מחקר חדש גילה שאקלים מתחמם עלול להפוך קהילות מיקרוביאליות שנמצאות בשפע גלובלי מקולטות פחמן לפולטות פחמן, מה שעלול לגרום לנקודות מפנה של שינויי האקלים ולהגביר עוד יותר את ההתחממות הגלובלית.
2 צפייה בגלריה
החיידק המיקסוטרופי Paramecium bursaria, שביכולתו לעבור בין פוטוסינתזה כמו צמחים (ספיגה של פחמן דו חמצני) לבין אכילה כמו בעלי חיים (שחרור פחמן דו חמצני)
(צילום: Shutterstock)
האורגניזמים האלה, שמתנהגים גם כמו צמחים וגם כמו בעלי חיים, נקראים חיידקים מיקסוטרופים, מפני שהם משלבים בין צורות תזונה שונות. הם יכולים לעבור בין פוטוסינתזה כמו צמחים (ספיגה של פחמן דו חמצני) לבין אכילה כמו בעלי חיים (שחרור פחמן דו חמצני). הם מצויים בשפע ברחבי העולם, נמצאים בדרך כלל בסביבות מים מתוקים וסביבות ימיות, ועל פי ההערכות הם מהווים את רוב הפלנקטון הימי.
בהדמיית מחשב, שנערכה כחלק ממחקר שפורסם בכתב העת Functional Ecology, הודגם כיצד חיידקים מיקסוטרופים רוכשים אנרגיה בתגובה להתחממות סביבתית. החוקרים מאוניברסיטת דיוק ואוניברסיטת קליפורניה בסנטה ברברה מצאו כי בתנאי התחממות אקלים, חיידקים מיקסוטרופים עוברים משקעי פחמן (קולטי פחמן) לפולטי פחמן.
במחקר זה, הריצו החוקרים מספר סימולציות תוך שימוש בטווח טמפרטורות של 4 מעלות צלזיוס, בין 19 ל-23 מעלות צלזיוס. משמעות הממצאים היא שככל שהטמפרטורות עולות, כך קהילות החיידקים השופעות הללו עלולות להשתנות לרעה ובמקום ליצור אפקט קירור נטו על כדור הארץ, ייווצר אפקט התחממות נטו. בהתחשב בכך שהטמפרטורות העולמיות צפויות לעלות ב-1.5 מעלות צלזיוס מעל לרמות הטרום-תעשייתיות בחמש השנים הקרובות, כשעד סוף המאה עלולה להתרחש עלייה מדאיגה של בין 2 ל-4 מעלות צלזיוס, הרי שממצא המחקר מקבלים חשיבות עליונה אף יותר.
"ממצאי המחקר מראים עד כמה חיידקים מיקסוטרופים הם שחקנים חשובים בתגובות המערכת האקולוגית לשינויי האקלים, הרבה יותר ממה שחשבו בעבר. על ידי המרת קהילות מיקרוביאליות למקורות פולטי פחמן דו חמצני בתגובה להתחממות הגלובלית, עלולה להיווצר האצה של תהליך עליית הטמפרטורות על ידי יצירת לולאת משוב חיובית בין הביוספרה לאטמוספירה", אמר ד"ר דניאל וויצ'ינסקי מאוניברסיטת דיוק - המחבר הראשי של המחקר.
"מכיוון שחיידקים מיקסוטרופים יכולים גם ללכוד וגם לפלוט פחמן דו חמצני, הם כמו 'מתגים' שיכולים לעזור להפחית את שינויי האקלים או להחמיר אותם. היצורים הללו הם זעירים, אבל ההשפעות שלהם בהחלט יכולות להיות רחבות ורבות משמעות סביבתית", הוסיפה ד"ר הולי מולר מאוניברסיטת קליפורניה בסנטה ברברה ומחברת שותפה של המחקר.
ד"ר ז'אן-פיליפ ג'יברט מאוניברסיטת דיוק, שנמנה על מחברי המחקר, הוסיף: "מודלים עדכניים וארוכי טווח של חיזוי שינויי האקלים מסבירים כיום רק את הפעולה המיקרוביאלית באופן מצומצם או חלקי. על כן, המחקר הנוכחי נחוץ כדי לשפר את ההבנה הרחבה של הבקרות הביוטיות על התהליכים האטמוספריים של כדור הארץ".
2 צפייה בגלריה
החיידק המיקסוטרופי Paramecium bursaria, שביכולתו לעבור בין פוטוסינתזה כמו צמחים (ספיגה של פחמן דו חמצני) לבין אכילה כמו בעלי חיים (שחרור פחמן דו חמצני)
(צילום: Daniel Wieczynski)
המודל של החוקרים חשף בין היתר שממש לפני שקהילות חיידקים מיקסוטרופים עוברות לפליטת פחמן דו חמצני, השפע שלהן משתנה בקיצוניות. ניתן לזהות שינויים אלה בטבע על ידי ניטור שפע חיידקים מיקסוטרופים, בתקווה שהם יוכלו לשמש כאותות אזהרה מוקדמים לנקודות מפנה שיחולו בשינויי האקלים.
"החיידקים הללו עשויים לפעול כאינדיקטורים מוקדמים להשפעות הקטסטרופליות של שינויי אקלים מהירים, דבר חשוב במיוחד במערכות אקולוגיות שהן כיום שקעי פחמן מרכזיים כמו אדמות כבול, בהן חיידקים מיקסוטרופים מצויים בשפע רב", אמר ד"ר וויצ'ינסקי. יחד עם זאת, החוקרים גילו שאותות האזהרה המוקדמים הללו יכולים להשתתק על ידי עלייה של חומרים מזינים כמו חנקן בסביבה, הנגרמת בדרך כלל בשל חקלאות או מתקני טיפול בשפכים. כאשר כמויות גבוהות יותר של חומרים מזינים כאלה נכללו בסימולציות, התגלה לחוקרים שטווח הטמפרטורות שבהן מתרחשת ההתרעה המוקדמת התכווץ עד שבסופו של דבר נקודת המפנה הגיעה ללא אזהרה מוקדמת.
"זיהוי סימני האזהרה הללו צפוי להיות מאתגר, במיוחד אם הם מיטשטשים בשל חומרי ההזנה. יחד עם זאת, ההשלכות של החמצה הן עצומות, כי זה עלול להסתיים עם מערכות אקולוגיות במצב הרבה פחות רצוי ועלייה של פליטת גזי חממה לאטמוספירה במקום המצב ההפוך הרצוי", סיכמה ד"ר מולר.
