מחקרים

העלייה ההולכת וגוברת בתופעת העמידות של חיידקים לאנטיביוטיקה, הנה תופעה מטרידה שהעסיקה עד כה בעיקר את עולם הרפואה בהקשר של חיידקים פתוגנים עמידים, שנמצאים לעתים קרובות בבתי חולים, מרפאות וסביבות קליניות אחרות. אולם, באחרונה התגלו שאריות של חומרים אנטיביוטיים וחיידקים עמידים להם בשפכים עירוניים, במי קולחין עירוניים ובאגמים, נהרות, קרקעות ואף מקורות מי תהום שנחשפו לאותם שפכים/מי קולחין.

ההימצאות מלכתחילה של החומרים האנטיביוטיים והחיידקים העמידים להם בשפכים היא כנראה תוצאה של השימוש הרב באנטיביוטיקה ע"י בתי אב, המטבוליזם החלקי שהחומר עובר בגוף האדם, ממנו הוא מופרש לשפכים והעובדה כי מתקני הטיפול בשפכים מוגבלים ביכולתם לסלק את שאריות החומרים והחיידקים העמידים. ממצאים אלה, מעלים את החשש כי השימוש הגובר במי קולחין עלול להביא להפצה סביבתית של חיידקים עמידים לאנטיביוטיקה. חשש זה הוא בראש ובראשונה בריאותי - הימצאות יותר חיידקים עמידים לאנטיביוטיקה בסביבה שתביא ליותר חיידקים פתוגנים עמידים לאנטיביוטיקה. בנוסף, תיתכן השפעה אפשרית על מבנה ומגוון אוכלוסיות חיידקים בסביבה, וההשלכות השליליות העלולות להיות לה על מחזורים גיאוכימיים בטבע התלויים בפעילות מיקרוביאלית של אוכלוסיות ספציפיות.

מאחר שישראל היא המדינה המובילה בהשבת מי קולחין להשקיה לחקלאות, ובמי קולחין בה כבר נמצאו שאריות של חומרים אנטיביוטיים וחיידקים עמידים להם, נראה כי החששות המוזכרים רלוונטיים ביותר לארץ. יחד עם זאת, העובדה כי מי קולחין המשמשים להשקיה מכילים בד"כ ריכוז של חומרים אנטיביוטיים הנמוך בשישה סדרי גודל מהריכוז הפעיל על חיידקים וכן העובדה כי אין זה הכרח שהחיידקים שבמי הקולחין די כשירים כדי להתבסס ולשגשג בנישות מים וקרקע, מעלה את השאלה האם שיחרור לסביבה של מי קולחין על מרכיביהם השונים, מביא להתפשטות עמידות חיידקים לאנטיביוטיקה בסביבה, ו/או גורם לשינוי במבנה אוכלוסיותיהם. 

נמצא כי בדומה למדינות אחרות בעולם, במי קולחין שניוניים בישראל ובקרקעות המושקות בהם ישנה שכיחות גבוהה יותר של חיידקים עמידים לאנטיביוטיקה, בהשוואה לנישות דומות שלא נחשפו למי קולחין.  בנוסף, נמצא כי החיידקים העמידים לאנטיביוטיקה אשר נמצאים במקור במי הקולחין, הם הגורם היחיד במים אשר מביא להתפשטות עמידות לאנטיביוטיקה בין אוכלוסיות החיידקים במים ובקרקע. כמו- כן, לשאריות החומרים האנטיביוטיים במים בריכוזם האופייני (ואף בגבול הריכוז הגבוה הנמצא בשפכי בתי חולים) כגורם יחיד או משולב עם חיידקי מי הקולחין,  אין כל השפעה על התפשטות העמידות לאנטיביוטיקה במים ובקרקע. יחד עם זאת, לשאריות החומרים האנטיביוטיים, כמו-גם, ליתר המאפיינים הפיסיקליים-כימיים של המים נמצאה השפעה מסוימת (גם אם מוגבלת) על מבנה אוכלוסיות החיידקים בקרקע. 

לאור התפקיד החשוב שנמצא במחקר זה לחיידקי מי הקולחין בהעלאת העמידות לאנטיביוטיקה ובהשפעה על פרופיל אוכלוסיות החיידקים בסביבה והיעדר ההשפעה שנמצאה לריכוזים נמוכים של חומרים האנטיביוטיים במים, נראה כי על מנת לצמצם את תופעת התפשטות העמידות לאנטיביוטיקה בעקבות שימוש במי קולחין, יש להתמקד יותר בחיטוי האנטי-בקטריאלי של המים במסגרת תהליכי הטיפול בשפכים ופחות בסילוק של שאריות החומרים האנטיביוטיים. חשוב לציין, כי למרות ממצאיו אין במחקר זה כדי לקבוע האם מדובר בסכנה בריאותית ממשית לאדם או בפוטנציאל להשפעות שליליות מבחינה אקולוגית מיקרוביאלית. מגוון התוצאות והמסקנות שנמצאו יוכלו לשרת מחקרים עתידיים שיידרשו גם לשאלות אלה.

שקעי הים התיכון הינם בעלי משמעות רבה למזג האוויר באגן הים התיכון, בעיקר בעונת החורף. שקעים אלו הם המקור העיקרי למשקעים באזור זה, ולכן נעשו מאמצים רבים להתחקות אחר תהליכי היווצרותם (ציקלוגנזה) ותפוצתם המרחבית. מחקר זה עוסק בתרחישי ההיווצרות של שקעי הים התיכון ואירופה ובקשרי הגומלין בין החלקים השונים של אזורים אלה מבחינת תדירות השקעים והמערכות (בסקאלה גדולה) המשפיעות עליהם.

בחלקו הראשון של המחקר נבחנו תרחישי היווצרות השקעים בים התיכון. נמצא כי 87% מהשקעים נוצרים בתוך אגן הים התיכון (היה"ת) עצמו. בנוסף נמצא כי רק 12% מהשקעים שמקורם במערב היה"ת, נעים מזרחה לכל ארכו ומגיעים עד לחופו המזרחי. נמצא כי תפוצתם המרחבית של שקעי הים התיכון היא בשני מוקדים ציקלוגנטים עיקריים: האחד במרכז היה"ת והשני במזרחו. בהמשך המחקר הוגדרו "קשרים מרחוק" כקשרים סטטיסטיים בין ההשתנות במספר השקעים בין שני אזורים המרוחקים זה מזה ונבחנו במספר גישות במקביל. מפות הקורלציה איששו מספר תופעות אקלימיות: קיומו של מסלול שקעים אירופאי, העובר מהאוקיינוס האטלנטי דרך אירופה לעבר הים השחור; קיומו של מסלול שקעים מאזור מפרץ ביסקיה לעבר איטליה; חותמו של גל רוסבי מס' 6 בים התיכון; וכן כי שקעים מאזור מרכז היה"ת ואיטליה אינם נעים לרוב לעבר מזרח הים התיכון. שליש מבין הזוגות של אזורי ההתמקדות נמצאו מתואמים באופן מובהק. המתאמים החיוביים מצביעים על נטיית השקעים באזור האחד לנוע לאזור האחר (לדוגמה, מאיטליה לים השחור), ועל כך שמבנה אפיקי הרום מעודד היווצרות שקעים בשני אזורים מרוחקים באותה העונה, לדוגמה, מזרח היה"ת והאיים הקנאריים. מתאם שלילי מצביע על כך ששקעים באזור אחד נוטים שלא להגיע לאזור האחר, לדוגמה, מאיטליה לעבר מזרח היה"ת ובאים האחד על חשבונו של האחר. חלקו האחרון של המחקר התמקד בבחינת תפקידן של תנודות בסקלה גדולה על משטר השקעים ביה"ת.

ניתוח סינופטי של מבנה התנודות והרכיבים הראשיים מסביר את האופן בו הם משפיעים על שכיחות השקעים בחלקיו השונים של מרחב המחקר. נמצא שכאשר שני אזורים מתואמים ביניהם חיובית המתאמים בין שכיחות השקעים בכל אחד מהם לבין רוב התנודות והרכיבים הראשיים הינו בעל סימן זהה. מאידך, כאשר שני אזורים מקיימים ביניהם מתאם שלילי רוב התנודות והרכיבים הראשיים משפיעים באופן מנוגד על שני האזורים. ניתוח אנליטי הראה שהמתאם בין התנודות/ רכבים ראשיים לבין היחס בין מספרי השקעים בשני האזורים הנבדקים, רלבנטי רק כשהמתאם בין שני האזורים שלילי. 

בשנים האחרונות הולכת וגוברת המודעות למתרחש ברחוב העירוני לתועלות הבריאותיות, החברתיות והסביבתיות של ההליכה והשהייה במרחב הציבורי. מחקר זה עומד על הקשר שבין מרחב הולכי הרגל לתחושתם של השוהים ברחובות הרב- שימושיים במרכזי הערים. רחובות אלו מהווים את הלב הפועם בערים ומשמשים אכסניה לפעילויות חברתיות מרובות. הקשר שבין פעילותיהם ותחושתם של הולכי הרגל, למרכיביהם הפיסיים ומימדי המרחב המוקצה לפעילות זו ברחובות המרכזיים, אינו ברור דיו.

הבהרה של קשר זה, יכולה לשדרג את מקומו של המרחב הציבורי ואת כח המשיכה שלו, מול הקניונים ואזורי המסחר מחוץ למרכזי הערים. המחקר מתמקד בשני תחומים עיקריים, הפיסי והחברתי ברחוב הראשי. המסקנה העיקרית היא כי רכיבים פיסיים מסויימים, משפרים את התחושה הכללית של הולכי הרגל ואת תחושת הביטחון מפני הפגיעות מכלי הרכב ברחוב. רכיבים העיקריים של הולכי הרגל ברחוב, הם יחס חלוקת הרחוב בין המשתמשים השונים, קישוריות ועורקיות, ריהוט רחוב המעודד אינטראקציה חברתית והימצאות קולונדה. המחקר הצליח להציג את הקשר בין גודל מרחב הולכי הרגל (המדרכה) לתחושת הולכי הרגל ברחוב ואת יתרונו של מדד הגודל היחסי ואופן חלוקת הרחוב בין המשתמשים על פני הגודל המוחלט המוקצה.

ההמלצה היישומית העיקרית מתייחסת לאופן חלוקת מרחב הרחוב בין המשתמשים השונים בשלבי התכנון ובנוסף, מציעה להוסיף מדד כמותי המתבסס על חלוקה יחסית של המרחב, לצד המדד הכמותי הרווח, חלוקת המרחב לפי גודל (רוחב). 

בשלושת העשורים  האחרונים הלכה והתרחבה בעולם מגמת השימוש בשקיות פלסטיק לאריזה ונשיאה של מוצרים על ידי צרכנים בחנויות וכיום עומדת הצריכה העולמית הממוצעת שלהן על מאות מיליארדים בכל שנה. הגורמים לתופעה זו הם היתרונות המיוחסים לשקיות הפלסטיק, מחיר השוק הנמוך שלהן וחלוקתן בחינם על ידי חנויות כחלק מהשירות המוצע ללקוחות. אולם, שקיות רבות מוצאות את דרכן אל הסביבה וגורמות לזיהום הקרקע, המים והאוויר, לפגיעה בחי ובצומח ולצמצום השטחים הפתוחים כתוצאה מהגדלת נפח הפסולת בסביבה. בשל כך נעשים כיום  ברחבי העולם מאמצים להביא לצמצום השימוש בשקיות פלסטיק ולקידום השימוש בחלופות שאינן מזיקות לסביבה.

מחקר זה בוחן אפשרות לתרום לצמצום השימוש בשקיות פלסטיק בעיר קריית גת באמצעות גישה אסטרטגית לשכנוע וליצירת שינוי התנהגותי, הנקראת "שיווק חברתי". המחקר ביקש לבחון את גישתם והתייחסות של המשתתפים לשקיות הפלסטיק, לצמצום השימוש בהן ומעבר לשימוש בחלופות. 

ממצאי המחקר מציעים מספר נקודות ותובנות חשובות בנושא: א) זיהוי מעמיק של העלות, התועלת והחסמים המיוחסים לצמצום השימוש בשקיות ומעבר לשימוש בחלופות-- מנקודת הראות של צרכנים; ב) עמדות חיוביות וכוונות ביחס לצמצום השימוש בשקיות אינן מספיקות, משום שיש להסיר או להפחית חסמים המונעים שינוי התנהגות זה בפועל; ג) אנשים מוכנים לוותר על השימוש בשקיות, בתנאי שזה יבוא "מלמעלה", כלומר-- תהיה מדיניות שלטונית שתחייב את כולם לוותר ולא רק הם יוותרו באופן וולונטרי, ובתנאי שיוצעו להם חלופות שאינן נופלות מן השקיות ביתרונותיהן הנתפסים.

הערכה זהירה קובעת שאקלים כדור-הארץ חווה במאתיים השנים האחרונות תקופה של שינויים מהותיים. אחד המאפיינים של שינויים אלו הוא עליה בטמפרטורה הגלובלית הממוצעת. חלק מהגורמים לעליה זו הם פליטת גזי חממה (כגון: פחמן דו-חמצני,CO2 ) לאטמוספרה, כתוצאה משריפת דלקים פוסיליים.

מבין מאגרי הפחמן (C) הפעילים, הפדוספרה (קרקעות כדור-הארץ) היא השלישית בגודלה, ומכילה כ- 1550 Pg פחמן אורגני (SOC) וכ- 950 Pg פחמן אי-אורגני (SIC). מחזור הפחמן בין הפדוספרה לאטמוספרה מונע ע"י תהליכים ביולוגיים, כאשר צמחים מקבעים פחמן באמצעות פוטוסינטזה. הפחמן מוחזר לאטמוספרה כ- CO2 ע"י פעילות נשימה מיקרוביוטית ושורשי צמחים, בתהליך המכונה 'נשימת קרקעות'. שארית החומר האורגני היציבה נצברת בקרקע כחומר האורגני, אשר הפחמן מהווה את היסוד העיקרי בו.

עיבוד קרקעות לצרכים חקלאיים מלווה לרוב בירידה ניכרת בכמות החומר האורגני בקרקע. אחת הפעולות העיקריות התורמות לירידה היא פליחת קרקעות. פליחה נועדה לרוב כדי לאוורר את הקרקע ולסניטציה של עשביה, ולשיפור תנאי הגידול של יבולים. יחד עם זאת פעולת הפליחה מפרה את מבנה הקרקע, ובכך חושפת את החומר האורגני לתנאי חימצון, ולמעשה לפירוקו ואיבודו לאטמוספרה. ניתן לשחזר את תכולת החומר האורגני ע"י אימוץ טיפולים חקלאיים נכונים, כגון ממשק אי-פליחה, ובנוסף דישון הולם, אשר תורם להגדלת היבול מחד, אך לרוב גם לעליה בפעילות המיקרוביוטית ולהיקף נשימת הקרקע מאידך.

באזורי אקלים צחיחים, בהם הקרקע היא לרוב בסיסית, מרבית הפחמן מצוי בקרקע בצורת פחמן אי-אורגני. כיוון שאזורים אלו (בהגדרתם) מוגבלים בכמות המשקעים, ומקור החומציות העיקרי הוא פחמתי, קיים בהם פוטנציאל להוות מבלע לפחמן, באמצעות מחזורי המסה ושקיעה של פחמות, אשר לוכדים פחמן אורגני ממקור נשימתי, ויוצרים פחמות פדוגניות. ניתן לזהות פחמות אלו כאשר מנתחים את יחסי האיזוטופים היציבים של הפחמן, כאשר לפחמן מועשר באיזוטופ C12 יחסית לפחמן האי-אורגני.

תהליך זה עשוי להוות מבלע כאשר מקור הסידן הוא חיצוני למערכת הפחמתית, כמו למשל מהמסה של מינרלים בעלי סידן, כגון פצלות שדה. מטרות מחקר זה הן:
1.    להעריך באופן כמותי את השפעת קרקעות בשדות חיטה מעובדים על מחזור הפחמן בין הרקע לאטמוספרה באזורים צחיחים וצחיחים למחצה.
2.    להעריך באופן כמותי את תרומת ממשק העיבוד (פליחה, דישון והשקיה) על מחזור הפחמן בין הקרקע לאטמוספרה בקרקעות בשדות חיטה באזורים צחיחים וצחיחים למחצה.
3.    לבחון האם, ותחת אילו תנאים, קרקעות בשדות חיטה מעובדים באזורים צחיחים וצחיחים למחצה מהווים מבלע או מקור לפחמן דו-חמצני אטמוספרי.

כדי לענות על מטרות המחקר, נבחרו שתי חלקות חיטה באזורים שונים: 1) בחלקת ניסוי גידולי חיטה ארוכת טווח, בתחנת המחקר החקלאי 'גילת', בדרום ישראל, תחת אקלים צחיח. בחלקה זו, נבחרו חמישה טיפולים שונים המשלבים ממשקי פליחה, דישון והשקיה. 2) במושב 'ביצרון', בשפלת החוף של ישראל, תחת אקלים צחיח למחצה. בחלקה זו נבחר טיפול אחד המשלב ממשק פליחה ודישון.

המחקר הורכב מניסוי שדה, ובדיקות מעבדה משלימות. בניסוי השדה נמדדו מאפייני הקרקע, ונערך מעקב אחר התפתחות החיטה במהלך עונת הגידול. מאפייני הקרקע עקבו אחר מחזור הפחמן, באמצעות בדיקת היקף נשימת הקרקעות, והלחצים החלקיים של CO2 בתת הקרקע, עד לעומק של 2 מ'. כמו כן, נמדדו רטיבות הקרקע והטמפרטורה שלה. המעקב אחר התפתחות החיטה נעשה ע"י מדידה של גובהה, ומספר פעמים במשך השנה מדידת היקף ייצור הביומסה. בדיקות המעבדה ניתחו את מרכיבי הקרקע עד לעומק של 2 מ', וכללו בדיקות של הצפיפות הגושית, pH הקרקע, כמות החומר האורגני וכמות הגיר. כמו כן, נבדקו כמות הפחמן הכללית וכמות החנקן הכללית. כמות הפחמן חולקה לאחר מכן לפחמן האורגני ולפחמן האי-אורגני, ונבדקו ערכי δ13C של הפחמן הכללי והפחמן האי-אורגני, כדי לאפשר את חישוב היקף הפחמות הפדוגניות.

תוצאות המחקר מראות, כי משטר רטיבות גבוה יותר תורם, כצפוי, לעליה בהיקף מחזור הפחמן השנתי בין הקרקע לאטמוספרה, ומעלה את כמות הפחמן הכללית בקרקע, הן אורגני, כתוצאה מקצב יצור ראשוני גבוה יותר, והן אי-אורגני כאשר ההשקיה במים הרוויים פחמות מומסות. ממשק העיבוד לעומת זאת, מראה כי לממשק פליחה השפעה שלילית על היקף מחזור הפחמן בין הקרקע לאטמוספרה, הן בהיקף נשימת הקרקע (בעיקר בשל קרום פיסיקלי הנוצר ע"ג הקרקע החשופה, כתוצאה מפגיעת טיפות הגשם, היוצר חסם לתחלופת גזים, וחידור מים) והן בייצור ביומסה נמוכה יותר.

כמו כן, נמצא כי ממשק פליחה מוריד את כמות הפחמן הכללית בקרקע, הן אורגני, ובמידה מסוימת אף של פחמן אי-אורגני, בשל חדירות מים נמוכה יותר והיקף המסה ושקיעת פחמות נמוך יותר. לממשק הדישון לא נמצאה השפעה על היקף נשימת הקרקע, אך נמצא כי הוא מעלה את כמות הביומסה. כמו כן, נמצא כי הדישון מוריד את pH הקרקע, ומשפיע בעיקר על קצב ההמסה ושקיעה של הפחמות, כאשר חלקות מדושנות מכילות יותר פחמות פדוגניות, אף על פי שמקור החומציות הינו חיצוני, ולא פחמתי. 

מסקנות המחקר הן שחלקות בעלות ממשק רטיבות גבוהה יותר אכן מעלות את היקף מחזור הפחמן השנתי בין הקרקע לאטמוספרה, ויחד עם זאת מכילות פוטנציאל ללכוד כמות פחמן גבוהה יותר. לממשק פליחה יש השפעות שליליות על מחזור הפחמן כמעט בכל אספקט שנבדק, בהורידו את כמות הפחמן הכללי, הן בעיקר בצורה אורגנית, ובנוסף מוריד את כמות ייצור הביומסה העונתית. לדישון נמצאה השפעה רק בעליית קצב ייצור הביומסה, וכמו כן על מחזורי ההמסה ושקיעת הפחמות, ויצירת כמות פחמות פדוגניות גבוהה יותר. על כן, המלצת המחקר הינה על מעבר שדות חיטה מעובדים לממשק אי-פליחה, הכולל דישון, על מנת להעלות את כמות הפחמן בקרקע, וכמו כן להוות פוטנציאל למבלע עונתי לפחמן במשך עונת הגידול.