשת"פ עם ד"ר מאיה ויינברג, ד"ר סשה דנילוביץ' ורעות אסא, גם הם מאוניברסיטת תל-אביב, ויובל ברקאי צלם הטבע העירוני. המחקר התפרסם לאחרונה בכתב העת Current Biology.

לדברי החוקרים, ככלל עטלפים פעילים בעיקר בלילה והאקולוקציה היא הכלי שבאמצעותו הם מנווטים את דרכם בשעות החשכה. עם זאת, לטענתם בשנים האחרונות ישנה תופעה הולכת וגוברת במדינת ישראל, בעיקר בתל אביב (אבל גם בערים אחרות), שבמסגרתה עטלפי פירות (עטלף הפירות המצרי), מעופפים להנאתם גם במהלך היום. במחקר הנוכחי ביקשו החוקרים לבחון מה קורה כאשר העטלפים פעילים במהלך היום, והאם גם בתנאי ראות טובים הם נעזרים בחוש הייחודי.

במסגרת המחקר, בדקו החוקרים לראשונה בעולם את הפעילות וההתנהגות של עטלף הפירות במהלך היום. המחקר בוצע בעזרת צילום והקלטת אודיו של פעילות עטלפים ביום בשלושה מצבים שונים: בבוקר, כשהם יוצאים לפעילות ברחבי תל אביב, בהמשך היום, כשהם משחרים בעצי שקמה בתל-אביב, וכן כשהם שותים מים מבריכה מלאכותית. נמצא שבכל אחד מהמצבים האלה, העטלפים השתמשו באקולוקציה.

רואים ושומעים כדי להתמצא

"השווינו בין נחיתות לתעופה בין העצים וגילינו שלקראת הנחיתה העטלפים מגבירים את קצב הקריאות שלהם וזאת כדי לאכן את ההדים מהסביבה", מסביר עופרי איתן. "בנוסף, זיהינו שגם בבריכות המים העטלפים הגבירו את קצב הקריאות לקראת המגע עם המים והפחיתו אותן (ואף לעיתים הפסיקו לגמרי), לאחר שיצאו מהמים לשטח פתוח. מנגד, היו מקרים שהעטלפים יצאו מהמים ומולם ניצב קיר וגם במקרים אלו הם חזרו לעשות אקולוקציה, כך שכל התוצאות שלנו מראות שעטלפי הפירות עושים שימוש פונקציונלי במנגנון הייחודי".

"התוצאות שלנו חד משמעיות ומראות שעטלפי הפירות עושים שימוש תדיר באקולוקציה גם במשך היום כשהראות היא טובה. להערכתנו, הדבר נובע מכך שהאקולוקציה מאפשרת לעטלפים לערוך מדידה מדויקת יותר של מרחקים בין עצמים בסביבה, ושהם מחברים במוחם את המידע הראייתי ביחד עם המידע השמיעתי. המחקר למעשה מראה כמה חשובה אינטגרציה בין חושים שונים, בדיוק כמו שאנחנו, בני האדם, מחברים מידע ראייתי ומידע שמיעתי, למשל כשאנחנו חוצים כביש", מסכם פרופ' יוסי יובל.

המחקר נערך בהובלת ד"ר אינס צוקר מבית הספר להנדסה מכנית בפקולטה להנדסה ע"ש איבי ואלדר פליישמן, ומביה"ס לסביבה ולמדעי כדור הארץ ע"ש פורטר בפקולטה למדעים מדויקים ע"ש ריימונד ובברלי סאקלר, ביחד עם הדוקטורנט אנדריי איתן רובין. המחקר פורסם לאחרונה בכתב העת היוקרתי Chemosphere.

במסגרת המחקר, בחנו החוקרים את כל התהליך שעובר המיקרופלסטיק, החל מהאינטראקציות שהוא מקיים עם מזהמים סביבתיים ועד לשחרור המזהמים ויצירת רעילות מוגברת. הם מצאו כי הספיחה של אותם מזהמים אורגניים על גבי המיקרופלסטיק מגבירה את הרעילות פי 10 וכן עשויה להביא לפגיעה קשה בבני האדם שיחשפו למזון ושתייה מזוהמים.

"במחקר זה הראינו שאפילו ריכוזים מאוד נמוכים של מזהמים סביבתיים, שאינם רעילים לאדם, הופכים לכאלה כאשר הם ספוחים על המיקרופלסטיק. הסיבה לכך היא שהמיקרופלסטיק מהווה מעין מגנט למזהמים סביבתיים, מרכז אותם על גבו, 'מסיע' אותם דרך מערכת העיכול שלנו, ומשחרר אותם בצורה מרוכזת באזורים מסוימים, ובכך גורם לרעילות מוגברת", מסבירה ד"ר צוקר.

"הצלחנו להראות לראשונה 'מסלול חיים' שלם של המיקרופלסטיק, מרגע השחרור שלו לסביבה, דרך ספיחה של מזהמים סביבתיים ועד לרעילות מוגברת באדם", מוסיף הדוקטורנט אנדריי איתן רובין. "כמויות הפסולת המושלכות לאוקיינוס מדי שנה הן עצומות. הדוגמה המוכרת ביותר היא 'אי הפלסטיק' באוקיינוס השקט, ששטחו גדול פי 80 משטחה של מדינת ישראל. אבל לא מדובר רק בבעיה מרוחקת. נתונים מראים כי חופי ישראל הם בין המזוהמים ביותר בפסולת מיקרופלסטיק. לכל אחד מחלקיקי המיקרופלסטיק שמופרשים באזורים הללו יש פוטנציאל נזק אדיר, שכן הם משמשים כפלטפורמה יעילה ויציבה לכל מזהם שיזדמן בדרכן להגיע אל החי והצומח שנמצא אי שם ביבשה".

^{מימין לשמאל: ד"ר עמית קומאר-סארקאר, ד"ר אינס צוקר והדוקטורנט אנדריי איתן רובין}

סכנה מוחשית ומיידית

"גילינו כי באופן מפתיע למדי, שיכולת הספיחה של חלקיק מיקרופלסטיק מחומצן (התצורה של המיקרופלסטיק לאחר שעבר בלייה סביבתית), גבוהה משמעותית מחלקיק שאינו מחומצן. לאחר הטעינה של המיקרופלסטיק במזהמים הסביבתיים באמצעות מזון ומים מזוהמים, החלקיק הטעון עשוי להגיע למערכת העיכול. שם הוא משחרר את הרעלים בסמיכות לתאים של מערכת העיכול, ובכך מגביר את הרעילות של חומרים אלו. זוהי תזכורת כואבת נוספת להשלכות החמורות של זיהום הסביבה הימית והיבשתית בפסולת תעשייתית מסוכנת, שלצערנו רוויה בפלסטיק בעשרות השנים האחרונות. הסכנות אינן תאורטיות אלא מוחשיות מאי-פעם. אמנם יש לכך מודעות רבה, אך הצעדים המניעתיים בשטח עוד רחוקים מלהטביע חותם משמעותי".

המחקר חסר התקדים בהיקפו נערך בהובלת פרופ' רן ברקאי וד"ר מיקי בן-דור מהחוג לארכיאולוגיה ותרבויות המזרח הקדום, פרופ' שי מאירי מבית הספר לזואולוגיה וממוזיאון הטבע ע"ד שטיינהרדט, וג'ייקוב דמביצר תלמיד מחקר של פרופ' ברקאי ופרופ' מאירי שהוביל את המחקר. המאמר פורסם בכתב העת היוקרתי Quaternary Science Review.

במסגרת המחקר, החוקרים ביצעו ניתוח סטטיסטי מקיף של נתונים על עצמות בעלי חיים מעשרות אתרים ארכיאולוגיים פרהיסטוריים בישראל ובסביבתה, ומצאו כי גודלם של בעלי החיים שסיפקו לאדם את מירב מזונו הלך ופחת בהדרגה – מפילי ענק שהיוו את עיקר בסיס התזונה לפני 1.5 מיליון שנה ועד לצבאים לפני כ-10,000 שנה. הממצאים, לטענתם, מציירים תמונה מאירת עיניים של האינטראקציה בין האדם לבעלי החיים בסביבתו לאורך מיליון וחצי השנים האחרונות.

ציד או שינויי אקלים?

פרופ' ברקאי מסביר כי ישנן שתי סוגיות עיקריות שמעסיקות את חוקרי הפרהיסטוריה בכל העולם: מה גרם להכחדות המוניות של בעלי חיים גדולים בעשרות ומאות אלפי השנים האחרונות – האם היה זה ציד-יתר בידי אדם, או אולי שינויי אקלים שפקדו את כדור הארץ? וכן, מה הניע את השינויים הגדולים – הן פיזיים והן תרבותיים - שעבר המין האנושי במהלך האבולוציה?

"לאור מחקרים קודמים, בנה הצוות שלנו השערה מקורית המקשרת בין שתי הסוגיות: אנו סבורים שבעלי חיים גדולים נכחדו בעקבות ציד-יתר בידי האדם, ושהשינוי בתזונה והצורך לצוד בעלי חיים שגודלם הלך וירד הם הגורם המניע בשינויים שעבר האדם." אומר פרופ' ברקאי. "במחקר הנוכחי ביקשנו לבחון את השערותינו לאור נתונים מחפירות שנערכו כאן באזורנו ומתייחסים לכמה מיני אדם לאורך תקופה ארוכה של 1.5 מיליון שנה."

פרופ' רן ברקאי

מוסיף ג'ייקוב דמביצר: "האזור בו אנו חיים, המכונה דרום הלבנט (ישראל, הרשות הפלסטינית, דרום מערב סוריה, ירדן, ולבנון) נחשב למעין 'מעבדה ארכיאולוגית', מכיוון שהוא עשיר מאוד בממצאים פרהיסטוריים מתקופה ארוכה במיוחד, ומספק מסד נתונים שאין באף מקום אחר בעולם. חפירות שהחלו כאן כבר לפני כ-150 שנה העלו עדויות לנוכחותם של בני אדם קדומים החל מההומו ארקטוס שהגיע לכאן לפני 1.5 מיליון שנה, דרך הניאנדרטלים שלא ברור מתי הגיעו, אך נעלמו מהאזור לפני כ-45,000 שנה, ועד אדם המודרני (כלומר אנחנו) שבא מאפריקה בכמה גלים, הראשון כנראה לפני כ-180,000 שנה."

במסגרת המחקר אספו החוקרים את כל הנתונים הקיימים בספרות אודות עצמות בעלי חיים שנמצאו באתרים ארכיאולוגיים מתוארכים באזור דרום הלבנט, מרביתם בישראל. החפירות, שבוצעו משנת 1932 ועד היום, סיפקו רצף ייחודי ברמה עולמית של ממצאים ממיני אדם שונים, על פני תקופה של 1.5 מיליון שנה. חלק מהאתרים כללו מספר שכבות מתקופות שונות, לעתים בפער של אלפי שנים בין שכבה לשכבה, ובסך הכול נכללו במחקר 133 שכבות מ-58 אתרים פרהיסטוריים, בהן זוהו אלפי שרידי עצמות של 83 מיני בעלי חיים. לאחר מכן חישבו החוקרים את הגודל הממוצע של בעלי החיים שעצמותיהם נמצאו בכל שכבה בכל אתר.

פרופ' מאירי מציין כי "בניגוד למחקרים אחרים, שהתבוננו בגודל בעלי החיים על פני טווחי זמן קצרים הרבה יותר, מחקר זה עקב אחר שינויים ברזולוציה גבוהה לאורך זמן רב. התוצאות היו מאירות עיניים: נצפתה ירידה מתמשכת ומשמעותית מאוד בגודל בעלי החיים שניצודו לאורך 1.5 מיליון שנה. כך לדוגמה, שליש מהעצמות שהותיר אחריו ההומו ארקטוס באתרים מוקדמים מאד, מלפני  כמיליון שנים, השתייכו לפילים ששקלו עד 13 טון – יותר מכפול מהפיל האפריקאי של ימינו – וסיפקו לאדם כ-90% ממזונו. המשקל הממוצע של בעלי החיים שצד האדם באותה עת היה שלושה טון. למעשה, עד לפני כחצי מיליון שנה נמצאו עצמות פילים כמעט בכל האתרים.

החל מ-400,000 שנה לפני זמננו, תקופה בה חיו כאן אבותיהם הקדומים של הניאנדרטלים וההומו ספיינס, היוו איילים את רוב בעלי החיים הניצודים, אך לצד שרידיהם נחשפו גם עצמות של בעלי חיים גדולים שמשקלם קרוב לטון, כמו בקר בר וסוסים. ולבסוף, באתרים של האדם המודרני, החל מ-50,000 שנה לפני זמננו, מהוות עצמות הצבאים – בעל חיים שמשקלו כ-30-20 ק"ג בלבד, כ-70% מהממצאים. שאר הממצאים באתרים מאוחרים אלה מורכבים מעצמות יחמורים (כ-20%) ולצידן שרידים של בעלי חיים קטנים יותר כמו ארנבות וצבים."

לשינויי האקלים הייתה השפעה מזערית

ג'ייקוב דמביצר: "השאלה הבאה ששאלנו היא מה גרם להיעלמותם של בעלי החיים הגדולים. תיאוריה נפוצה טוענת שהכחדת בעלי חיים נגרמה בעיקר על ידי שינויי אקלים, וכדי לבחון זאת אספנו נתוני אקלים שכיסו את התקופה כולה. חלקם קבעו את הטמפרטורה בתקופות שונות על פי רמתו של האיזוטופ חמצן 18. אחרים בחנו ערכי פחמן 13 שנלקחו ממערת שורק המקומית, המעידים על כמות המשקעים וסוגי הצמחייה – כלומר על הסביבה בה חיו בני האדם בכל תקופה. בדרך זו כיסינו מחזורי תקופות קרח ותקופות בין-קרחוניות רבות. מגוון ניתוחים סטטיסטיים שהשוו בין גודל בעלי החיים לבין האקלים, המשקעים והסביבה בכל תקופה, העלה שלאקלים ולשינויי האקלים הייתה השפעה מזערית, אם בכלל, על היכחדות בעלי החיים.

לדברי ד"ר בן-דור, "הממצאים מאפשרים לנו להעלות השערה מרתקת על התפתחות המין האנושי: בני האדם העדיפו תמיד לצוד את החיות הגדולות ביותר בסביבתם, עד שנכחדו או שמספרן ירד לרמה שאילצה את בני האדם לעבור לבעלי החיים הבאים בתור בגודלם. כתוצאה מכך, כל מין אנושי חדש שהופיע באזורנו נאלץ לצוד מיני בעלי חיים קטנים יותר מקודמו, כדי להשיג את אותה כמות מזון. לשם כך נדרש כל מין אנושי לפתח טכנולוגיות חדשניות ויעילות יותר. כך לדוגמה, ההומו ארקטוס הסתפק בחניתות כדי לתקוף פילים מטווח קצר , ואילו האדם המודרני פיתח חץ וקשת כדי לפגוע מרחוק בצבאים הזריזים שברחו מפניו."

פגיעה סביבתית משחר האנושות

מסכם פרופ' ברקאי: "אנו סבורים שהמודל שלנו רלוונטי לתרבות האנושית בכל מקום בעולם, וטוענים לראשונה שהירידה בגודל בעלי החיים היא היא הגורם המניע מאחורי השתכללות הטכנולוגיה האנושית. בסופו של דבר, יתכן שלפני כ-10,000 שנה באזורנו, בעלי החיים היו קטנים או נדירים מכדי לספק לאדם את מזונו, וייתכן שהדבר קשור להופעת החקלאות. בנוסף איששנו את ההשערה שהאדם הוא שגרם להיכחדות בעלי החיים הגדולים, ובמובן זה הוא שוב ושוב 'כרת את הענף שעליו הוא ישב'. ניתן להסיק, אם כן, שמאז ראשית ימי האדם אנו מחריבים את סביבתנו. עם זאת, מסתבר שהמין האנושי בתחכומו מוצא פתרונות לבעיות שהוא עצמו יצר - מחץ וקשת שאפשרו ציד מרחוק ועד למהפכה החקלאית, בעוד הסביבה תמיד משלמת את המחיר."