|
|
צומח, קרקע ומה שביניהם עם החוקרת יעל נבון
גורמים המשפיעים על תהליכי פירוק בשכבת הנשר הצמחי
בשכבה שבין הקרקע לצומח - על-פני הקרקע ומתחת לכיסוי הצומח, נמצאים שיירים של צמחים מתים וחלקי צמחים שנשרו (עלים, חלקי גבעולים וכו'). כל אלה יוצרים את שכבת הנשר הצמחי. בשכבה זו מצטברות גם הפרשות של בעלי-חיים ושיירים של בעלי חיים מתים. תהליך הפירוק (decomposition) של שכבה זו הוא אחד התהליכים החשובים ביותר בתפקודה של המערכת האקולוגית היבשתית: הוא התורם העיקרי לחומר אורגני בקרקע, והוא ממלא תפקיד חשוב במיחזור של חומרי ההזנה (הנוטריינטים) במערכת.
תהליך הפירוק קובע כמה חומרי הזנה משתחררים לקרקע בצורות הזמינות לקליטה על-ידי צמחים ומיקרואורגניזמים החיים בקרקע ומתי הם משתחררים. תהליך הפירוק מאפשר את הצמיחה, את היצרנות (ייצור ביומסה לאורך הזמן) ואת ההתפתחות של המערכת האקולוגית בכללותה. תהליך זה חשוב במיוחד במערכות בהן זמינות חומרי ההזנה מוגבלת, כמו במערכות האקולגיות האופיניות של אזור הים-התיכון.
אזור המחקר
|
שקיות נשר למעקב
אחר תהליכי הפירוק
|
מלכודת נשר ובה מצטבר
החומר הנושר לאורך זמן
|
משפך ברזלה – להפרדת
היצורים מתוך שכבת הנשר
|
|
רקע תאורטי
|
פירוק החומר הצמחי מהווה חולייה מקשרת חיונית למחזורי הפחמן והחנקן. בתהליך הפירוק, חומרים אורגניים מורכבים מתפרקים למרכיבים פשוטים – מינרלים (חומרים אנ-אורגניים), מים וגזים. תהליכי הפירוק מושפעים משלוש קבוצות של גורמים: התנאים האביוטיים (לחות, טמפרטורה, קרינה, תכונות הקרקע), איכות החומר המתפרק (ההרכב הכימי שלו) והרכב אוכלוסיות המפרקים (מיקרואורגניזמים ופאונה של הקרקע). גורמים אלה פועלים יחד, באופן משולב, ומשפיעים על התהליכים הפיסיקליים והכימיים של הפירוק.
מבין התנאים האביוטיים, המוכתבים ברובם על-ידי האקלים, ללחות הקרקע ולטמפרטורה ההשפעה העיקרית על תהליכי הפירוק. זמינות המים משפיעה על קצב הפירוק ושחרור חומרי ההזנה מהנשר ומשיירי בעלי החיים, בעיקר משום שהם נחוצים לפעילות האורגניזמים המפרקים.
בנוסף להשפעת גורמי הסביבה המקומיים, מושפע תהליך הפירוק במידה רבה מהרכבו של מצע הפירוק. מצע הפירוק מורכב ממגוון רב של חומרים, המסווגים לפי מידת עמידותם לפירוק. החומר הצמחי המת הוא המרכיב העיקרי במצע הפירוק, והוא משמש למעשה כמקור המזון הראשוני של אוכלוסיות המפרקים. לפיכך, הרכב מצע הפירוק ואיכותו נקבעים על פי ההרכב הכימי של החומר המתפרק וזה נקבע על ידי אופי חברת הצומח בבית הגידול הנתון.
הרכב אוכלוסיית המפרקים גם הוא אינו אחיד: הוא משתנה במהלך הפירוק בהתאם לשינויים הכימיים המתרחשים בחומר המתפרק. האורגניזמים המפרקים (decomposers) המשתתפים בתהליכי פירוק הנשר ושייריי בעלי החיים, משתייכים לרמות טרופיות שונות, ביניהן מיקרופאונה, מזופאונה ומקרופאונה.
למזופאונה ולמקרופאונה החיים בקרקע ובשכבת הנשר תפקיד חשוב בשלבים הראשונים של פירוק הנשר. עליהם נמנים, למשל, אקריות, נמטודות, טרמיטים, שלשולים וחרקים מסוימים. בעלי חיים אלה "מסיעים" את הנשר ומפזרים אותו על פני השטח, וכן מפרקים אותו לחלקים קטנים יותר. בכך הם תורמים לפירוק הפיסיקלי שלו. הפירוק לחלקים קטנים יותר (פרגמנטציה) מגדיל את שטח הפנים של הנשר ושיירי בעלי החיים. הגדלת שטח הפנים של מרכיבי הנשר מגדילה את הזמינות שלהם לפירוק על-ידי מיקרואורגניזמים.
המיקרואורגניזמים העיקריים הם חיידקים ופטריות, והם אחראים לפירוק הכימי הסופי של הנשר.
החיידקים חשובים לפירוק של חומר אורגני ומיחזור יסודות כגון פחמן, זרחן, חנקן וגופרית. הפטריות מסוגלות לפרק תרכובות אורגניות ורכיבים תאיים צמחיים קשי פירוק (תאית וליגנין). הפעילות המשולבת של האורגניזמים המשתתפים בפירוק הנשר והחומר האורגני בקרקע מסייעת במידה רבה לאיוורור ותיחוח הקרקע, לשיפור תכונותיה (בין השאר הגדלת כמות המים שהיא יכולה להחזיק) ולהגדלת מידת הפוריות שלה.
תרומתם של הגורמים השונים לתהליך הפירוק משתנה במערכות אקולוגיות שונות (למשל, בהשוואה בין המערכת האקולוגית של יער האורנים ובין המערכת האקולוגית של החורש), וכן בבתי גידול שונים השייכים לאותה מערכת אקולוגית (למשל, בהשוואה בין בית הגידול של השטח הפתוח בין השיחים הדומינטיים בחורש ובין בית הגידול שמתחת לשיחים אלה). איכות הנשר, תנאי המיקרואקלים באזור בית הגידול והרכב האוכלוסיות של האורגניזמים המפרקים משתנים בזמן ובמרחב. הרכב הצומח החד שנתי, למשל, משתנה עם חילופי העונות. בצמחיה הרב-שנתית חלים גם כן שינויים במבנה איברי הצמח ובמידת התפתחותם בעונות השנה השונות. קיימת הטרוגניות רבה בתנאי השטח ובפיזור הצמחים ובעלי החיים במרחב של בית הגידול.
שיח סבוך יוצר "אי של פוריות", תחתיו נוצרת שכבה עבה של נשר ומצטבר חומר אורגני רב, המושך אליו מפרקים. באזורים דלילים בצומח לעומת זאת, הקרינה חזקה, הקרקע יבשה יותר ויש רק מעט חומר אורגני ואורגניזמים מפרקים, לכן תהליכי הפירוק איטיים יותר.
נוף הצומח המאפיין את אזור המחקר בפארק רמת הנדיב מגוון ביותר, וכולל צמחייה עשבונית חד-שנתית בינות ל"טלאים" של צומח רב-שנתי מעוצה. על הצומח המעוצה נמנים עצים כגון אורן ברוטיה ואלון התבור,שיחי בר-זית בינוני , אלת המסטיק וקידה שעירה, ומטפסים שונים. המחקר יתמקד בחמישה בתי גידול עיקריים:
1. עץ אורן ברוטיה ומיני תת-יער מלווים
2. עץ אלון התבור ומינים מלווים
3. שיח סבוך של בר-זית בינוני, מלווה בשיח של אלת המסטיק
4. שיח בעל נוף "פתוח" של קידה שעירה, מלווה בצמח מטפס של אספרג החורש
5. שטח פתוח בין כתמי הצומח הרב שנתי (עשבוניים חד-שנתיים).
מטרות המחקר הן:
| 1. |
הכרת בתי הגידול המאפיינים את אזור המחקר ברמת הנדיב. |
| 2. |
אפיון מכלול הגורמים הביוטיים והאביוטיים בבתי גידול אלה. |
| 3. |
לימוד תהליכי הפירוק המתרחשים בשכבת הנשר המצטברת בין הקרקע לכיסוי הצומח. |
| 4. |
אפיון הגורמים העיקריים המשפיעים על הפירוק – התנאים האביוטיים, איכות הנשר הצמחי והאורגניזמים המפרקים.
|
| 5. |
הבנת החשיבות של תהליכי הפירוק במחזור חומרי ההזנה ובתפקוד המערכת האקולוגית. |
|
שיטות מחקר
|
בדיקת הגורמים האביוטיים בבית הגידול תכלול:
טמפרטורה (אויר וקרקע), לחות אויר יחסית, לחות קרקע, קרינה, כמות חומר אורגני בקרקע.
בדיקת הגורמים הביוטיים בבית הגידול תכלול:
-
תיאור מצב הצומח החד שנתי והרב שנתי בבית הגידול.
-
בחינת הרכב וכמות הנשר הצמחי המיוצר בבית הגידול: איסוף הנשר הצמחי באמצעות "מלכודות נשר" עשויות רשת נתונה במסגרת עץ בעלת רגליים, המונחות על הקרקע.
-
מעקב אחר קצב פירוק הנשר על-ידי שימוש ב"שקיות נשר".
-
אפיון האורגניזמים המאכלסים את שכבת הנשר: על-ידי תצפית בשדה, וכן על-ידי הכנסת נפח נתון משכבת הנשר ל"משפך ברלזה".
-
הגדרה וספירה של האורגניזמים, תחת בינוקולר, במעבדה.
|
שאלות מחקר
|
| 1. |
כיצד משתנים הרכב הנשר, כמות הנשר ועומק שכבת הנשר בעונות השנה השונות? |
| 2. |
כיצד משתנה הרכב האוכלוסיות של האורגניזמים החיים (מזופאונה ומקרופאונה) ועושר המינים של האוכלוסיות המצויות בשכבת הנשר בעונות שנה שונות? |
| 3. |
כיצד משתנים התנאים האביוטיים בבית הגידול בעונות שנה שונות? |
| 4. |
כיצד משתנה קצב הפירוק של הנשר עם הזמן? |
| 5. |
מה הקשר בין הרכב הנשר, כמות הנשר, וקצב הפירוק לתנאים האביוטים בבית הגידול? |
|
ספרות
|
| 1. |
אלון, ע. (עורך) 1993 . החי והצומח של ארץ ישראל , חרקים. הוצאת החברה להגנת הטבע ומשרד הביטחון ההוצאה לאור. כרך 3. |
| 2. |
אורנשטיין, ד., בוקן, ב., שחק, מ. 1999. ההשפעות של נשר-עלים על מערכות אקולוגיות בסובב צחיח. אקולוגיה וסביבה 5: 106-111. |
| 3. |
נוי, יוסף. 1976. שיעורים בתורת הקרקע. הוצאת הקיבוץ המאוחד. שיעור י"ז- החומר האורגני בקרקע, עמ' 219-244. |
| 4. |
פרבולצקי, א. ופולק, ג. 2001. אקולוגיה התיאוריה והמציאות הישראלית. הוצאת כרטא, ירושלים. מפרקים ותהליכי פירוק, עמ' 569-571. |
|
|
|
