עמוד הבית > מדעים > ביולוגיה > בעלי חייםעמוד הבית > מדעי כדור-הארץ והיקום > הידרולוגיה [מים]
מטח : המרכז לטכנולוגיה חינוכיתאוניברסיטת תל אביב. בית ספר לחינוך. המרכז לחינוך מדעי וטכנולוגי



תקציר
על מוצאם של האוקיינוסים, על צורות החיים הראשונות שהופיעו על-פני כדור הארץ, על היצורים הראשונים שניצלו את אור השמש, על "תעשיית המזון" הימית, על יצרנים וצרכנים בשרשרת המזון הימית, על החיים בים העמוק, על האדם ומזונו מן הים ועל זיהום האוקיינוסים.



החיים באוקיינוסים : מחד-תאיים ועד לווייתנים
מחברים: יואב יאיר; ד"ר רמי קליין



מוצאם של האוקיינוסים


האוקיינוסים שופעים ושוקקים חיים: החל מיצורים חד-תאיים פשוטים ועד לווייתני ענק. מבין היצורים הרבים יש כאלה החיים במים רדודים ומוארים, ויש כאלה השוכנים באפלולית הים העמוק. חלקם חיים סמוך לקרקעית, ואילו אחרים שוחים בחופשיות במים ואף מסוגלים לנדוד למרחקים גדולים.



אך כיצד נוצרו האוקיינוסים הקדומים?


החוקרים משערים, כי פעילות וולקנית שהתרחשה בכדור הארץ הקדום, גרמה לגזים לפרוץ החוצה אל פני שטחו וליצור אטמוספרה חדשה. אטמוספרה זו הייתה נטולת חמצן חופשי ונטולת אוזון והכילה בעיקר אדי מים, פחמן דו-חמצני וגזים אחרים כמו, למשל, מתאן ואמוניה. במהלך הזמן הצטנן כדור הארץ, ואדי המים באטמוספרה התעבו ויצרו עננים. תהליך זה האיץ את הקירור - משום שהעננים החזירו חלק מקרינת השמש לחלל - וכך התאפשרה יצירת משקעים: גשם ושלג שירדו אל הקרקע. המים הלכו והצטברו בשקעים שעל פני כדור הארץ - אלה היו האוקיינוסים הראשונים.
לתמונת היווצרות האוקיינוסים

סברה אחרת גורסת כי האוקיינוסים נוצרו בעקבות פגיעה של מיליארדי שביטים בכדור הארץ. שביטים אלה הכילו קרח, גזים שונים וחומרים אורגניים. הגזים שהתנדפו מהם תרמו ליצירת האטמוספרה, והקרח שהותך תרם לתהליך יצירת האוקיינוסים. על פי סברה זו הגיעו עם השביטים גם החומרים האורגניים הראשונים, שהיו דרושים ליצירת החיים.



"המרק הקדמון"


צורות החיים הראשונות הופיעו על פני כדור הארץ, ככל הנראה, לפני כ-3.5 מיליארד שנים. הן התפתחו בסביבות מימיות, כנראה סמוך לחופים של אוקיינוסים בעלי מים חמימים. על פי ההשערות, האוקיינוסים הקדומים רקחו כעין "מרק" של חומרים אורגניים. בין החומרים האלה היו חומצות אמיניות, סוכרים, חומצות שומן וחומצות גרעין. חומרים אלה היו חומרי המוצא לצורות החיים הראשונות על פני כדור הארץ: יצורים זעירים דמויי חיידקים שריחפו במים וניזונו מן החומרים האורגניים מסביבם.



התפנית הירוקה


משערים שלפני כ-3 מיליארד שנה התרחש בכדור הארץ אירוע דרמטי, ששינה את הרכב האטמוספרה ואת אופי החיים בו. היה זה עם הופעת היצורים הראשונים שידעו לנצל את אור השמש, את הפחמן הדו-חמצני ואת המים על מנת ליצור את מזונם בעצמם. תהליך זה של יצירת סוכרים נקרא פוטוסינתזה (פוטו= אור, סינתזה = הרכבה).



בתהליך הפוטוסינתזה נפלט גם גז החמצן ומרגע הופעתם של היצורים הפוטוסינתטיים, החלה האטמוספרה להתמלא בחמצן חופשי. בעקבות זאת הופיעו צורות חיים חדשות, ובעלי חיים שהיו מסוגלים לנצל את החמצן לצורך נשימתם, החלו להתפתח.

תהליך הפוטוסינתזה תלוי בראש ובראשונה בנוכחות אור, ולכן הוא מוגבל אך ורק לעומק שקרני השמש חודרות אליו ומאירות את המים. תהליך הפוטוסינתזה באוקיינוסים נעשה על ידי אצות קטנות המרחפות במים ונקראות פיטופלנקטון (פיטו= צמח, פלנקטון= מרחף), אך גם על ידי אצות רב-תאיות וצמחי מים.



"תעשיית המזון" הימית


מן הסוכרים המיוצרים בתהליך הפוטוסינתזה, מייצרים האצות וצמחי המים חלבונים ותרכובות אחרות המשמשים לבניית תאים ולגדילה. הם עושים זאת בעזרת נוטריינטים (חומרי מזון) ומינרלים (ברזל, למשל) המומסים במי הים. לתהליך יצירת החומר האורגני על ידי האצות וצמחי המים קוראים יצרנות ראשונית, והוא מהווה את הבסיס לכל שרשרות המזון באוקיינוסים.

מקורם של הנוטריינטים בים הוא בעיקר ביבשה, והם מגיעים אליו עם הנהרות הזורמים. תפוצתם באוקיינוסים אינה אחידה, והיא אשר מכתיבה את רמת היצרנות הראשונית. ככל שכמות הנוטריינטים במים תגדל, המים יהיו "פוריים" יותר והיצרנות הראשונית תגבר. אפשר להשוות זאת למתרחש ביבשה: קרקע מדושנת המכילה מינרלים רבים, נחשבת פורייה יותר ותנובתה גבוהה יותר.
אל מפת היצרנות הראשונית באוקיינוסים

מן הטרופיים אל הקטבים

בעקבות קרינת השמש הגבוהה והתחממות המים נוצרת באוקיינוסים הטרופיים תרמוקלינה - שכבת מים המפרידה בין מי שטח חמים ודלים בחומרי מזון ובין מי עומק קרים ועשירים בהם. באופן זה נמנע ערבולו וערבובו של עמוד המים. מסיבה זאת היצרנות הראשונית באוקיינוסים הטרופיים בדרך כלל נמוכה, למעט אזורים שיש בהם זרמי מעלה, או אזורים של שוניות אלמוגים שהיצרנות בהם גבוהה.

לעומת זאת, במי הקטבים, קרינת השמש הנמוכה אינה מאפשרת את יצירת התרמוקלינה, והמים בפני הים מתערבבים עם מי העומק. עקב כך הטמפרטורה שלהם אחידה, והם עשירים בחומרי מזון. באביב, כשהשמש מספיק גבוהה כדי להאיר את אוקיינוסי הקוטב, ובמים מצויים חומרי המזון בשפע, היצרנות הראשונית של הפיטופלנקטון גבוהה.



על יצרנים ועל צרכנים


יצורי הפיטופלנקטון הם החוליה הראשונה בשרשרת המזון הימית - חוליית היצרנים. הם משמשים מזון לחוליה הבאה בשרשרת: בעלי-חיים קטנים הנקראים זואופלנקטון (זואו= בעלי-חיים, פלנקטון= מרחפים במים), המהווים את חוליית הצרכנים הראשונה. מכאן והלאה נוספות לשרשרת חוליות והיא הולכת ומתארכת: יצורי הזואופלנקטון נאכלים על ידי דגים קטנים, הנאכלים על ידי דגים גדולים יותר ואלו מגיעים אל שולחנו של האדם או נטרפים על ידי כרישים ויונקים ימיים.



מספרן של שרשרות המזון בים הוא רב ויחד הם יוצרים מארג סבוך - זהו מארג המזון. במארג המזון הימי יש יצורים מכל הקבוצות הביולוגיות. כך אפשר לפגוש ביצורים מוזרים כדוגמת צלופח הזאב, שמסתתר בין הסלעים ומפצח צדפות בשיניו החזקות או ביצורים חביבים יותר כמו הדולפינים, הניזונים מדגים שהם מוצאים בחול. הלווייתנים הם היצורים הימיים הגדולים ביותר השוחים במימי האוקיינוסים והם צורכים כמויות אדירות של זואופלנקטון.



כל חוליה בשרשרת המזון מהווה מקור אנרגיה לחוליה הבאה אחריה. אך לא כל האנרגיה המצויה בחוליה אחת מסוגלת לעבור במלואה לחוליה שאחריה: תנועתם של בעלי החיים, הפרשותיהם ושחרור חום גופם לסביבה גורמים לאיבוד אנרגיה. מסיבה זו כמעט ולא מוצאים שרשרת מזון שיש בה יותר מחמש חוליות. את מעברי האנרגיה בין החוליות השונות בשרשרת המזון נהוג לתאר בעזרת דגם הנקרא פירמידת המזון.



מסתרי הים העמוק


בניגוד לים הרדוד, הים העמוק הוא עדיין בגדר חידה ומעטים המחקרים שנעשו בו. צוללות מיוחדות שהגיעו לעומק של מספר קילומטרים, דיווחו על יצורים מוזרים החיים בתנאי חשכה מוחלטים, בלחץ הידרוסטטי גבוה של מאות אטמוספרות ובטמפרטורה נמוכה של כ-2 מעלות צלזיוס.

בין המראות המוזרים שנתגלו בעומק הים היו "ארובות שחורות" הפולטות למים עננים שחורים וסמיכים. חקירת התופעה העלתה, כי "ארובות שחורות" אלה שוכנות סמוך לרכסים מרכז אוקייניים, והן פולטות מים חמים בטמפרטורה של 350 מעלות צלזיוס. המים האלו מכילים תרכובות של ברזל וגופרית המעניקות להם את הצבע השחור.

בהיעדר אור שמש לקיום תהליך הפוטוסינתזה, נמצא בעומקים החשוכים מקור חיים אחר: מתברר כי חיידקים החיים בעומקים אלו מסוגלים להפיק אנרגיה מתרכובות הגופרית ולהשתמש בהן כדי לבנות לעצמם חומרי מזון. בעלי חיים בקרבת הנביעות החמות חיים בסימביוזה עם חיידקים אלו, המעבירים להם חומרי מזון. כך נוצרה סביב ה"ארובות" סביבת חיים מיוחדת במינה, ובה סרטנים לבנים, צדפות גדולות שאורכן מגיע עד 25 סנטימטרים ותולעים צינוריות שאורכן למעלה ממטר. יצורי מעמקים כאלה, החיים בתנאים של לחץ הידרוסטטי עצום, מגיעים לממדים מרשימים ביותר שאינם מקובלים בעומקים אחרים.



מזון מן הים


משחר ימי בריאתו תלוי האדם באוקיינוסים למחייתו. הוא שולה מהם דגי טונה, דגי אנשובי ודגים אחרים, אוסף צדפות, סרטנים ואצות ים וצד מהם כרישים ולווייתנים. בפעולות אלה שולט האדם בשרשרת המזון הימית.

בעידן המודרני שכלל האדם את שיטות הדיג והציד. הוא המציא רשתות משוכללות שנועדו להגדיל את שלל הדיג. בעקבות זאת הפסיק הדיג להיות מבוקר, בעלי החיים הימיים נלכדים ברשתות ללא הבחנה, ומינים רבים נמצאים בסכנת הכחדה.

בשנים האחרונות נמצאת החקלאות הימית בעולם ובישראל בתנופת פיתוח. האדם מגדל דגים, צדפות, סרטנים ואצות בברכות מלאכותיות ובכלובים תת-מימיים. מטרתה של החקלאות הימית היא להגביר באופן משמעותי את ייצור החלבון עבור אוכלוסיית כדור הארץ, ובכך להוות אפיק אפשרי לפתרון בעיית הרעב העולמי.



זיהום האוקיינוסים


למרות הידיעה כי האוקיינוסים הם אחד ממקורות המזון החשובים על פני כדור הארץ, ממשיך האדם לזהם אותם ללא הרף. מגוון מקורות הזיהום בשנות האלפיים הוא רב: זיהומי נפט מפיצוץ בארות או כתוצאה של תאונות במכליות גדולות, פסולת תעשייתית רעילה ממפעלים, שפכים עירוניים ודשנים חקלאיים , חומרים רדיואקטיביים מניסויים גרעיניים ועוד. הזיהומים השונים גורמים לפגיעה בשרשרת המזון, לקריסה של סביבות חיים ימיות חשובות ולבסוף להרעלות ולפגיעה באדם.

מה קורה, למשל, כאשר הים מזוהם בשפכים או בדשנים?

במצב כזה עולה כמות הנוטריינטים במים בצורה מופרזת, ואצות חד-תאיות מתרבות במהירות עצומה וממלאות את פני המים שנראים אדומים לגמרי. תופעה זו ידועה גם בשם "פריחה אדומה" . אצות אלה מכילות חומרי רעל וכשהן נאכלות על ידי צדפות, נאגרים חומרי הרעל בצדפות וריכוזם עולה. הצדפות משמשות מזון לאדם העלול להיפגע מרעלים אלו.



אל האסופה תזונה ואנרגיה3

ביבליוגרפיה:
כותר: החיים באוקיינוסים : מחד-תאיים ועד לווייתנים
שם  התקליטור: רוח ים : מאגר מידע מתוקשב להכרת מערכות האטמוספירה וההידרוספירה
מחברים: יאיר, יואב ; קליין, רמי (ד"ר)
תאריך: 1999
הוצאה לאור: מטח : המרכז לטכנולוגיה חינוכית; אוניברסיטת תל אביב. בית ספר לחינוך. המרכז לחינוך מדעי וטכנולוגי
הערות: 1. התכנית פותחה בשיתוף אוניברסיטת תל-אביב. בית הספר לחינוך. המרכז לחינוך מדעי וטכנולוגי - מדע וטכנולוגיה לחטיבות הביניים.
הספרייה הוירטואלית מטח - המרכז לטכנולוגיה חינוכית