קרקע לא מוכרת

קרקע היא המשאב העיקרי של כדור הארץ ובכל זאת לא שומרים עליה מספיק. לפרופ’ יוסף שטיינברגר מאוניברסיטת בר אילן, מומחה קרקע ונציג ישראל בנושאי סביבה בשוק האירופי, יש כמה רעיונות

אוכלוסיית כדור הארץ הולכת וגדלה, היום – 7 מיליארד, ב-2020 – 9.5 מיליארד וב-2050 – 13 מיליארד. האדם תופס יותר ויותר מקום על פני כדור הארץ והשטח הפנוי הולך ומצטמצם; כמות המזון הנצרכת גדלה; כדור הארץ הולך ומתחמם; הקרחונים יפשירו ושטחים נרחבים יתכסו במים – הקרקע תיעשה מצרך מבוקש. נושא הקרקע מעסיק באחרונה כמה מטובי המוחות בקהילה האירופית. הסיבה: אזורים רבים באירופה עוברים תהליך מדבור. הקהילה האירופית מודעת לכך ובמסגרת השוק האירופי מפתחים מהלכים לעצירת התהליך. שוחחנו עם פרופ’ יוסף שטיינברגר מהפקולטה למדעי החיים באוניברסיטת בר-אילן שזכה לאחרונה בפרס מפעל חיים בתחום אקולוגית הקרקע על ידי האגודה הבינלאומית לאקולוגית קרקע. שטיינברגר הוא הנציג הישראלי בשוק האירופי למדע וטכנולוגיה בתחום מדעי מערכות כדור הארץ וממשק סביבתי.

פרופ’ שטיינברגר, איך מגדירים קרקע, מיהם מרכיביה ומהם יחסי הגומלין ביניהם?

קרקע מורכבת ממרכיב פיסיקלי, כימי ואורגני, והחשוב מכל האוכלוסיות השונות של היצורים שבה. הם שאחראים על יציבותה, על אספקה מתמדת של חומרי מזון, פירוק החומר אורגני ומחזורו ועוד פעולות שמרבית האנשים כלל לא מודעים אליהן. המערכת בכללותה מורכבת משלושה מרכיבים: המרכיב הראשון – היצרנים – הם היחידים המסוגלים לנצל את אנרגית השמש לייצור חומר אורגני. אלה הצמחים וחיידקים פוטוסינתטיים למיניהם. המרכיב השני הם הצרכנים – היצורים החיים על פני כדור הארץ, בכללם בני האדם, שמשתמשים בחומר האורגני. והמרכיב השלישי הם המפרקים – חיידקים ופטריות שונים שמפרקים את החומר האורגני שמגיע לקרקע מהיצרנים. הם מפרקים אותו לנוטריינטים – חנקן, פחמן, זרחן, גופרית ואחרים – המרכיבים הנחוצים לבניית תאי הצמחים, שמשתמשים בהם לייצור החומר האורגני. כך נסגר המעגל.
בזמן פירוק החומר האורגני שמתרחש בקרקע, המפרקים מפרישים חומרים שמייצבים את הקרקע ויחד עם מרכיבים כימיים נוספים נוצרים תלכידים (אגרגטים) של קרקע שמייצבים אותה ומעניקים לה עמידות בפני גורמים סביבתיים שגורמים לה להתפוררות, כמו שיטפונות, קרינה וגורמי סביבה נוספים הכוללים גם פעילות האדם.

מה מצב הידע על “הקופסה השחורה” הזאת?

מסתבר שנכון להיום, הידע שהצטבר על הקרקע הוא די מוגבל. אנחנו לא מכירים את מגוון המינים שחיים בתוך הקרקע ומשפיעים על יציבותה ולא מבינים את תפקידם. במקומות רבים בעולם יש בעיות חמורות ביציבות הקרקע שפוגעים קשות בפוריות שלה ועשויים לגרור בטווח הארוך מחסור במזון. אזורים אחרים עוברים תהליך מדבור שהמשמעויות שלו חמורות לא פחות. בשל חוסר הידע בתחום, הפתרונות שניתנים למצבים בעייתיים לא תמיד אופטימליים.

האם תוכל להביא דוגמה קונקרטית שתייצג את הבעייתיות בתחום?

מספר הדוגמאות הוא רב, אבל אנסה בקצרה לתת דוגמה ממשית אליה נחשפתי בעצמי בסיור מדעי שאורגן במדינות הדרומיות של ברית המועצות לשעבר עם נפילת החומות (אוזבקיסטן, קזחסטן וקירגיזיה). בסיור בשטח למדתי רבות על האסון שתוכניות “חומש” יכולים להביא. חוסר התחשבות בכללים מדעיים בסיסים והתחשבות בצרכי האוכלוסייה המקומית הביא לשימוש יתר של חומרי הדברה וזבל כימי. התוצאות – העלמות (סחיפה) של השכבה האורגנית של הקרקע (במקרה זה כ- 30 ס”מ של השכבה העליונה). חוסר חומרי שריפה לחימום בתים השפיע על כמות החומר האורגני בשטחים החקלאיים – כל אלה יחד פגעו בכמויות המים ממקור השלגים, חלה ירידה בחומר אורגני זמין לפירוק, בעקבות כך ירידה בפעילות ביולוגית בקרקע, בחומרי זינה ממקור אורגני והרע מכול – הרעלות חנקן באוכלוסייה. שיתוף פעולה מחקרי ועבודה בשטח שיפרו את המצב עשרות מונים.

המדבור – אף הוא בתחום עיסוקיך. איך אפשר להשתלט או לעקוף את תהליכי המדבור בעולם?

אני מעורב בשני פרויקטים בתחום זה בשוק האירופי. האחד הוא רסטורציה של אזורים צחיחים ועצירת תהליכי מדבור או עקיפתם. בעניין זה יש לישראל תרומה משמעותית בכל הקשור לטכנולוגיות חדשניות של גידול בחממות וגידולים במים מליחים. במקביל אנשי הפרויקט מפתחים טכנולוגיות של חקלאות ימית. הפרויקט השני עוסק בפיתוח כלים חדשים ויצירת שיטות אחידות לזיהוי רצפים מולקולריים של חיידקים בקרקע. אנחנו יודעים שחיידקים הם אחד ממרכיבי המפתח של קרקע ובמידה רבה אחראים על הפוריות שלה. אם נוכל לזהות את החיידקים ולהבין את אופן פעולתם נוכל להתמודד ביתר יעילות עם בעיות בקרקע.

אנא הבא דוגמה מאחד ממחקריך.

אני מעורב במחקרים בנושאים סביבתיים, בחקר מערכות טבעיות ומערכות הסובלות מהפרעות בני אדם. אחד הנושאים הסביבתיים שצובר תאוצה כעשורים האחרונים הוא השפעת הורמוני המין על יצורים בקרקע וההפרעה שהם גורמים להתפתחות המינית התקינה. הורמונים והפרשות המכילות הורמונים נמצאים החל בבריכות שחייה וכלה בתעשיית המזון, בחיתולים, במוצרי בתי חולים ועוד. כל אלה חודרים לתוך הקרקע ולמי השתייה. בשנים האחרונות הבחינו שהורמוני מין המצויים בסביבה יכולים להפריע להתפתחות תקינה של מערכות הורמונליות של אורגניזמים בטבע. למשל, הם יכולים לשנות את הזוויג של דגים מסוימים ובבני אדם גילו לאחרונה הפחתה במספר תאי הזרע אצל הגברים.

בקרקע נמצאות אוכלוסיות של מיקרואורגניזמים שיודעים לפרק את ההורמונים. אנחנו מחפשים את היצורים שניתן יהיה בעתיד להשתמש כדי להיפטר מהחומרים המזיקים לסביבה. מצאנו שבקרקע החשופה להפרשת פרות המכילות הורמוני מין, התפתחה אוכלוסיית חיידקים וחד תאיים שונה מזו שנמצאת בקרקע לא מדושנת. היצורים האלה ניזונים מהאסטרוגן ומפיקים ממנו אנרגיה הנחוצה לקיומם.

ומה בנושא המדבור?

השינויים האקלימיים המשמעותיים צפויים להתרחש בנקודת התפר שבין האזור הים-תיכוני לאזור הצחיח למחצה, שכן בתהליך המדבור יהפכו אזורים שאקלימם ים תיכוני לאזורים צחיחים יותר. בשל כך גדולה חשיבות המחקר באזורים אלו. במעבדה נערכים מחקרים ארוכי טווח שמטרתם לבחון את השפעת השינויים במשטר הגשמים במרחב ובזמן, על מבנה ותפקוד אוכלוסיית המיקרואורגניזמים בקרקע לאורך מדרג אקלימי בישראל.

הנושא של ייעור חשוב גם הוא לנושא המדבור. היערות מונעים סחף קרקע ובלייה ובכך מונעים תהליכי מדבור בד בבד עם תרומתם כבית גידול האוצר בתוכו מגוון ביולוגי רב וכנכס תרבותי-תיירותי לציבור בישראל. בעשור האחרון עלו מקרי שריפות היער באזורים רבים בעולם ובכללם גם בישראל, ובמעבדה עסקנו במעקב אחר מצב הקרקע והיצורים המפרקים החיים בה, על מנת להבין את ההשפעה של השריפה וממשק יער בר-קיימא, על תפקוד הקרקע.

חשוב לי לציין כי המחקרים הענפים שלי נערכים על ידי הסטודנטים ועמיתי במעבדה ושיתופי פעולה עם עמיתי מחקר בארה”ב ובאירופה, בסין, בטיוואן, במקסיקו, ועוד. אנו המעבדה היחידה בארץ ובכלל באזור שוסקת בהבנת המבנה והתפקוד של הקרקע כמערכת הוליסטית על כל מרכיביה – הכימיים, הפיזיקליים והביולוגיים.