לירוק את זה הלאה

צמחים מוגבלים ביכולת התנועה שלהם, ולכן יש חשיבות רבה למיקום שאליו הם מגיעים כזרעים. יש דרכים שונות ומגוונות לשלוח את הזרעים למקום חדש.

חלק מהצמחים מסתמכים על כוחות הטבע - אגוזי הקוקוס צפים על פני המים עד שינחתו על החוף, זרעי הסביון מתעופפים עם הרוח. צמחים אחרים מפיצים את זרעיהם בעצמם - לחץ פנימי בפירות של ירוקת החמור יטיס את הזרעים לכל עבר, ויש צמחים שמשתמשים בהפצה על ידי בעלי חיים, בין השאר על ידי פיתוח פירות עסיסיים שנועדו למאכל בעלי חיים שבבוא הזמן ילשלשו או יטילו צואה שמכילה את הזרעים. דוגמה לצמח שכזה היא רכפתן המדבר (Ochradenus baccatus).

אוצר עסיסי ונוטף מים: רכפתן המדבר מעניק חיים

רכפתן המדבר הוא מין מפתח בבית הגידול המדברי, בעיקר בזכות הפירות העסיסיים שלו. מראם המלבב של אשכולות פירות הרכפתן הלבנים מושך מגוון רחב של בעלי חיים. בישראל צומח הרכפתן מצומת אלמוג (ליד יריחו) דרומה, בעיקר לאורך ואדיות ולעולם לא בשטחים הפתוחים ביניהם.

פירות עסיסיים מכילים כמות רבה של מים, מצרך נדיר בסביבות יבשות, ובשל כך נדיר למצוא פירות שכאלו בצמחי מדבר. אך ההשקעה משתלמת, שכן פירות עסיסיים מושכים בעלי חיים, שמגיעים, אוכלים מהפירות ומפיצים את הזרעים בצואתם.

אשכול פירות הרכפתן (צילום: מיכל סמוני-בלנק)

בכל ענבת רכפתן עסיסית ניתן למצוא כתשעה זרעים קטנטנים, שמשקלם של כולם יחד פחות ממשקלו של גרגיר אורז אחד. הזרעים הם דור ההמשך של הצמח, ולכן יש חשיבות רבה לבעלי חיים מפיצים, שיפרידו את הזרעים מהציפה (פעמים רבות הציפה מונעת מהזרעים לנבוט) ויעבירו אותם למקום חדש שבו הם יכולים לנבוט ולהתבסס.

קוצן מצוי צעיר (צילום: משה בלנק)

בעבודת המאסטר של אור שפיגל בהנחיית פרופ' רן נתן נמצא שטריסטרמית ים המלח (Onychognathus tristramii) ובולבול צהוב-שת (Pycnonotus xanthopygos) הם מפיצים חשובים של הרכפתן. ציפורים אלו בולעות את הפרי בשלמותו, מעכלות את הציפה, ופולטות את רוב הזרעים בלשלשת, ללא פגע.

הציפורים הן מפיצות איכותיות, שכן הן גם מרחיקות את הזרעים מצמח האם וגם מפרידות את הזרעים מהציפה. עם זאת, פירות הרכפתן העסיסיים והבולטים הם בחזקת אליה וקוץ בה, שכן צבעם הלבן וטעמם המתוק של הפירות מושך לא רק ציפורים מפיצות כי אם גם טורפי זרעים פוטנציאליים.

רכפתן המדבר הוא מין מפתח שתמיד אפשר למצוא עליו מגוון של נאה של אורגניזמים (צילום: מיכל סמוני-בלנק)

זכר טריסטרמית שהגיע לבקר במהלך התצפיות ובחר לפלוט לנגד עינינו את שלל פירות הרכפתן שאכל (צילום: תומר רצבי) 

בהתבוננות מקרוב רואים שהלשלשת של הטריסטרמית מלאה בזרעי רכפתן, ואכן הטריסטרמית נחשבת כמפיצה של הצמח (צילום: מיכל סמוני-בלנק)

שליחות קטלנית: הקוצן מחסל את הפרי?

כיוון שבמקום החיות המדברי יש תחרות קשה על משאבים, חיפשתי בעלי חיים שניזונים גם מהזרעים. הבחירה האינטואיטיבית הייתה במכרסמים שידועים כטורפי זרעים. בחרתי להתמקד בקוצן המצוי (Acomys cahirinus), עכבר בעל פרווה קוצנית הנמצא גם הוא במקום החיות המדברי והוא בגודל אידאלי לאחוז בפרי ולטרוף את הזרעים.

מהספרות ידעתי כבר שזרעים הם חלק חשוב מדיאטת הקוצן, אך לא נמצאו עדויות קודמות ליחסי גומלין שלו עם הרכפתן. בשל העובדה שהרכפתן הוא מין מפתח הנחתי שהקוצנים ניזונים מפירות הרכפתן, אך בניגוד לציפורים שיערתי שהם מכרסמים את הזרעים ובכך חותמים את גורל דור ההמשך של הרכפתן.

יצאתי לתצפיות שטח כדי לתעד את מהות היחסים בין הרכפתן והקוצן. הקוצן המצוי הוא פעיל לילה, ולכן התצפיות עליו קשות במיוחד. עין גדי ונחל חבר נבחרו כאתרי התצפית, שם ניתן למצוא את הקוצן ואת הרכפתן בקלות יחסית.

צילום לילה של קוצן מצוי בנחל חבר (צילום: מיכל סמוני-בלנק)

חוטפים את הפרי ומכרסמים באתר מוגן

השתמשתי במצלמות חישה עם ציוד לצילומי לילה, והצלחתי לתעד את הקוצן המצוי כשהוא מטפס על צמח הרכפתן כדי להגיע לפירות, ואף חותך את הגבעול ונושא את כל אשכול הפירות בפיו הרחק מצמח האם. שטח המחיה של הקוצנים צר מזה של הציפורים, והקוצנים מתרחקים עם הפירות לעמדת האכילה הקרובה ביותר לצמח שממנו נלקחו הפירות בתוך הוואדי.

ככל הנראה הסיבה להתנהגות זו היא לחץ הטריפה הגבוה שגורם לקוצנים לייעל את אופי שיחור המזון שלהם, להביא מצבור נאה של פירות לאתרים מוגנים בין הסלעים ולאכול אותם שם.

חשוב היה לדעת מה גורל הזרעים, ולכן הצבתי את המצלמות באתרי האכילה של הקוצנים, בין הסלעים. הפתעתי הייתה מרובה כשהתברר שהקוצנים אוכלים את הציפה ויורקים זרעים שלמים. בדיקת השטח בבוקר העלתה שלל זרעים באתר האכילה, ובניסויים במעבדה נמצא שהזרעים הללו נובטים בהצלחה.

פרט צעיר של קוצן זהוב את פי הרכפתן ויורק את הזרעים. התמונה צולמה במכתש רמון (צילם: עמיר וינשטיין)

כולם מצטרפים לחגיגה

בשטח תועדו גם כמה פרטים צעירים של קוצן זהוב (Acomys russatus) ופרט אחד של יפה זנב (Sekeetamys calurus), אוכלים את ציפת הפרי ויורקים את זרעי הרכפתן. תצפיות אלו חיזקו את הרעיון שלא מדובר במאורעות מקריים אלא במשהו גדול ורחב יותר.

התחלתי להתבונן בקוצנים בתנאי מעבדה כדי לכמת את הדברים בצורה מדויקת יותר. בפינת החי של מכללת אורנים נמצאת מושבה של קוצנים מצויים שאתה עבדתי על בסיס יומיומי, כדי להרגיל את הפרטים לנוכחותי. תהליך ההרגלה היה חשוב, שכן רציתי לתצפת על הקוצנים מקרוב כדי לבחון את התנהגותם. בניסוי הצגתי פירות רכפתן בפני 23 פרטים שנולדו בשבי ולכן מעולם לא פגשו קודם לכן את הפרי.

מתוך 23 הפרטים, 21 אכלו את הציפה וירקו את הזרעים, אחד אכל את הפרי בשלמותו, ואחד ירק את הציפה ואכל את הזרעים. הקוצנים השאירו למעלה מ-73 אחוז מהזרעים בפרי ללא פגע, ולמעלה מ-78 אחוז מזרעים אלו נבטו בהצלחה.

למעשה, שיעור הנביטה היה זהה לזה של זרעים שהופרדו מהציפה באופן ידני. בבחינה מדוקדקת של הספרות המדעית התגלה שזהו למעשה התיעוד הראשון של מכרסמים שמפיצים זרעים על ידי יריקה.

צמח הרכפתן עמוס אשכולות פרי עסיסיים ובשלים (צילום: מיכל סמוני-בלנק)

בכמה מובנים שירותי הפצת הזרעים שהקוצנים מספקים לרכפתן עולים על אלו של הציפורים. מעבר של הזרעים במערכת העיכול עלול לפגוע בחיוניותם, ולכן יריקת הזרעים מספקת יתרון מסוים. יתרה מכך, התחרות בין עשרות הזרעים שיוצאים כדבוקה בלשלשת היא גדולה, ובשל כך סביר שרק אחד יצליח לנבוט ולהתבסס.

בניגוד לכך, הזרעים שהקוצן יורק אינם דבוקים יחדיו, ולכל אחד מהם סיכוי גבוה לנביטה. בנוסף, ציפורים שעפות בין הוואדיות עלולות להפיץ את הזרעים באזורים פתוחים, שם סיכויי הנביטה אפסיים עקב מחסור במים בעוד הקוצנים מותירים את הזרעים בתחומי הוואדי, בין הסלעים, שם לזרעים תנאים נוחים יותר מבחינת טמפרטורה ולחות.

חיפשתי טורף זרעים - מצאתי מפיץ איכותי

המציאות, מתברר, עולה על כל דמיון, וכך קרה שחיפשתי טורף זרעים אך מצאתי מפיץ איכותי. תוצאות אלו העלו את השאלה מה גורם למכרסם, בבית הגידול המדברי, לוותר על הזרעים המהווים משאב מזון ומקור חלבון חשוב?

כמו שנאמר קודם לכן, תפקידם העיקרי של פירות עסיסיים הוא למשוך בעלי חיים שיאכלו את הפירות ויפיצו את הזרעים. עם זאת, פירות עסיסיים רבים מכילים חומרי הגנה, מטבוליטים שניוניים, שעלולים לדחות מפיצים פוטנציאליים. הסבר אחד לסתירה הוא "תאוריית ההרתעה הישירה".

התאוריה הזאת אומרת שבעלי חיים מפיצים, כדוגמת הציפורים, לא יידחו או ייפגעו מנוכחות המטבוליטים השניוניים, ואילו טורפי הזרעים, כדוגמת המכרסמים, כן יידחו או ייפגעו מהם. יש כמה עדויות לכך שציפורים ומכרסמים מגיבים באופן שונה למטבוליטים שניוניים, לדוגמה בצמחי הפלפל החריף (פלפל הצ'ילי).

מחפשים ליד שיחי הרכפתן אתרי אכילה מוגנים של קוצנים, שבהם כדאי להציב את המצלמות (צילום: מיכל סמוני-בלנק)

במחקר שהתפרסם במגזין (Nature Tewksbury & Nabhan, 2001)  נמצא כי קפסצאין, מטבוליט שניוני המקנה לצ'ילי את חריפותו, מונע ממכרסמים טורפי זרעים לצרוך את הפרי, אך לא משפיע כלל על ציפורים מפיצות.

בעבודה מולקולרית נמצא שאצל הציפורים חסר מקטע ברצפטור שקושר את הקפסצאין, ולכן הן אינן חשות בחריפות הפלפלים. הרכפתן מרוחק אבולוציונית מהפלפלים ואיננו מכיל קפסצאין, ומלבד זאת הוא נאכל ומופץ על ידי מכרסמים.

תהליך אכילת הפרי הרכפתן על ידי הקוצן המצוי, כפי שצולם במעבדה. הקוצן ניגש לפרי ומחזיק אותו בין רגליו הקדמיות. הוא אוכל את הציפה של הפרי, אך נמנע מצריכת הזרעים (צילום: מיכל סמוני-בלנק)

פצצה של תהליך

עם זאת, בהיותו מין פופולרי הנמצא בבית גידול תחרותי וקשה זקוק הרכפתן להגן על חלקיו השונים שלא ייאכלו. בעבודת המאסטר של אלון לוטן בהנחיית פרופ' עדו יצחקי, נמצא שלרכפתן מנגנון הגנה כימי שנקרא "פצצת שמן החרדל".

מנגנון זה מורכב משני חלקים עיקריים: גלוקוזינולטים, חומרים יציבים, ללא השפעה ביולוגית, ואנזים שנקרא מירוזינאז, המפרק את הגלוקוזינולטים לתוצרי פירוק רעילים, נגזרות של ציאניד. בתוך הצמח, כדי למנוע הרעלה עצמית, מופרדים הגלוקוזינולטים מהאנזים מירוזינאז, ורק פגיעה מכנית בצמח, למשל בעל חיים שנוגס בעלה, גורמת למפגש ביניהם.

קוצן זהוב מתעניין בקופסה המכילה שאריות של פירות מהניסויים (צילום: מיכל סמוני-בלנק)

כיום ידועים כ-130 סוגים שונים של גלוקוזינולטים הנמצאים כמעט בכל הצמחים השייכים לסדרת הצלפאים, צמחים כגון חרדל, כרובית, ברוקולי וכמובן רכפתן. השם "פצצת שמן החרדל" התקבל בשל השילוב של שני המרכיבים (גלוקוזינולטים ומירוזינאז), דבר שמזכיר שימוש אנושי של שילוב תרכובות כימיות ליצירת פצצה, ושמן החרדל - כיוון שחרדל הוא אחד מהצמחים הראשונים שבהם התגלה המנגנון.

איזוטיאוציאנטים, שהם חלק מתוצרי הפירוק הרעילים, ידועים גם בשם שמני החרדל, והם אלו שמקנים לחרדל את חריפותו. בפירות הרכפתן מצאנו הפרדה מוחלטת בין הגלוקוזינולטים לבין אנזים המירוזנז, אך בניגוד לשאר רקמת הצמח שבה ההפרדה בין תאים שונים, בפירות ההפרדה הייתה בין הציפה שמכילה גלוקוזינולטים אך לא אנזים, והזרע שמכיל את אנזים המירוזינאז אך לא מכיל גלוקוזינולטים.

זבוב בוהקן שהגיע כדי לאכול מפירות הניסוי שהנחנו עבור הקוצנים (צילום: עמיר וינשטיין)

כך, כל עוד יפרידו המכרסמים בין הציפה והזרע (למשל על ידי יריקת זרעים) לא ייפגשו הגלוקוזינולטים והאנזים, ולא ישתחררו תוצרים רעילים. מעניין לציין שבניסוי שבו הצגתי בפני הקוצנים פירות המכילים זרעים שבהם הופסקה פעילות האנזים חזרו הקוצנים לתפקודם הרגיל כטורפי זרעים, זאת אומרת אכלו ציפה וזרעים יחדיו.

כך מצאנו בפירות הרכפתן מנגנון כימי חכם שמונע מבעלי החיים לצרוך את הציפה והזרעים גם יחד, ובכך הופך טורף למפיץ. מנגנון זה הוא ייחודי, שכן הוא איננו תלוי בנוכחות רצפטור מסוים ולא מסתמך על הבדלים בין מחלקות (לדוגמה עופות לעומת יונקים) ומאפשר מבחר רב בהרבה של מפיצי זרעים.

קוצן מצוי שנתפס במלכודות וצולם ברגע השיחרור (צילום: מיכל סמוני-בלנק)

מנגנון זה גם מספק תמיכה לתאוריית ההרתעה הישירה: בעלי חיים שיצרכו את הציפה והזרע גם יחד ייפגעו מתוצרי הפירוק הרעילים, ואילו בעלי חיים שיאכלו את הציפה ויפיצו את הזרעים לא יושפעו כלל.

כאן מנגנון זה גם מרחיב את התאוריה, שכן לא רק שמדובר בהבדל בין מינים שונים כי אם גם באותו המין. פרטים שיאכלו את הציפה והזרעים – ייפגעו, ואילו פרטים שיאכלו את הציפה ויפיצו את הזרעים לא ייפגעו כלל.

בדיאטות שבהן עורבבו שני מרכיבי ה"פצצה" (הציפה והזרע) מראש נמצאה ירידה במסת גופם של המכרסמים, ואילו בדיאטות שכללו רק את אחד המרכיבים לא נמצאה השפעה כלל. ככל הנראה, הקוצנים נדחים מהטעם המר הנוצר בזמן השילוב בין האנזים מירוזינאז והגלוקוזינולטים.

ברוב המקרים פגיעה בזרע אחד תספיק כדי להרתיע את הקוצנים מלפגוע בשאר הזרעים. המנגנון בפירות הרכפתן מצליח לשפר משמעותית את מערכת היחסים עם המכרסם, וככל הנראה לעודד גם מינים רבים אחרים לאכול מהפירות אך להימנע מפגיעה בזרעים.

כתבה וצילמה: מיכל סמוני-בלנק. דוקטורנטית בפקולטה לביולוגיה בטכניון. הדוקטורט נעשה בהנחיית פרופ' זאב ארד מהטכניון ופרופ' עדו יצחקי מאוניברסיטת חיפה, ובשיתוף פעולה עם ד"ר יורם גרשמן ממכללת אורנים, פרופ' דניס דירינג מאוניברסיטת יוטה ופרופ' וויליאם קרסוב מאוניברסיטת וויסקונסין. המחקר התפרסם ב- Current Biology ביוני 2012. 

הכתבה פורסמה בגליון 203 של "טבע הדברים"

מתנה לגולשי ynet: גיליון היכרות ב-10 שקלים בלבד