חוסר יציבות אוכלוסיות הפיטופלנקטון בכינרת

מבוא

בקיץ-סתיו 1994 הופיעה לראשונה בכינרת האצה הכחולית אפניזומנון (Aphanizomenon) בפריחה מאסיבית של 3000 סיבים למ"ל. פריחה זו הדליקה נורת אזהרה אשר בישרה על הפרת האיזון האקולוגי באגם. בעקבות פריחת האפניזומנון ב 1994 והמיקרוציסטיס (Microcystis) ב 1995 החל תהליך בדיקה במערכי הניטור, המחקר והתפעול של הכינרת ואגן ההיקוות. כתוצאה מתהליך זה, מינה נציב המים ב- 1998 צוות היגוי ניטור הכינרת ואגן ההיקוות שתפקידו, בין השאר, להתאים את מערך הניטור לגילוי מוקדם של תופעות חריגות באגם כדוגמת פריחת כחוליות ולהוביל לצעדים תפעוליים למניעת תופעות אלו.

החלק הראשון, הושג במלואו: מערך הניטור שופר ושוכלל. הוכנסו בו כלים למדידה מרחבית-סינופטית (כדוגמת מערכת הניטור הנגררת, ניטור אצות בפלואורופרוב ופיתוח יכולת שימוש בהדמיית לווין לניטור פרישה מרחבית של הכלורופיל באגם) וכלים למדידה רציפה (מערכת תרמיסטורים-LDS, רפסודת ניטור-אקורפט). עם זאת, משימתנו טרם הושלמה. למרות המאמצים הרבים, צריך להודות, כי עדיין אין בידנו הסבר מדעי מלא לכלל התופעות האקולוגיות בכינרת כדוגמת פריחת האצות הכחוליות או אי הופעת הפרידיניום בשנים מסויימות. משום כך, בכל האמור לגבי תוכנית תפעולית אשר תביא לצמצום פריחת האצות הכחוליות ולייצוב המערכת האקולוגית, אנו עדיין מגששים באפלה.

לכאורה, צמצום עומס הנוטריאנטים, המגיעים לכינרת מאגן ההיקוות היה אמור לצמצם את הבעיה אם לא לפתור אותה לחלוטין. כפי שקרה באגמים אחרים בעולם, ניקוי והסדרת גורמי הזיהום באגן ההיקוות הובילו לייצוב והתאוששות מחדש לאחר תהליך של אאוטרופיקציה. המאמצים לצמצום הזיהום באגן ההיקוות של הכינרת החלו בשנות ה-70 ונמשכים עד היום. למעשה, אגן ההיקוות של הכינרת (לפחות בחלקו הישראלי שכן איננו מדברים על חלקו הלבנוני) נאטם כמעט לחלוטין לביוב גולמי, מירב הקולחים בו מוחזרים להשקייה, מירב הרפתות מוסדרות וכך גם מירב בריכות הדגים או חוות הפורלים. בפועל, נצפתה ירידה רב שנתית של עומסי הזרחן והחנקן בירדן מ 100 ו 1400 טון לשנה בהתאמה בשנות ה-70, ל 60 ו- 1000 טון לשנה בהתאמה בשנים האחרונות.
על רקע הצלחות אלו בולטת עוד יותר העובדה כי פריחת האצות הכחוליות הכינרת, לא רק שלא הצטמצמה, אלא אף התגברה בשנים האחרונות. צילינדרוספרמופסיס (Cylindrospermopsis) החליפה את האפניזומנון כאצה מקבעת חנקן אטמוספירי בכינרת, והביומסה היחסית לשאר האצות ממשיכה לעלות. אם הירידה בעומס הנוטריאנטים הנכנסים לכינרת אינה משפיעה על פריחת האצות בכינרת, מה כן משפיע? האם היחס בין הנוטריאנטים?, או אולי מיקרונוטריאנטים כגון ברזל וסלניום או קלאטורים אורגנניים שמקורם בכבול החולה? האם ייתכן ששינויי המפלס הקיצוניים שעברו על הכינרת ב 15 השנים האחרונות הובילו בעקיפין לפריחת אצות? ואולי, ממשק הדייג שעבר שינויים רבים משפיע יותר? האם ייתכן שחומרי הדברה הרבצידיים בריכוז נמוך משפיעים על האצות? שאלות אלו הובילו את אסף סוקניק ואותי ליזום יום עיון בנושא האצות בכינרת. הרעיון היה לקיים סיעור מוחות בין טובי המומחים בנושאים אלו בארץ ולנסות לקבל תשובות על חלק מהשאלות או רעיונות חדשים שיכולים, אולי, לפתור את התעלומה. מאמר זה מסכם את הדעות והרעיונות העיקריים שהועלו ביום העיון שהתקיים בגנוסר ב 22/8/05.

תקציר ההרצאות:

• תמר זהרי מהמעבדה לחקר הכינרת הציגה את השינויים במערך האצות בכינרת בשנים האחרונות:

1. ביומסה קייצית עלתה.
2. האצה הצורנית מלוסירה (Melosira) שהיתה נדירה יחסית בשנות ה- 70 פורחת בחלק מהחורפים בעצמה שהולכת וגדלה עם השנים. [זו נקודה פחות חשובה מהאחרות, אפשר לוותר עליה]
3. האצה הדינופלגלטית פרידיניום (Peridinium) שפריחתה היתה מאוד יציבה בין מרץ ליוני בכל שנה עד אמצע שנות ה-90, אינה מופיעה בכל שנה בשנים האחרונות. ב – 1996, 1997, 2000, 2001, ו- 2005 היתה פריחה מצומצמת או לא היתה כלל.
4. ההשערה כי העדר פריחת פרידיניום בחלק מהשנים נובעת מכך שפטריות מסויימות תוקפות את הפרידיניום וגורמות לדעיכתו נפסלה כי נמצא שהן תוקפות רק פרידיניום מת או חלש.
5. אחוז המינים הפולשים הולך ועולה משנה לשנה. לאחר הופעת האפניזומנון () ב 1994, הופיעה בשנים האחרונות הצילינדרוספרמופסיס (וב 2005 הופיעה אצה ירוקית חדשה – דבריה (Debarya).

• אסף סוקניק מהמעבדה לחקר הכינרת הציג יכולת חיזוי לפריחת אצות כחוליות מקבעות חנקן בכינרת עקב ירידה ומחסור בחנקן זמין באגם. תבנית פריחת הכחוליות בכינרת מראה שמיקרוציסטיס (Microcystis) פורחת בחורף ואילו מקבעות החנקן האטמוספירי אפניזומנון (Apanizomenon) וצילינדרוספרמופסיס (Cylindrospermopsis) פורחות בקיץ ובסתיו. דעיכת ריכוז החנקן האנאורגני DIN בכינרת לאורך האביב, הקיץ והסתיו הינה אקספוננציאלית וניתנת לחיזוי. עם זאת קצב הדעיכה ב- 1996-2004 היה גבוה יותר מקצב הדעיכה ב 1987-1995. לא ידוע מה גרם לשינוי בקצב הדעיכה אך ברור שאין זה שיקוף של שינויי המפלס שכן ב 2000-2004 עלה מפלס הכינרת ממפלס נמוך מאוד למכסימלי. מבדיקה של קצב קיבוע החנקן האטמוספירי באגם התברר שב 2001 היה קצב גבוה שירד ב 2002 ו 2003 ועלה חזרה ב 2004. על בסיס ניתוח המרכיב האורגני של החנקן המסיס (DON) הוצע לבחון את הקשר שבין זמינות החנקן האורגני המסיס וקצב דעיכת ריכוז ה DIN במערכת. יתכן ושינוי בהרכב ה DON במהלך העשור האחרון משפיע על זמינות DIN ויוצר תנאים המתאימים לפריחת כחוליות מקבעות חנקן.

• אורה הדס מהמעבדה לחקר הכינרת הציגה היבטים אקופיסיולוגיים בפריחת האפניזומנון בכינרת:

1. האפניזומנון מוגבלת זרחן, טמפ' אידיאלית לפריחה 26-30 מעלות צלזיוס, pH דרוש מעל 8, וריכוז נתרן (Na) מעל 5mM (115mg/L).
2. קצב קיבוע החנקן האטמוספירי לפילמנט גבוה יותר באפניזומנון מאשר בצילינדרוספרמופסיס.
3. ברמה של 40% כחוליות מסך הביומסה בכינרת מספק קיבוע חנקן אטמוספירי כ- 10-20% מהחנקן הדרוש לאצה. מכאן, שישנם מקורות חנקן נוספים. בהעדר חנקן מומס במי האפילימניון (שכבת המים העליונה) בקיץ סביר שחנקן אורגני מהווה מקור נוסף.

אורה הציעה ששינויי המפלס הקיצוניים ב-15 השנים האחרונות הינם גורם משפיע על האיזון האקולוגי הן בשל ההשפעה על המיחזור הפנימי של נוטריאנטים באגם והן בשל התפתחות הצמחייה החופית והתפרקותה המהירה שהעבירה נוטריאנטים מהסדימנטים הליטוראליים למי האפילימניון.
• אהרון קפלן מהאונ' העברית הציג יחסים אללופטיים בין מיני אצות שונים. קיימת מגבלת CO2 שגורמת לסיום פריחת הפרידיניום. כמו כן, קיימת רגישות לעקה חימצונית של מי חמצן (פר-אוקסיד H2O2). רגישות זו גבוהה לאצות צעירות ונמוכה לאצות מבוגרות. הציג ניסוי בו הוסף NaHCO3 ברמות של 5 ו 20 mM לתמיסת אצות וקיבלו השפעה על הפריחה. בהמשך הדיון טען שצריך לדון בכלי ניטור וגילוי של שינויים במערך האצות ובכלי תגובה למצבי קטסטרופה.

• דיוויד ווין מהמעבדה לחקר הכינרת דיבר על השפעת חומרי הדברה על גידול ומטאבוליזם של אצות. הוצג ניסוי בו הוספו לתמיסת אצות 1-100 ppb של אטרזין ואנדוסולפאן. נמצא שריכוז של 10 ppbגורם להגברת פעילות האסטראז.

• מאיר רום ולאה קורנבטר מיח' אגן ההיקוות של "מקורות" הציגו גישה שונה לבחינת השינויים האקולוגיים באגם: מודלים מונחי נתונים מסוג רשת נוירונים אשר יקבלו זוגות של נתוני קלט-פלט וילמדו את המערכת. לאחר מכן ניתן יהיה לבחון סיבות לשינויים בעבר.

• משה גופן ממיג"ל טען שע"פ סיווג מצב טרופי, הכינרת אמורה היתה להיות אאוטרופית והיא אינה כזאת. חזר על הקשר בין פריחת הפרידיניום מוגבל החנקן והכחוליות מוגבלות הזרחן לעומסי החנקן והזרחן מאגן ההיקוות.

• יצחקי גל ממנהלת הכינרת הציע סיבות שונות ליציאה משווי משקל אקולוגי בכינרת:

1. הפסקת גידול הכותנה ב 1994 – ירידה דרסטית בשימוש במי קולחים.
2. המרעה שאינו מטופל עד היום.
3. התפתחות צמחייה חופית בעת ירידת המפלס.
4. שימוש בחומרי הדברה ודליפה שלשאריות חומרים אלו לכינרת.
5. ממשק הדייג (דילול סרדינים, איכלוס אמנונים, לחץ דייג).

• תמר זוהרי הציעה תאוריה הקשורה למצבי יציבות של המערכת האקולוגית. על פי תאוריה זו עד 1994 התאפשר רק מצב יציבות אחד. החל מ 1994 מתאפשרים מספר מצבי יציבות ולא ברור מה מעביר ממצב אחד לשני.

• דורון מרקל מנציבות המים הציע לבחון את שינויי היחסים בין זרחן לחנקן הנכנסים לכינרת. אם עומסי החנקן המומס ירדו במשך 20 השנים האחרונות יותר מאשר הזרחן המומס, יתכן כי יחס הזרחן לחנקן בכינרת עלה והביא לפריחת הכחוליות. כמו כן, הציע לבחון את האפשרות ששינוי בריכוזי הברזל והסלניום המהווים מיקרונוטריאנטים לאצות הביאו לשינוי שחל ב 1994. הצפת החולה בשנה זו הביאה להקטנת עומס הסלניום המגיע לכינרת והגדלת עומס הברזל.

• איליה אוסטרובסקי מהמעבדה לחקר הכינרת דימה את הכינרת לגוף אורגני. במצב יציב, הגוף ידחה מינים או וירוסים שינסו להתאקלם בו, לעומת זאת במצב לא יציב (חולה) יתאקלמו בו מינים חדשים. באנלוגיה, העובדה כי בכינרת מתפתחים בשנים האחרונות מיני אצות חדשים מעידה לדעתו על חוסר יציבות וחולשה של המערכת האקולוגית בכינרת. בהקשר לסיבה לחוסר היציבות, מציע איליה להציב ניסוי רחב היקף בו יבחנו השפעת שינויים של תנאים שונים (מפלס, עומס נוטריאנטים וכו') על המערכת האקולוגית. לדעתו, המפלס הינו פרמטר מפתח והשפעתו על הכינרת קשורה לתהליכים פריפריאליים (בעיקר בליטוראל).

סיכום

קשה מאוד לסכם דעות רבות כל כך ובכל זאת, ניתן להצביע על כוונים בהם יש הסכמה בין מירב המומחים ועל כוונים שלגביהם יש עדיין חילוקי דעות. הנושאים עליהם מסכימים מירב המומחים הינם:

1. מופע האצות בכינרת מעיד על חוסר יציבות שהחל ב 1994 עם פריחת האפניזומנון והמשיך באי הופעת הפרידיניום בשנים מסויימות, הופעת הצילינדרוספרמופסיס ב 2002 והדבריה ב 2005.
2. רמתם היחסית של האצות הכחוליות הקייציות מקבעות החנקן עולה בשנים האחרונות.
3. קיים קשר בין רמת החנקן הנמוכה בכינרת בקיץ לבין פריחת האצות הכחוליות מקבעות החנקן (אפניזומנון וצילינדרוספרמופסיס).

לגבי הסיבות שגרמו לאי היציבות בו נמצאת הכינרת אין הסכמה וניתן למנות את האפשרויות הבאות:

1. שינוי בעומסי הנוטריאנטים הנכנסים לכינרת מאגן ההיקוות (ואולי גם מאבק). לכאורה ירידת עומסי נוטריאנטים לא אמורה להביא להגברת פריחת אצות, אולם אם עומס החנקן ירד משמעותית יותר מעומס הזרחן הרי שזו יכולה להיות סיבה לשינוי היחס זרחן/חנקן בכינרת.
2. שינוי במרכיבים אחרים המגיעים מאגן ההיקוות מלבד זרחן וחנקן. מרכיבים אלו יכולים להיות מיקרונוטריאנטים כגון ברזל וסלניום, או חומרי הדברה הרבצידים העלולים להשפיע על האצות בכינרת גם בריכוזים נמוכים ביותר.
3. שינויי מפלס הכינרת שהפכו לדרסטיים ב- 15 השנים האחרונות מהווים פרמטר מפתח הגורם לשינויים במיחזור הפנימי של נוטריאנטים בכינרת הן בשל שינוי גודלו של ההיפולימניון, הן בשל התפתחות ותמותה של צמחייה חופית ליטוראלית. בנוסף גורמים שינויי המפלס לשינויים בתנאי הרבייה וההתפתחות של דגים, בשנים של עליית מפלס דרסטית חלה רביה מוגזמת של דגי לבנון וכך משתנה לחץ הרעייה (Top-Down Control).
4. תהליכים אקולוגיים הקשורים ליחסים אללופטיים בין מיני האצות ולתנאים רגעיים בכינרת השתנו עקב הפרת איזון חד פעמית שגרמה לשרשרת תהליכים אקולוגיים וחוסר יציבות אקולוגית הנמשך עד היום.

ייתכן כמובן ששילוב של כל הגורמים המוזכרים כאן פעל ופועל במקביל. על מערך הניטור בכינרת ובאגן ההיקוות, בהובלה של צוות ההיגוי לניטור, להציב מטרה עתידית לבחינת האפשרויות לעיל, זיהוי הגורם המשמעותי ביותר ומתן המלצות תפעוליות לנציב המים לשם צמצום פריחת האצות הכחוליות.

תודות:
לד"ר תמר זוהרי וד"ר אסף סוקניק מהמעבדה לחקר הכינרת על העזרה בכתיבת המאמר.