מחקר עולמי שפורסם ב־Science מעריך כי 15 הסנטימטרים העליונים של קרקעות כדור הארץ מכילים רשת עצומה של קורי פטריות מיקוריזה ארבוסקולרית. המיפוי חושף את חשיבותם של שטחי עשב, את תרומת הפטריות למחזור הפחמן ואת הפגיעה האפשרית הנגרמת מחקלאות אינטנסיבית
רוב גופן של הפטריות אינו נמצא בפטריות הכובע שאנו רואים מעל הקרקע, אלא ברשתות זעירות של קורים החודרות אל האדמה. מחקר עולמי חדש מעריך לראשונה את ממדיה של אחת התשתיות הביולוגיות הגדולות בכדור הארץ: רשתות פטריות המיקוריזה הארבוסקולרית, החיות בשותפות עם שורשי רוב הצמחים היבשתיים.
לפי המחקר, שפורסם בכתב העת Science, 15 הסנטימטרים העליונים של קרקעות העולם מכילים כ־110 קוודריליון קילומטרים של קורים חיים – 110 אלף טריליון קילומטרים. אילו היה אפשר לפרוש אותם בקו ישר, אורכם היה גדול כמעט פי מיליארד מן המרחק שבין כדור הארץ לשמש.
המספר העצום אינו מדידה ישירה של כל קור בעולם, אלא אומדן המבוסס על דגימות קרקע, מדידות מיקרוסקופיות ומודלים של למידת מכונה. למרות אי־הוודאות הכרוכה במיפוי עולמי, המחקר מספק לראשונה תמונה כמותית של התשתית הפטרייתית הסמויה המזינה צמחים ומעבירה פחמן אל הקרקע.
שותפות בת יותר מ־450 מיליון שנה
פטריות מיקוריזה ארבוסקולרית מקיימות יחסי גומלין עם כ־70% ממיני הצמחים היבשתיים. הקורים הדקים שלהן חודרים לנפחי קרקע ששורשי הצמח מתקשים להגיע אליהם, ושואבים משם מים ומינרלים, ובהם זרחן וחנקן.
בתמורה מעבירים הצמחים לפטריות תרכובות פחמן שיצרו בפוטוסינתזה. השותפות הזאת עתיקה מאוד, וככל הנראה מילאה תפקיד חשוב בהתבססות הצמחים הראשונים ביבשה לפני יותר מ־450 מיליון שנה.
הקורים, הקרויים היפות, דקים פי עשרה עד פי חמישים משערה אנושית. באמצעותם הפטרייה יכולה להגדיל מאוד את שטח החיפוש של מערכת השורשים. בקרקעות בריאות עשויה הרשת להרחיב את אזור איסוף חומרי ההזנה של הצמח עד פי מאה ולספק חלק גדול מן הזרחן הדרוש לו.
יותר מ־16 אלף דגימות קרקע
כדי להכין את המפה אספו החוקרים נתונים מיותר מ־16 אלף ליבות ודגימות קרקע שנלקחו באלפי אתרים, ובהם יערות, שטחי עשב, מדבריות, טונדרה ושטחים חקלאיים.
הנתונים הקיימים לא הספיקו כדי לכסות כל אזור בכדור הארץ. לכן שילב הצוות מידע על אקלים, צמחייה וכימיית הקרקע במודלים של למידת מכונה, שהעריכו את צפיפות הקורים גם במקומות שלא נדגמו ישירות.
לצורך חישוב המסה והאורך נדרש לדעת לא רק כמה קורים קיימים בנפח קרקע מסוים, אלא גם את קוטרם. במכון הביופיזיקה AMOLF באמסטרדם הפעילו החוקרים מערכת הדמיה רובוטית, שביצעה יותר מ־300 אלף מדידות של קורים חיים שגודלו במעבדה.
שילוב המדידות העלה כי הרשתות מכילות כ־300 מיליון טונות של פחמן. החוקרים יצרו מפות ברזולוציה של קילומטר רבוע אחד עבור רוב היבשות המכוסות בצמחייה, לצד מפות אי־ודאות המבהירות היכן התחזיות מבוססות פחות בשל מחסור בדגימות.
שטחי העשב הם מוקד עולמי
אפשר היה לצפות שהרשתות הצפופות ביותר יימצאו ביערות גשם, שבהם הביומסה שמעל הקרקע עצומה. אולם המפה מציגה תמונה אחרת: שטחי עשב טבעיים מכילים לפי ההערכה כ־40% מן התשתית העולמית של פטריות המיקוריזה הארבוסקולרית.
צפיפויות גבוהות במיוחד נחזו בשטחי העשב המוצפים של סודאן הדרומית, באזור האוורגליידס בפלורידה וברמה הטיבטית. בממוצע נמצאה בשטחי עשב טבעיים צפיפות קורים גבוהה ביותר משליש מזו שביערות רחבי־עלים טרופיים.
הנתון מדגיש כי שימור פחמן ומגוון ביולוגי אינו עניין של יערות בלבד. שטחי עשב מאחסנים חלק גדול מן הפחמן שלהם מתחת לפני הקרקע, בשורשים, בקרקע ובשותפויות עם פטריות. משום כך הם עשויים להיות עמידים יותר מיערות לאובדן מהיר של פחמן עקב שרפות, סופות או פגיעה בחופת העצים.
כארבעה מיליארד טונות של פחמן דו־חמצני בשנה
המחקר החדש התמקד בצפיפות ובביומסה של הקורים, אך הוא נשען גם על אומדנים קודמים של זרימת הפחמן בין צמחים לפטריות. לפי החוקרים, פטריות המיקוריזה הארבוסקולרית מעבירות אל הקרקע מדי שנה כמות פחמן השקולה לכארבעה מיליארד טונות של פחמן דו־חמצני.
אין פירוש הדבר שכל הפחמן הזה נשאר בקרקע לצמיתות. חלקו משמש לנשימת הפטריות, חלקו מועבר לאורגניזמים אחרים וחלקו חוזר לאטמוספרה. עם זאת, הזרימה מדגימה את מרכזיותן של הפטריות במחזור הפחמן ובהעברת אנרגיה מן הצמחים אל המערכת התת־קרקעית.
החוקרים טוענים שמדיניות אקלים ושימור מתעלמת לעיתים קרובות מן הפטריות, משום שקשה לראות ולמדוד אותן. המפה החדשה נועדה לספק בסיס לניטור, להשוואה בין אזורים ולזיהוי מערכות תת־קרקעיות הזקוקות להגנה.
בקרקעות חקלאיות נמצאה צפיפות נמוכה בכמחצית
אחד הממצאים המדאיגים הוא שבשטחי גידול חקלאיים גדולים צפיפות הרשתות החזויה נמוכה בממוצע בכ־50% מזו שבמערכות טבעיות דומות.
המחקר אינו מוכיח איזו פעולה חקלאית אחראית לירידה. עם זאת, חריש עמוק ותכוף עלול לקרוע את הקורים, שימוש רב בדשני זרחן וחנקן עשוי להפחית את תלות הצמח בשותפות עם הפטרייה, וקוטלי פטריות עלולים לפגוע בקהילות הקרקע.
כאשר הרשתות דלילות יותר, הקרקע עלולה לאבד חלק מיכולתה להעביר חומרי הזנה, לשמור על מבנה יציב, לאגור פחמן ולסייע לצמחים להתמודד עם בצורת ועקות אחרות. החוקרים מדגישים כי נדרש מחקר נוסף כדי להפריד בין השפעות של אקלים, סוגי קרקע, גידולים ושיטות עיבוד.
המפה יכולה לשמש בסיס למחקרים שיבדקו האם הפחתת חריש, גידולי כיסוי, סבבי גידול ושימוש מדוד יותר בדשנים ובקוטלי פטריות מאפשרים לרשתות להתאושש.
לא כל רשת היא "אינטרנט של העצים"
העניין הציבורי ברשתות פטרייתיות הוליד את הכינוי "Wood Wide Web" ואת הרעיון שעצים משתמשים בפטריות כדי להעביר מזון, אזהרות וסיוע לצמחים אחרים.
יש ראיות לכך שרשתות מיקוריזה מחברות שורשים ושחומרים יכולים לעבור דרכן. עם זאת, אין בסיס מספיק לתיאור הרשת כמערכת תקשורת מכוונת או אלטרואיסטית שבה עצים "מחליטים" לעזור זה לזה.
גם המחקר הנוכחי אינו בוחן העברת מסרים בין צמחים. הוא מעריך את האורך, המסה והפיזור של קורי פטריות מסוג מסוים. חשיבותו היא ביצירת קו בסיס עולמי, לא בהוכחת טענות על התנהגות חברתית של עצים.
מפה ראשונה, אך עדיין לא מלאה
המודל מציג הערכות לכל קילומטר רבוע באזורים צמחיים, אך איכות התחזיות תלויה בצפיפות הדגימות. אזורים נרחבים, במיוחד בחלקים מן האזורים הטרופיים, המדבריות והמדינות שבהן המחקר האקולוגי מצומצם, עדיין מיוצגים בחסר.
נוסף על כך, האומדן מתמקד בפטריות מיקוריזה ארבוסקולרית ובשכבת הקרקע העליונה. הוא אינו כולל את כלל מיני הפטריות, רשתות עמוקות יותר או פטריות מיקוריזה מסוגים אחרים.
למרות המגבלות, החוקרים רואים במפה צעד ראשון לקראת שילוב הפטריות בהערכת בריאות הקרקע, בשיקום מערכות אקולוגיות, בתכנון חקלאי ובמדיניות אקלים. היא מעבירה את הדיון מן השאלה הכללית אם הפטריות חשובות לשאלה ממוקדת יותר: היכן נמצאות הרשתות הצפופות ביותר, היכן הן נפגעות וכיצד אפשר להגן עליהן.
שאלות ותשובות
מהן פטריות מיקוריזה ארבוסקולרית?
אלה פטריות קרקע החיות בשותפות עם שורשי צמחים. הן מעבירות לצמח מים ומינרלים, ובתמורה מקבלות ממנו תרכובות פחמן שנוצרו בפוטוסינתזה.
כיצד הגיעו החוקרים לאורך של 110 קוודריליון קילומטרים?
הם שילבו מדידות של צפיפות קורים ביותר מ־16 אלף דגימות קרקע עם מדידות מיקרוסקופיות של קוטר הקורים ומודלים של למידת מכונה. התוצאה היא אומדן עולמי, לא מדידה ישירה של כל קור.
מדוע שטחי עשב חשובים כל כך?
לפי המודל, כ־40% מן הביומסה העולמית של הפטריות האלה נמצאת בשטחי עשב. לצמחים עשבוניים מערכות שורשים נרחבות והם עשויים להעביר שיעור גבוה יחסית מן הפחמן שלהם לשותפים הפטרייתיים.
האם הפטריות קוברות ארבעה מיליארד טונות פחמן לצמיתות מדי שנה?
לא. זהו אומדן של כמות פחמן דו־חמצני שקול המועברת מן הצמחים אל הפטריות והקרקע. חלק מן הפחמן נשמר, אך חלקו נצרך ומשתחרר שוב.
מדוע הרשתות דלילות יותר בחקלאות?
המחקר מצא קשר בין קרקעות חקלאיות לצפיפות נמוכה יותר, אך לא קבע גורם יחיד. חריש, דישון עודף, קוטלי פטריות ומבנה פשוט של גידולים הם בין ההסברים האפשריים.
האם המחקר מוכיח את קיומו של "אינטרנט עצים"?
לא. הוא ממפה את צפיפות הקורים ואת הביומסה שלהם. שאלות על העברת מזון או אותות בין צמחים דורשות ניסויים אחרים, והראיות לטענות רחבות בתחום עדיין מוגבלות.
המאמר המדעי והפרסומים המקוריים
למאמר המדעי:
Global density and biomass of arbuscular mycorrhizal fungal networks
לפרסום המקורי של SPUN ו־EurekAlert:
First global map of mycorrhizal fungi reveals the scale of underground networks
למפה האינטראקטיבית של התשתית הפטרייתית:
