מחקרים

הלחץ המצטבר על הסביבה הטבעית כתוצאה מתהליכי כרייה וייצור המשמשים את האנושות מחייב שינוי אסטרטגי מיידי (Allwood, Ashby, Gutowski, & Worrell, 2011; Ashby, 2013; Berge, 2009; OECD, 2012).  כבר כעת, קיים מחסור במשאבים חיוניים וצפוי מחסור למשאבים בסיסיים לקיום ציוויליזציה מודרנית בטווח של מאה השנים הבאות (USGS, 2007). התייעלות חומרית (Material Efficiency) וניהול חומרים מקיים (Sustainable Materials Management) הינם כלים ניהוליים אסטרטגיים הניתנים ליישום לצורך הפחתת הביקוש להון טבעי בתול ולהפחתת הזיהומים הנוצרים כתוצאה מתהליכי ייצור. גישות אלו מובילות ליישום רעיון  "Resource Decoupling"- הפרדה מהותית בין שימוש בחומרים לצמיחה כלכלית.

מבין הכלים המקצועיים הבולטים לניתוח והבנת המשמעות הכוללנית של ייצור מתועש בחרנו לסקור את הערכת מחזור חיים סביבתית (LCA) והערכת מחזור חיים כלכלית (LCC). כלים אלו, הינם כלים מדידים, המתבוננים באופן רחב על מוצרי צריכה, מבנים או שירותים החל מחציבת חומרי גלם דרך עיבוד, ייצור, הרכבה, שינוע ושימוש ועד שלב סוף חיים, בהתאם לגבולות המערכת המוגדרים.

לאור סקירת שיטות ההערכה, נוכחנו כי לשיטות פורצות דרך אלו חסמים רבים וכי הן אינן נגישות דיין למתכננים בתחום הבנייה. עם זאת, בשנים האחרונות פותחו כלים רבים עבור מתכננים מבוססי מחזור חיים כגון תווים ירוקים (Eco-Labels), מעריסה לעריסה, HPD ועוד. בעקבות מטא- אנליזה של גישות מתקדמות לשימוש בר קיימה בחומרים, מצאנו את חשיבת מחזור חיים (LCT)  ככלי סביבתי משמעותי עבור מתכננים, לצורך תכנון אופטימלי סביבתי וכלכלי לאורך זמן, תוך מזעור כמות שירותי החומר בשימוש.

מרבית ההשפעות הסביבתיות נקבעות בתהליך העיצוב, מה שמדגיש ביתר שאת את ההשפעה הטמונה בתכנון מקיף. עיצוב משולב דוגמת(Building Integration Modelling)  BIM נוצר מתוך הצורך הסביבתי והבנת התועלת שבתכנון משתף. דרך רעיון זה, כל צוות התכנון ובעלי העניין מעורבים עוד בשלבי התכנון הראשונים דרך משקפי "לקוח הקצה". החיבור הרב-תחומי מאפשר יצירת פרויקט המשלב בין הצרכים השונים, חוסך במשאבים לאורך זמן ומפחית את כמות הכשלים בתהליך הבינוי ובשלבי החיים שלאחריו.

בעקבות סקירת שיטות הערכת מחזור חיים, בחינת כלים מעשיים מבוססי מחזור חיים תומכי תכנון, סקירת שיטות אלו בהקשרם לתקני בנייה ירוקה ובחינת כלים מתקדמים לתכנון סביבתי, מצאנו כי לחיבור בין חשיבת מחזור חיים ועיצוב משולב, ישנו פוטנציאל גבוה ליישום התייעלות חומרית וניהול חומרים מקיים.

בכדי להדגים את הרעיונות הכוללניים באופן מעשי, בחרנו במתודולוגיית FAST (Coman, 2006) (Focused Arena Strategy Tool), מתודולוגיה ניהולית- מעשית ליצירת ערך הנשענת על תיאוריית האילוצים ומרחיבה אותה. באמצעות שיטה זו, ביצענו ניתוח אסטרטגי של תעשיית הבטון הישראלית, המהווה אחד מהמוקדים החמים (Hot Spot) במבנים מבחינה סביבתית וכלכלית. מטרת הניתוח הייתה איתור הפעולות שיובילו לשיפור ביצועים סביבתיים וכלכליים ארוכי טווח ולאופטימיזציה של משאבים וחומרים בתעשיית הבנייה המקומית.

מהניתוח עלה כי לבטון יכולות ליבה חזקות- משאביו מיוצרים ונגישים באופן מקומי, הוא חזק ועמיד לאורך זמן ומאפשר גמישות תכנונית. עם זאת, תהליך ייצור בטון הוא צרכן משאבי הטבע הגדול בעולם. אופן השימוש בבטון כיום יוצר מחסור בהון טבעי, פסולת לכל אורך שרשרת הערך ולוגיסטיקה מזהמת. ניתוח זה הבהיר כי שימוש בבטון כחומר גלם עיקרי בתעשיית הבנייה יהווה יתרון אך ורק אם נשתמש בו באופן מועיל יותר.

ממיפוי הזירה העסקית (ARENA), מצאנו כי ההשפעה הסביבתית המשמעותית ביותר תושג באמצעות תכנון בחשיבת מחזור חיים וע"י הקמת מתקני מחזור ומתקני חומרים יד שנייה באינטגרציה אנכית לסגירת שרשרת הערך. שינויים אלו יכולים להוביל ליתרון  עסקי וסביבתי.

מניתוח תרשימי של LCT בתעשיית הבטון, זיהינו כי "המוקדים החמים" של ייצור בטון הינם בראשית שרשרת האספקה בשלב חציבת חומרי הגלם, ובסוף מחזור החיים הראשון, בהפיכת המשאבים לפסולת. לאור הניתוח, הגענו למסקנה כי היעד האסטרטגי טמון בתכנון בשיטת המעגל הסגור (Closed Loop system) וניתוב מעגלי  חומר לשימוש חוזר ולמחזור איכותי.

יישום מתודולוגיית FAST הביא לממצאים כמותיים ואיכותיים לא רק ברמת האסטרטגיה אלא גם בתחום קבלת ההחלטות. בתום הניתוח, הגדרנו תכנית פעולה לשיפור הביצועים הסביבתיים ולשימור המשאב בתעשיית הבנייה המקומית, כאשר היעד הוא הפחתת כמות המשאבים הבתולים בשימוש החל משנת 2020. את התכנית חילקנו לשלושה היבטים עיקריים- היבט מדיני-רגולטורי, היבט תכנוני והיבט כלכלי,  מתוך הנחה שכל אחד מהיבטים אלו חיוניים לצורך הטמעת השינוי המהותי, והצבנו אופק מימוש ריאלי.

ממצאי תכנית הפעולה שגובשו הינם: מבחינה מדינית-רגולטורית אכיפה ופיקוח על העברת פסולת בניין לאתרים מורשים, מעקב אחר תזרים חומרים וניתוחו השוטף והפנמת עלויות חיצוניות הנוצרות כתוצאה משרשרת האספקה של בטון; מבחינה תכנונית שדרוג ושימור אלמנטים במבנים קיימים, הפרדה במקור של פסולת באתרי בנייה, תכנון משולב בחשיבת מחזור חיים ויישום פספורט חומרים; מבחינה כלכלית קידום תחום האקולוגיה התעשייתית בישראל, הקמת תשתית למתקני מחזור ואספקת חומרים יד שנייה ומעבר לכלכלה מבוססת שירותים.

תיאור הבעיה: המחקר על העדפות דיור מסתמך בעיקר על התבוננות בדפוסי קנייה או סקרי צרכנים. ישנם מעט מחקרים שהניבו תוצאות מציאותיות המנבאות את בחירות הצרכן ואת הערך הכספי המשוער למאפייני מגורים, שיכולים לשמש יזמים וקובעי מדיניות. בהקשר הישראלי, לא בוצעו מחקרים מקיפים לגבי העדפות הצרכן לעירוניות בת-קיימא ויש מידע מועט על העדפות דיור באופן כללי.

מטרה ושיטת המחקר: מחקר זה בוחן את העדפותיהם של רוכשי דירות פוטנציאליים בישראל למאפיינים של עירוניות בת-קיימא, באמצעות סקר המבוסס על ניתוח קונג'וינט. ניתוח קונג'וינט הינו מודל סטטיסטי הנפוץ בסקרי שוק, ומהווה גישה חדשנית למחקרי תכנון בישראל. הסקר בחן את העדפתם של 520 רוכשי בתים פוטנציאליים, המתגוררים במחוזות תל-אביב, מרכז וחיפה, למאפייני מגורים של עירוניות בת-קיימא, הכוללים: מבנה השכונה, מרחק ההליכה למסחר ושירותים שונים, סוג המבנה (מספר הקומות בבניין), מספר מקומות חניה, גישה לתחבורה ציבורית ומחיר הדירה. בחינת העדפות אלה מספקת תובנות לגבי סדר העדיפויות של ישראלים, בשמונה עשרה קבוצות דמוגרפיות, לנגישות נוחה יותר לשירותים, שטחים ציבוריים איכותיים, שכונות בעלות עירוב שימושים ותלות מופחתת ברכב.

ממצאים: התוצאות שעלו במחקר מראות כי, בניגוד למחקרי העדפה אחרים, מספר משמעותי של קבוצות דמוגרפיות הצהירו שהמאפיין החשוב ביותר עבורן הוא מרחק ההליכה למסחר ושירותים. סוג הדיור העירוני המועדף באופן משמעותי על ידי רוב המרואיינים, הוא דירה בבניין של 4-6 קומות, הפחות מועדף הוא דיור במגדלים בעלי 14 קומות ומעלה, שהם הנפוצים ביותר בארץ בשנים האחרונות. ממצא מענין נוסף הוא הנכונות של רב האנשים לגור בשכונות בהן לתושבים יש רמות הכנסה מגוונות. התוצאות מצביעות על כך ששכונות עירוניות בנות-קיימא קומפקטיות, עם רשת רחובות מקושרת, הן בעדיפות נמוכה. אולם, יתרונות כגון מרחק הליכה למסחר ושירותים יכולים לשנות את הבחירה של המשיבים.

לקחים לתכנון: תוצאות המחקר סותרות חלק מהנחות הפיתוח המקובל והנפוץ בישראל. הדבר מצביע על פער בין העדפת רוכשי הדירות הפוטנציאליים לבין ההיצע הקיים בשוק. על בעלי העניין במגזר הציבורי והפרטי לבחון את הממצאים האסטרטגיים שעלו במחקר, כדי לתכנן שכונות בנות-קיימא שיותאמו לרצונות תושבי ישראל.

השטחים הפתוחים הטבעיים בישראל הולכים ומצטמצמים בעיקר כתוצאה מגידול האוכלוסייה והגברת העיור. כתוצאה מכך גובר האיום על בתי הגידול והמגוון הביולוגי. בתי הגידול של קרקעות החמרה מצויים בעיקר במרכז הארץ, אזור בו מרוכז מרבית הפיתוח העירוני בישראל. התחרות על השטחים אלה אינה מוגבלת לעיור בלבד ומושפעת גם מהפעילות החקלאית.

המחקר הנוכחי מתייחס לבית הגידול היבשתי של צומח קרקעות החמרה ולבריכות החורף שבתחומם. מחקרים מצביעים כי פחות מאחוז אחד משטחי קרקעות החמרה המקוריים נותרו ללא הפרה, וכתשעים וחמישה אחוזים מבריכות החורף נעלמו ממישור החוף. כתוצאה מכך, האיום על המגוון הביולוגי שנותר גובר וחלק ממיני הצומח בקרקעות  הנ"ל והחי בבריכות החורף מצויים בסכנת קיום. בהתאם, נקודת המוצא למחקר זה היא שקיימת חשיבות לנצל כל הזדמנות לשיקום שטחים מופרים למטרות שמירת טבע ותמיכה במגוון הביולוגי, גם אם מדובר בחלקות קטנות.

תובנה נוספת בבסיס המחקר היא שבמסגרת ניצול ההזדמנויות קיים יתרון כאשר השיקום של בתי הגידול המופרים מתבצע במסגרת פארק טבע קהילתי, פארק המוקם עם הקהילה ועבור הקהילה השותפה לתכנונו, הקמתו, תחזוקתו ושמירתו. פעילות זו מחזקת את הקשר של הציבור עם הטבע המקומי ומגבירה את הסיכוי לקיום בר-קיימא של המערכות האקולוגיות.

בשיתוף עם הכפר הירוק ובתמיכה של קרן נקודת חן (יד הנדיב), הקרן הקיימת לישראל ורשות הטבע והגנים נוצל שטח חקלאי בלתי מעובד (14 דונם) להקמה של פארק טבע קהילתי שבו נבחנו תהליכי שיקום אקולוגי של חברת הצומח היבשתי בקרקעות הקלות בשרון והקמה של בריכת חורף - מערכת אקולוגית שאפיינה את האזור בעבר. השיקום התבצע תוך שיתוף קהילת תלמידי הכפר הירוק (השכבה הבוגרת), במטרה חינוכית ולימודית של שמירת הסביבה והטבע. השטח המשוקם תוכנן כפארק טבע שישמש את קהילת התלמידים והציבור באזור.

מטרות המחקר היו: א. לבחון גישה אגרוטכנית להעצמת מגוון הצומח המקומי; ב. הערכה של מידת התפקוד האקולוגי של בריכת חורף המתבססת על נגר משטחים חקלאיים פעילים; ג. הערכה של מידת מעורבות קהילת התלמידים בהקמה של הפארק ושמירתו. פארק טבע קהילתי זה אמור לשמש כמודל לשיקום בתי גידול בשטחים מופרים בישראל.

בעקבות הפסקת העיבוד החקלאי חלה בשטח השתלטות של צומח סגטאלי ורודראלי (שני מינים דומיננטיים, צנון מצוי –  Raphanus raphanistrumוחרצית עטורה - Chrysanthemum coronarium).  שטח הפארק המשוקם כלל שני מתחמים עיקריים: שטח יבשתי שגודלו כ-10 דונמים ובו כדונם של חלקת מחקר לטיפול אגרוטכני וזריעה; ושטח של כ-4 דונם בו נחפרה בריכת חורף. הוכנה תוכנית אדריכלית נופית, בה הושם דגש להעלאת המורכבות המבנית, כבסיס לתמיכה במגוון ביולוגי. בכלל זה שתילת מגוון טיפוסי צומח, שינויי טופוגרפיה של השטח והוספת מחסות (כגלי אבנים ובולי עץ) עבור דו-חיים, זוחלים ויונקים קטנים.

בחלקות מחקר על פני שטח של כדונם נבחנה השפעת סילוק שכבת קרקע עליונה בעומק 10 ו- 30 ס"מ על צמצום בנק הזרעים הקיים והצלחת שיקום הצמחייה בתמיכה של זריעה של צומח קרקעות השרון. הצומח שהתפתח בחלקות הנ"ל תועד תוך התייחסות לעושר המינים ולביומאסה של הצומח. בשאר השטח שמחוץ לחלקות המחקר בוצעה הפיכת קרקע, זריעה ושתילה של גיאופיטים, שיחים ועצים האופיינים לחברת צומח השרון.

על פי מידת השינוי בהרכב ושפיעות הצומח ניכר כי בחלקות המחקר בהן הוסרה שכבת קרקע בעומק של  30 ס"מ, הייתה ירידה בולטת יותר במאגר בנק הזרעים של המינים ששלטו בשטח טרם השיקום (צנון מצוי וחרצית עטורה). הביומאסה של המינים הדומיננטיים פחתה בלמעלה מ- 90%. לעומת זאת, בחלקות בהן הוסרה קרקע בעומק 10 ס"מ, חל שינוי מועט במאגר בנק הזרעים הרודראליים בקרקע. שילוב הסרת שכבת קרקע בעומק 30 ס"מ וזריעה אפשר התפתחות צומח של מינים האופייניים לקרקעות החמרה. בשנת המחקר השנייה (2012), לאחר חורף גשום, מחצית מחלקות המחקר הוצפו. הצפה זו גרמה להקטנת הנביטה של המינים הרודראליים שהוזכרו לעיל אך גם פגעה בהצלחת נביטה והתפתחות של מספר מיני מטרה כגון התורמוס הא"י. האחרון התברר כמין בעל יכולת תחרות בצמחיה הרודראלית, אך  רגיש לירידה בתנאי אוורור הקרקע.

מחוץ לחלקות המחקר התפתח צומח השרון שנזרע ונשתל בהצלחה מרובה ויצר מופעים אטרקטיביים במיוחד בסוף החורף ובאביב. יחד עם זאת נותרו בשטח איים של צומח רודראלי (כדוגמת שיבולת שועל נפוצה, חלמית מצויה וחרצית עטורה) המחייבים תחזוקה מתמשכת.

השערת המחקר של יצירת בריכת חורף הייתה שהתאמת שטח חקלאי (כולל אגן ההיקוות) לקיום ותפקוד נדרש של בית גידול זה מותנית במספר גורמים, כגון, מבנה וסוג הקרקע, גודל אגן הניקוז המספק מים לקיום הבריכה, משך תקופת קיום המים (hydroperiod), שלא תקטן מארבעה חודשים (פרק הזמן המזערי הנדרש להשלמת גלגול של מאכלסי בריכת חורף בעלי משך גלגול ארוך, כדוגמת מין מהדו-חיים, חפרית מצויה, הנתון בארץ בסכנת הכחדה) ובאיכות מים שתאפשר קיום של עושר מינים ייחודיים ואופייניים לבריכות חורף.

בריכת החורף נחפרה בחלק הנמוך ביותר בשטח, בצפון מערב הפארק, מקום בו נקוו מים בעבר. כמו כן אפשר מיקומה של הבריכה לסגור שטח שמצפון מערב לבריכה לתנועת מבקרים וסיפק אתרי מפלט לבעלי החיים. הבריכה תוכננה ונחפרה כך שבכל מפלס מים יתקיים בה אזור בו עומק המים גדול יחסית ואזור בו המים רדודים ובשוליו קרקע לחה המאפשרת התפתחות אחו לח. ניקוז המים לבריכה התבסס על תעלת ניקוז קיימת המנקזת ממזרח למערב שטח חקלאי פעיל. בבריכת החורף בוצעו לאורך שתי עונות, דיגומי איכות מים נבחרים, בחינת משך תקופת קיום המים, השתנות מפלס המים והתפתחות מאכלסי המים (חי וצומח).

לצורך העשרת מגוון מיני החי והצומח בבריכה הועברה, בשנת המחקר השנייה(2012), קרקע יבשה המכילה ביצי קיימא של מים ייחודיים ואופייניים מקרקעית בריכת החורף מגדל צדק (ראש העין). כמו כן, הועתקו ונזרעו מגוון מיני צומח אופייניים וייחודיים לבריכות חורף מבריכות חורף סמוכות לבריכה שנחפרה. פעולות אלו בוצעו בתאום עם רשות הטבע והגנים.

בדיקות הקרקע של אגן הבריכה הצביעו על תכולת חרסית גבוהה יחסית (ריכוז החרסית נע בין 9% ל- 41%) שמנעה איבוד מהיר של מים בחלחול.  אגן הניקוז היה גדול ביותר משני סדרי גודל משטח אגן הבריכה. בשנה גשומה (110% מהמוצע הרב שנתי)התקיימו המים בבריכה למשך תקופה של כשבעה חודשים. תוצאות ערכי המשתנים של איכות מים היו בטווח האופייני לבריכות חורף באזור המרכז. הבריכה הייתה עכורה במשך כל תקופת קיומה (חציון שקיפות סקי 9.5 ס"מ >). בתחילת החורף ניכרה השפעת מקור הנגר משטח חקלאי בריכוז הגבוה יחסית של זרחן מומס (2.6 מג"ל, ערך חציון 0.16 מג"ל).מאידך, איכות המים אפשרה קיום מינים ייחודיים כדוגמת תריסנים (תריסן קשקש - Lepidurusapus ותריסן מגושם Triopscancriformis). ומלבדם נצפה הרכב מינים טיפוסי לבריכות חורף במישור החוף כדוגמת סרטנים מהדפניתאים, שטרגלאים וציקלופיים. מלבדם בלטו חרקי המים, פשפשים וחיפושיות מים. המינים הנ"ל התרבו בבריכה ובכך העידו על תפקודה התקין.  מרבית צמחי המים שהועתקו (בוציץ סוככני, כף צפרדע אזמלנית, בצעוני מצוי, עטיינית מגובבת, דמסון כוכבני) נקלטו בהצלחה והתרבו.

פארק הטבע הקהילתי תוכנן ובוצע בשיתוף קהילת התלמידים (חטיבת הביניים) של בית הספר הכפר הירוק ומוריהם. תלמידי הכפר הירוק היו מעורבים באיסוף זרעים, זריעה, שתילת צמחי פקעת ובצל, נטיעת שיחים ועצים וסילוק צומח רודראלי. לאחר הקמת הפארק בצעו התלמידים בהנחיית מוריהם סקרי תיעוד צומח, רישום מגוון פרפרים וחרקים. התלמידים עקבו אחר התפתחות חברת חסרי חוליות ודו-חיים בבריכה והתפתחות צומח מים וגדות. בנוסף היו התלמידים שותפים בפעילויות הסברה לציבור הרחב המבקר בשטח הפארק הקהילתי.

לסכום: ממצאי מעקב במשך שנתיים מעידים שניתן לשקם שטח חקלאי ולהשיב את הצומח המקומי. הדבר כרוך בסילוק או צמצום משמעותי של בנק הזרעים שבשטח המופר והעצמת הצמחייה הרצויה בזריעה ושתילה. בהמשך נדרשת תחזוקה של סילוק מהשטח של מינים בלתי רצויים. ממצאי מעקב אחר בריכת חורף העידו שלפחות בתקופת המחקר הבריכה תפקדה ללא דופי (התפתחות תקינה של חי וצומח), למרות שקבלה ניקוז משטח חקלאי פעיל. בכל המשתנים שנבדקו הייתה הבריכה דומה לבריכות חורף טבעיות במישור החוף.

המחקר אפשר מעקב אחר שיקום הצומח היבשתי והתפתחות חברה של חי וצומח בבריכת החורף במשך כשנתיים בלבד. אישוש מסקנות המחקר מחייב המשך המעקב. על פי העדויות עד כה, המחקר מצביע על אפשרות של שיקום ושמירה של שטחים קטנים יחסית היכולים לתמוך במגוון ביולוגי מקומי. מעבר לכך, מחקר זה מחזק מחקרים דומים בהם שיקום משולב של בית גידול לח וסביבתו היבשתית מעצים את הסיכוי להצלחת השיקום של המערכת המשולבת.

להערכתי הצלחת פרויקט פארק הטבע הקהילתי הכפר הירוק כרוכה בין השאר בשיתוף הקהילה בהקמה, בתחזוקה ובמעקב. היבטים אלה חיוניים בשיקום שטח מופר ושמירתו בטווח הארוך כפארק בר קיימא. פארק טבע קהילתי המוקם על-ידי הקהילה יוצר כר נרחב לפעילויות חקר והכרת המגוון הביולוגי, מקרב את הקהילה לטבע המקומי ומחזק את תחושת ההשתייכות למקום והנכונות לשמירה על ערכיו. אין במחקר הנוכחי להצביע ששטחים משוקמים יכולים להחליף שטחים טבעיים, שכן האחרונים משקפים אבולוציה ארוכת טווח בדרך כלל בשטחים בעלי מורכבות מבנית גבוהה יותר המוגבלת בשטחים משוקמים. 

נחלי אכזב בנגב מעוצבים על-ידי שטפונות החורף. מזה עשורים מושפעים ערוצי הנחלים מהפרות מעשה ידי אדם, בכלל זה פעולות כריית אלוביום (חומר ואדי) מהערוץ. כריית אלוביום מנחלים הינה שיטה נפוצה ברחבי העולם להפקת חומרי גלם (חול וחלוקים) לתעשיית הבטון והאספלט. תהליך הכרייה מפר את סביבת הנחל על-ידי איסוף חומר המצע מתוך הערוץ, הרחבתו והעמקתו, הערמת תלוליות חומר טפל, יצירת בורות כרייה וסלילת דרכי גישה בשטחים טבעיים. הפרות אלו הינן בעלות השלכות על התפקודים הגיאומורפולוגיים והאקולוגיים של הנחל, והן נחקרו בעבר בעיקר בנחלי איתן. בישראל הוקמו מאות מכרות בנחלי אכזב החל משנות ה- 60', שהשפעתן על הנחלים טרם נחקרה באופן מקיף. בחלק מהנחלים שהופרו על-ידי כרייה בוצעו עבודות הסדרה על מנת למנוע מפגעים בטיחותיים שמקורם בכרייה. בנחלים שהוסדרו לא בוצע ניטור גיאומורפולוגי ו/או אקולוגי בעקבות ההסדרה, ולכן אין ודאות באשר להשפעת ההסדרה על המערכת הטבעית. מחקר זה מתעד את השינויים הגיאומורפולוגיים והאקולוגיים שהתרחשו בנחלי האכזב בנגב בעקבות כריית חומרי הגלם ובעקבות הסדרת הנחלים שבעקבותיה.

המחקר מתמקד בקטע אכזב של נחל בשור כמקרה בוחן. אתר המחקר מתפרש על פני 7.5 ק"מ בו ערוץ הנחל עובר מדרום לצפון. במעלה ובמורד קטע זה הערוץ לא הופר ובמרכז הקטע בוצעה כריית חול וחלוקים במהלך כ- 30 שנה עד הפסקתה באמצע שנות ה-90'. מתוך הקטע בו בוצעה כרייה, מקטע באורך כ- 1.6 ק"מ הוסדר בשנת 2004, ומקטע נוסף לא הוסדר כלל. בכל מקטע נבחרו 3-2 אתרי דיגום מייצגים, בהם בוצע איפיון גיאומורפולוגי ואקולוגי של הנחל. האתר ממוקם באזור צחיח למחצה, בו ממוצע הגשם השנתי הוא כ- 90 מ"מ. ערוץ הנחל מתחתר במשטחים אלוביאלים מכוסי לס ורוב החלוקים המוסעים בו מקורם בארוזיה של יחידות אלוביאליות אלו. בחלקו הצפוני של קטע המחקר קיים כיסוי של חולות שגורם להבדל טבעי בין המעלה (דרום) לבין מורד קטע המחקר. סביבת נחל בשור מושפעת מזה אלפי שנים מפעולות האדם, בניהן הקמת מערכת גדולה של סכרים וטראסות בתקופה הביזנטית, כריתה ורעיה. בעשרות השנים האחרונות ההפרות העיקריות בקטע המחקר (מלבד הכרייה) כוללות השלכת פסולת באתרים לא מוסדרים, אימונים של צה"ל, תיעול הנחל למעבירי מים והזרמת שפכים.

שינויים גיאומורפולוגיים ארוכי טווח בהשפעת הכרייה נבחנו על-ידי ניתוח תצלומי אוויר במרווחים של כ- 20 שנה. האיפיון הגיאומורפולוגי של תשתית הנחל נעשה על בסיס דגימות שנאספו מהערוץ ומהגדות ועל-ידי איפיון התשתית בחלוקה לקטגוריות גודל בשטח. חתך הנחל אופיין באמצעות מדידת רוחב הערוץ, מיפוי צורת החתך ומדידת השיפוע האורכי. נתונים אלו ביחד עם נתונים הידרומטריים היסטוריים שימשו לחישוב רום המים באתרים השונים על-ידי משוואת מנינג. איפיון אקולוגי של הנחל בוצע בשתי עונות – באביב 2012 בוצע דיגום במקביל לציר הנחל ובאביב 2013 בניצב לציר הנחל. סה"כ הוגדרו 76 מינים לאורך קטע המחקר. נתוני הצומח שימשו לחישוב מדדים אקולוגיים: עושר מינים, אינדקס מגוון מינים (Shannon), צפיפות מינים רב שנתיים, כיסוי מינים חד-שנתיים, מגוון בתי גידול ודימיון בין אסופות צומח.

בנחל הובחנו מספר השפעות גיאומורפולוגיות של הכרייה: שינויים בתוואי הנחל, שינויים בדגם הזרימה, נטישת ערוצים משניים והסטת נתיב הזרימה על-ידי ערימות של חומר טפל ובורות עמוקים בערוץ הנחל ובגדותיו. בנוסף נמצאו הבדלים גיאומורפולוגיים בין המקטע שהוסדר לבין זה שעבר כרייה אך לא הוסדר והיה נתון לתהליכי שיקום טבעיים. במקטע המוסדר לא שוקם פשט ההצפה שנפגע בכרייה, תוואי הנחל הוסט והורחב ודגם הזרימה (שהיה בערוץ יחיד) השתנה לדגם פזרות (רב-תעלתי). במקטע זה קיים שיפוע צדודית תלול באופן ניכר ביחס למקטעים אחרים. כמו כן, במקטע המוסדר נמצאו שינויים תכופים בין אזורים רחבים לאזורים צרים. לעומת זאת, במקטע שהיה נתון לתהליכי שיקום טבעי, תוואי ורוחב הנחל שבו למצבם שקדם לכרייה ושוקם פשט ההצפה שנפגע. שיפוע הנחל במקטע זה היה דומה לזה שבמקטעים טבעיים בנחל. תשתית הנחל נבדלה בין המקטע שהוסדר לבין המקטע שלא הוסדר. במקטעים הטבעיים ובמקטע שלא הוסדר התשתית הכילה חלוקים רבים, ואילו במקטע שהוסדר התשתית חסרה את מרכיב החלוקים. רוחב הנחל ושיפועו במקטע שהוסדר גרמו לרום זרימה נמוך ביחס למקטעים האחרים.

כמו כן זוהו הבדלים אקולוגיים בחברות הצומח בין מקטעי המחקר. מבחינה נופית, המינים הדומיננטיים ביותר בקטע המחקר היו רותם המדבר, חמד המדבר ואכילאה ריחנית, שהם מינים מקומיים וטבק השיח שהינו מין פולש. במקטעים הטבעיים נצפו הבדלים בכל מדדי החברה שנבדקו בין קטעי ערוץ רחב לקטעי ערוץ צר, כלומר, בהתאמה לשינויים גיאומורפולוגיים. מאידך, מדדי הדימיון בין חברות הצומח לכל אורך הנחל היו גבוהים יחסית והעידו כי מדובר באותה חברת צומח. יחד עם זאת, נמצא הבדל בחלק מהמשתנים המאפיינים את חברת הצומח במקטעים השונים ולא היתה עקביות בכיוון השינוי של המדדים שנמדדו. כך למשל, עושר המינים במקטע שלא הוסדר וכן באזורים רחבים במקטע הטבעי היה הנמוך ביותר בקטע המחקר. צפיפות הצומח הרב-שנתי היתה גבוהה במקטע המוסדר ונמוכה במקטע שלא הוסדר. כמו כן, נמצאה שונות גדולה ברמת כיסוי הצומח החד-שנתי לאורך המקטע שלא הוסדר. מגוון המינים ומגוון בתי הגידול היו דומים בכל המקטעים, אך במקטע המוסדר ערך השיוויוניות (evenness) היה הנמוך ביותר בשל שלטון המין אכילאה ריחנית.

תוצאות המחקר מלמדות כי לכרייה בנחלי אכזב ישנן השפעות גיאומורפולוגיות ארוכות טווח (לפחות עשרות שנים). הסדרת הנחל שבוצעה בתוואי רחב יצרה ערוצים בהם הזרימה רדודה וכתוצאה מכך בשטחים נרחבים אין זרימה ברוב האירועים השטפוניים, ולא מתרחשים בהם תהליכים נחליים (טבעיים). במקטע שהוסדר ישנם סממנים המעידים על מצב לא יציב של הערוץ הקיים – העדר מרכיב החלוקים בתשתית, שיפוע תלול בהשוואה לנחלי אכזב שלא הופרו, התחתרויות בתשתית ובגדות, ושינויים תכופים ברוחב הערוץ. לעומת זאת, נמצא כי ללא הסדרה, התהליכים הטבעיים בנחל מביאים להחלמה טובה יותר של המערכת הגיאומורפולוגית, שכן רוב המאפיינים הגיאומורפולוגיים במקטע שלא הוסדר דומים לאלו שבמקטע הטבעי. ראוי לציין שבמקומות בהם הושאר חומר טפל השיקום הטבעי מוגבל, שכן הערימות לא פוזרו גם לאחר שיטפון עוצמתי בנחל. יש לבחון מהי החלופה המתאימה להתמודדות עם גורם מגביל זה.

בשונה מההיבט הגיאומורפולוגי, מנקודת ראות אקולוגית העדויות לשיקום עם וללא הסדרה אינן חד משמעיות. ממצאי המחקר מעידים כי אף שמדובר באותה חברת צומח לכל אורך הקטע שנחקר, קיימים הבדלים בין מאפייני חברת הצומח הטבעית לבין זו שבמקטעים שהופרו על-ידי כרייה, עם וללא הסדרה. אחד המאפיינים הבולטים ביותר במקטעים שהופרו הוא צפיפות גבוהה של המין טבק השיח, שהינו מין פולש הנפוץ ברחבי הארץ. מין זה נמצא גם בנחלים מופרים אחרים ברחבי הנגב (פטיש, סכר, רביבים, חברון). ללא קשר להיסטוריית ההפרה, נמצאו הבדלים ניכרים במדדי חברת הצומח בין אזורים רחבים בנחל לבין אזורים צרים. הבדלים אלו מלמדים כי ישנה חשיבות לשמירה על המאפיינים הפיזיים של ערוץ הנחל (למשל רוחב הערוץ) על מנת לאפשר קיום מגוון גדול יותר של בתי גידול ובעקבותיו מגוון ועושר גדולים יותר של מיני צומח. 

​