עמוד הבית > מדעים > ביולוגיהעמוד הבית > מדעים > אקולוגיה ואיכות הסביבה > הכחדת מינים והשבתם
גליליאו : כתב עת למדע ומחשבה


תקציר
לאורך ההיסטוריה של החיים על-פני כדור הארץ התחוללו מספר הכחדות המוניות, למשל זו שהעלימה את הדינוזאורים מעל פני האדמה. מאמר זה מנסה להתחקות אחר המנגנונים המניעים את ההכחדות הללו ולעמוד על הקשר העמוק שבין הכחדה לאבולוציה.



הכחדות המוניות הכוח המניע של האבולוציה
מחברים: יורם עשת; מיכאל הרסגור


לאורך ההיסטוריה של החיים על-פני כדור הארץ התחוללו מספר הכחדות המוניות, למשל זו שהעלימה את הדינוזאורים מעל פני האדמה. מאמר זה מנסה להתחקות אחר המנגנונים המניעים את ההכחדות הללו ולעמוד על הקשר העמוק שבין הכחדה לאבולוציה

אוכלוסיית היצורים החיים בכדור הארץ אינה קבועה, היא מצויה בתהליך של שינוי מתמיד. הדבר נכון הן לגבי מספרם המוחלט של היצורים והן לגבי מספר הקבוצות השונות (מערכות, משפחות, סוגים, מינים-ביולוגייים). תהליך ההשתנות באוכלוסיית היצורים מלווה בהכחדתם של יצורים מחד גיסא, ובהופעתן של קבוצות חדשות מאידך גיסא. כל זמן שתהליך זה מצוי בשיווי משקל בין הכחדה להיווצרות (background extinction), אין הוא מוביל בהכרח לשינוי דרמטי במאזן המינים-הביולוגיים בכדור הארץ. אולם כאשר מתחוללים שינויים קיצוניים ומהירים בתנאי החיים השוררים בכדור הארץ, שינויים שאוכלוסיות רבות אינן מסוגלות להתמודד עמם, מופר שיווי משקל זה, ואנו עדים להיעלמות רחבת מימדים, או הכחדה המונית (extinction mass) של יצורים. מניתוח תפוצתם של מאובנים שנשמרו בסלעים, מתברר כי בהיסטוריה של החיים בכדור הארץ היו מספר תקופות בהן התרחשו הכחדות המוניות כאלה: בתקופת הקמבריום (עד לפני כ-500 מליון שנה), במעבר מהאורדוביק לסילור (לפני כ-435 מיליון שנה), במעבר מהדבון לקרבון (לפני כ-345 מיליון שנה), במעבר מתקופת הפרם לתקופת הטריאס (לפני כ-240 מיליון שנה), ובמעבר מהקרטיקון לשלישון (טרצייר; לפני כ-65 מיליון שנה). אמנם כיום רבים הדיבורים בקרב חוקרים על יצורים המצויים בסכנת הכחדה, אך בל נטעה - עוצמת ההכחדות ההמוניות בהן אנו דנים כאן עולה עשרות מונים על כל הכחדת יצורים הנגרמת מפעילות האדם כיום. רק לשם דוגמה, בהכחדה הגדולה ביותר שידע אי פעם כדור הארץ, ואשר תנותח להלן - זו שהתרחשה לפני כ-240 מליון שנה, במעבר מהפרם לטריאס - נכחדו כ-80% מן המינים של חסרי החוליות בים וביבשה, וההערכה היא שכ-96% מסך כל המינים היבשתיים נכחדו בפרק זמן זה! ניתן לומר שכדור הארץ כמעט התרוקן מיצורים חיים בתקופה זו!

ניתוח מנגנוני התרחשותן של הכחדות המוניות, והאופן בו "מגיב" עליהן עולם החי (בעלי חיים וצמחים), מציע נקודת מבט ייחודית לדיון בתיאוריות האבולוציה, ושופך אור על חשיבותם של תהליכים קטסטרופליים בהתפתחותו של עולם החי. במאמר הנוכחי אציג את המנגנונים המקובלים במחקר הגיאולוגי והביולוגי להסברת דרך פעולתן של הכחדות המוניות, ואשתמש בטיבם של מנגנונים אלה לדיון בדבר הקשר שבין הכחדה לאבולוציה ובדבר יכולתן של מערכות טבעיות לעבור שינויים רחבי היקף.


עקומת השינוי במספר המשפחות במהלך ההיסטוריה של כדור הארץ

הכחדות ומנגנוניהן: עדויות ביולוגיות

לטענתם של גיאולוגים ופליאוביולוגים, אירועי הכחדות המוניות מייצגים את כשלונן של המערכות הביולוגיות להתמודד עם שינויים חריפים בתנאי הסביבה. ממצאי מחקר מאז שנות השמונים של המאה העשרים הובילו למיסודם של שני גורמים ומנגנונים מרכזיים להסברת התופעה: התנגשות גרם שמימי וסידרה של התפרצויות געשיות.

התנגשותו של גוף שמימי

לפי גישה זו, גוף שמימי גדול (שביט, אסטרואיד או מטאוריט) אשר נלכד בשדה המשיכה של כדור הארץ ומתרסק על פניו עלול לגרום לתגובת שרשרת אשר תוליך להתמוטטות המערכות האקולוגיות בכדור הארץ ותסתיים בהכחדה המונית של יצורים חיים. לפי מודלים תיאורטיים שפותחו ע"י גיאולוגים וגיאופיזיקאים, פגיעה של גוף שמיימי שקוטרו 10 ק"מ עלולה לגרום להיווצרותו של מכתש בקוטר 200 ק"מ ולרעידת אדמה בעצמה של 13 בסולם ריכטר - החזקה בכארבעה סדרי גודל מהרעידות החזקות ביותר המוכרות כיום, והשווה באנרגיה שלה לכ-100 מיליון פצצות מימן! האבק העולה מעצמת הפגיעה האדירה עשוי ליצור ענן המונע את חדירת קרינת השמש וגורם להחשכת כדור הארץ. בשל החשיכה עלול קצב הפוטוסינתזה בצמחים להיפסק לחלוטין או להחלש באופן דרסטי, דבר המוליך לפגיעה בייצור החומר האורגני בצמחים. אוכלי הצמחים ימצאו את עצמם ללא מזון, בעלי החיים הניזונים מהם ייפגעו, וכל שרשרות המזון תיפגענה באופן בלתי הפיך. בעקבות כך יתמוטטו המערכות האקולוגיות בים וביבשה וייכחדו היצורים החיים. ההחשכה אף מלווה בירידה חדה בטמפרטורה, מה שעשוי לתרום לתהליך ההכחדה, בעיקר אצל בעלי חיים גדולים, כמו זוחלי ענק, החסרים מנגנונים לוויסות טמפרטורת גופם.


איור של מנגנון ההכחדה עקב פגיעת גוף שמיימי: האבק העולה
מהפגיעה גורם להחשכה ולהפסקת הפוטוסינתיזה. חסימת קרינת
השמש גם גורמת תוך זמן קצר לירידה דרמטית בטמפרטורה

התנגשות עם גוף שמימי מקובלת על ידי רוב המדענים כהסבר להכחדה הגדולה שהתרחשה בסוף תקופת הקרטיקון, שבמהלכה נכחדו הדינוזאורים ושאר זוחלי הענק, וכן גם צמחים ובעלי חיים אחרים, יחד עם כ-70% ממיני היצורים הימיים (כמו פורמיניפרים פלנקטוניים ואמוניטים). חיזוק לסברה זו נמצא עם גילויין של שכבות סלע מאותה תקופה, שבהן נמצאו עקבות היסוד הכימי אירידיום בכמויות גבוהות מהרגילות בכדה"א, אירידיום שמקורו עשוי להיות בגוף שמימי שהתנגש. עדויות נוספות להתנגשות נמצאו בדמותם של גרגרי קוורץ בעלי מבנה המעיד שהם עברו התרסקות בלחץ עצום (shock quartz), עדויות להתפתחות גלי ענק בים (גלי צונאמי), שנוצרו מהדף ההתנגשות בין כדור הארץ והגוף השמיימי, ועדויות לקיומו של מכתש ענק (כ-200 ק"מ קוטרו) בחצי האי יוקטן שבמקסיקו, אשר נוצר (לפי ההשערה) מהתנגשות זו.

התפרצויות געשיות

לפי גישה זו, התפרצויות געשיות רחבות-ממדים אשר במהלכן נפלטו לאטמוספרה כמויות אדירות של אפר וגזים עשויות לגרום לקריסה אדירת מימדים של מערכות החיים הן בים והן ביבשה, ולהוליך להכחדה המונית קיצונית אף יותר מזו הנגרמת ע"י פגיעת גוף שמיימי. למנגנון זה פוטנציאל כפול לפגיעה במערכות החיים: חלק מהגזים מכילים תרכובות הגורמות לעליית החומציות באטמוספרה ולירידת גשם חומצי שהשפעתו קטלנית על מרבית היצורים ביבשה ובים. האפר הוולקני עלול לגרוס להחשכה בכדור הארץ ולתוצאות דומות לאלו העלולות להיגרם מפגיעת גוף שמימי.

מנגנון ההכחדה בעזרת התפרצויות געשיות הוצע על ידי מספר חוקרים, כולל כותב שורות אלו, כהסבר ל"אם כל ההכחדות", אשר התחוללה לפני כ-240 מליון שנה, במעבר מתקופת הפרם אל תקופת הטריאס, ובמהלכה נכחדו כ-96% מכלל המינים-הביולוגיים בכדה"א, וכ-80% מכלל חסרי החוליות בים וביבשה, בתוספת חיסול כמעט מוחלט של הצומח היבשתי והפיטופלנקטון הימי.

מנגנונים נוספים שהוצעו בעבר להסברת הכחדות המוניות כוללים שינויי טמפרטורה ניכרים בכדור הארץ, שינויי מליחות באוקיינוסים, הידלדלות מאזן החמצן באטמוספירה או הנוטריינטים (חומרי המזון) באוקיינוס, או ירידת מפלס האוקיינוסים. אף שללא ספק יש בכוחם של מנגנונים אלה לתרום לתהליך ההכחדה ההמונית, מקובל כיום שאין בכוחם להיות הגורם המרכזי להכחדה המונית הפוגעת בכל סביבות החיים בכדור הארץ, כמו זו שהתרחשה במעבר מעידן הפרם לטריאס, או מהקרטיקון לשלישון (טרצייר).

מה משותף לשלל גורמי ההכחדה ההמונית שהוזכרו? התשובה היא שכולם גורמים חיצוניים למערכות עליהן הם פעלו, ובכולם לא היתה למערכת שנפגעה כל השפעה על עצם הופעתם של גורמים אלה. בשורות הבאות נבחן את הקשר בין גורמי ההכחדה החיצוניים הללו להבנת מנגנוני האבולוציה הביולוגית.

הכחדה כמנוף לשינוי

מבחינה אקולוגית, אחד מתוצרי הלוואי של אירועי ההכחדה ההמונית היה סילוקן של אוכלוסיות רבות, לעתים דווקא השליטות, פינויין של גומחות אקולוגיות מיצורים, ופתיחתן לתחרות. כך, למשל, בהכחדה של המעבר מתקופת הקרטיקון לשלישון, נכחדו הדינוזאורים ושאר זוחלי הענק אשר שלטו בסביבות החיים העיקריות ביבשה, בים ובאוויר תוך פרק זמן קצר המוערך בפחות ממאה אלף שנה (הרף עין במונחים גיאולוגיים); בהכחדה שבמעבר מתקופת הפרם לטריאס נכחדו יערות המחט הענקיים שכיסו את היבשה, והאוקיינוסים התרוקנו מהפלנקטון שבהם תוך פחות מחמישים אלף שנה. אלא שהתרוקנותן של גומחות אקולוגיות מהיצורים שבהן אינה פועלת בחלל ריק: היא מספקת הזדמנות לאוכלוסיות יצורים אשר לפני ההכחדה נדחקו לשולי הגומחות המאוכלסות ביצורים הדומיננטיים, אך בזכות הגמישות האקולוגית הגבוהה שלהם הצליחו לשרוד את ההכחדה. אותם יצורים "דחויים", משתלטים לאחר ההכחדה על הגומחות האקולוגיות הריקות ממתחרים, ופותחים בכך תהליך של השתקמות מערכתית, המלווה בהתפתחות מואצת ובהופעה רחבת מימדים של מינים-ביולוגיים, תהליך שבסופו מתחולל מהפך גדול בעולם החי של כדור הארץ. לתהליך זה, של פריחה והתפתחות אוכלוסיות חדשות בעקבות ההכחדה, יש ביטוי מרתק בהכחדה של המעבר מהקרטיקון לשלישון: לפני ההכחדה התקיימו אוכלוסיות מדולדלות ולא מפותחות של יונקים ועופות לצידם של זוחלי הענק. אוכלוסיות אלו התקשו להתמודד על קיומן עם הזוחלים, ונדחקו לסביבות חיים שוליות. ההכחדה פתחה בפניהן סביבות חיים עשירות, בים, ביבשה ובאויר, והיתה נקודת הזינוק למהלך אבולוציוני מהיר ואדיר מימדים, אשר הוביל להתפתחות עולם היונקים והעופות המגוון של היום. דוגמה מעניינת נוספת, ניתן לראות בהכחדה במעבר מהפרם לטריאס, אשר חיסלה את יערות המחט העצומים ואיפשרה לאוכלוסיות המדולדלות של פטריות, אשר התקיימו עד אז כמעט על סף ההכחדה, להשתלט על הסביבות היבשתיות שהתפנו, וליצור את "אירוע הפטריות" אשר תואר לראשונה על ידי ועמיתי (ראו: יורם עשת - "ההכחדה הגדולה מכולן", גליליאו 31). במהלך העשור האחרון הצביעו מחקרים רבים על המתאם הגבוה שבין האירועים האבולוציוניים הבולטים בתולדות כדור הארץ לבין אירועי הכחדה. בהתאם לכך, מוצע כאן לראות באירועי ההכחדה מנוף מרכזי לשינוי ולהתפתחות בכדור הארץ.

מן הראוי לבחון כיצד משתלבים אירועי ההכחדות ההמוניות בתיאוריות העוסקות בדגמי השינוי המתרחשים במהלך האבולוציה. לצורך זה נבחן תיאוריה מקובלת כיום, תיאוריית האבולוציה בקפיצות (Punctuated equilibrium), אשר נוסחה על ידי אלדרג' (Eldredge) וגולד (Gould) בשנות השבעים של המאה העשרים, על סמך ממצאי מחקרים שערכו על דגמי השינוי באוכלוסיות מאובנים של טרילוביטים וחלזונות בצפון אמריקה. בניגוד לגישות הדרוויניסטיות ששלטו עד אז בכיפה, לפיהן האבולוציה ויצירתן של קבוצות יצורים חדשות מתרחשות דרך סדרה ארוכה של שינויים רציפים, הדרגתיים, המצטברים עם הזמן לשינויים אבולוציוניים גדולים וליצירת מינים-ביולוגיים, גילו אלדרג' וגולד שבמהלך האבולוציה, האוכלוסיות שבדקו התאפיינו בחוסר שינוי לאורך פרקי זמן ארוכים מאוד, ואז - בתוך זמן קצר - הן עברו שינויים אבולוציוניים גדולים ביותר שהובילו ליצירת מינים (speciation) אדירה, בדגם התפתחות דמוי-מדרגות (stepwise). לפיכך, ובהמשך להצעתי לראות באירועי ההכחדה מנוף מרכזי לשינוי אבולוציוני, אני טוען שההכחדה ההמונית היא שגרמה לשינויים החריפים - ל"קפיצות המדרגה" - המוצגים בעקומת ההתפתחות התיאורטית המוצעת כתיאוריית האבולוציה בקפיצות.

הכחדות וחברות אנוש*

ההיסטוריה האנושית ידעה אירועים רבים בהם מתו מיליוני בני אדם תוך פרק ומן קצר ביותר - בדרך כלל במלחמות או במגיפות (למשל, מגיפת השפעת הספרדית אשר גרמה למותם של 20 מיליון איש במזרח הרחוק תוך שנתיים - ב- 1921-1919, או מלחמת העולם השנייה, בה מצאו את מותם כ-50 מיליון מתושבי אירופה). ומעצמה עולה השאלה באיזו מידה ניתן ליישם את הרעיון בדבר היותה של הכחדה המונית מנוע לשינויים בחברות יצורים חיים גם לגבי חברות אנוש. בהקשר זה, נתבונן כאן באירוע ההכחדה הגדול ביותר המתועד בהיסטוריה - לפחות מבחינת האחוז מהאוכלוסייה שנפגע בו, הלא הוא המגיפה השחורה (Oriental Rat Flea), אשר השתוללה באירופה בשנים 1352-1346 ואשר במהלכה מתו ממחלת הדבר בין שליש למחצית מהאוכלוסייה. המגיפה "יובאה" למערב אירופה על ידי סוחרים איטלקים שנדבקו בה בעת שנקלעו למלחמות שבטים בין הטטרים בחצי האי קרים, והתפשטה במהירות ברחבי אירופה, כשריפה בשדה קוצים: היא הגיעה לאיטליה ב-1347, ושנה אח"כ כבר התפשטה לספרד, אנגליה וסקנדינביה. לצפון רוסיה הגיעה המגיפה ב-1352. המגיפה עומדת, אם כן, בקריטריונים להכחדה המונית מבחינת הגורם החיצוני למגיפה, מבחינת התפשטותה המהירה, מבחינת פרק הזמן הקצר בו פעלה, ומבחינת היקף האוכלוסייה שנפגע.

למגיפה השחורה היתה השפעה דרמטית על חברת האדם באירופה, והיא היוותה מעין "קרש קפיצה" לסדרה רחבה של שינויים רחבי מימדים במבנה החברתי, במבנים הכלכליים, בתפישות הדתיות, ובכלכלה של החברה האירופית. שינויים אלה היו תחילתו של תהליך "המערביזציה" והקפיטליזציה של אירופה. נסקור כאן כמה מהם:

* המגיפה פגעה בראש ובראשונה בזקנים - מה שגרם לגל עצום של ירושות אשר הועברו אל הצעירים ששרדו את ההכחדה. גל זה הוביל להתפתחותה המהירה של שכבה חברתית חדשה של צעירים עשירים, וסיפק דחיפה חזקה לקפיטליזם האירופי. פירנצה, למשל, הפכה עקב כך לעיר העשירה והגדולה באירופה, המאוכלסת ברבים מהמתעשרים החדשים.

* מותם של אנשים כה רבים גרמה למחסור בידיים עובדות ולעלייה חדה בשכר העבודה, מה שהוביל לעלייה חדה ברמת החיים של הניצולים. דור אחד לאחר תום המגיפה, לאחר שהחל להתאזן הביקוש לידיים עובדות, היתה ירידה חדה בשכר העבודה - מה שהוביל למהומות קשות ברחבי אירופה (למשל, באנגליה ב-1380, בצרפת ב-1382 ובספרד ב-1391), במחאה על הירידה ברמת החיים.

המגיפה הובילה להתערערות האמונה הדתית ולפגיעה בסמכותה ובשלטונה של הכנסייה. צמיחתן של שאלות אפיקורסיות אלו היוו הנדבך הראשון לירידה בקרנה של הכנסייה הקתולית מאוחר יותר.

הפגיעה בסמכות הכנסייה איפשרה את תחילתו של תהליך שהעמיד את הכלכלה על "כללי משחק" חדשים, הלא הם הריבית: אם עד אז אסרה הכנסייה באיסור חמור לקיחת ריבית (על אף שבפועל הדבר נעשה במיסתרים), הרי שלאחר המגיפה השחורה התמסד מה שנקרא אז "פיצוי הסכנה", שהיה לא יותר מדרך עקיפה לגביית ריבית על הלוואות ואשראי. הכנסייה, שכוחה נחלש, לא היתה מסוגלת להתמודד עם מצב חדש זה.

החלשות סמכותה המוסרית של הכנסייה מחד גיסא, והתחושה של "אכול ושתה כי מחר נמות" מאידך גיסא, הובילו לפריצת גבולות המוסר אל אופקים חדשים של נהנתנות ותאוות בשרים, אשר את ביטויים המוצלח ביותר ניתן למצוא בספרו של בוקאצ'יו "דקמרון", ספר שהחזיקו בו רוב האנשים החשובים באיטליה ובצרפת. הכנסייה באותם ימים כה נחלשה עד כי לא ננקטו סנקציות כלפי בוקאצ'יו, או כלפי יורש העצר הצרפתי אשר כתב מעין "ספר המשך" לדקאמרון בשם "מאה סיפורים חדשים", וייצג בכך את המוסר החדש שהיה נחלתה של האליטה השלטונית דווקא.

דיון: כיצד מערכות מייצרות שינוי?

ניסיתי להאיר את הצדדים השונים של הקטסטרופה, ולטעון שללא אירועים קיצוניים בעלי אופי "אסוני" לא היו מתרחשים מרבית האירועים האבולוציוניים החשובים בתולדות כדור הארץ. ציינתי עדויות לכך שהשינויים הגדולים באוכלוסיות כדור הארץ הונעו על ידי גורמים חיצוניים למערכת, כגון פגיעת גופים שמיימיים, גשם חומצי ממוצא געשי, שינויי טמפרטורה ושינויי מפלס ים, שינויים אשר גרמו בתוך זמן קצר ביותר להפרה חריפה של שיווי המשקל הדינאמי בו היו שרויות מערכות החיים, לחוסר היכולת שלהן להתמודד עם התנאים החדשים, ולהכחדה המונית. כפי שהראיתי, על אף הפגיעה הקיצונית בכל מערכות החיים, בטווח הארוך, היתה להכחדות השפעה "חיובית" על מהלך האבולוציה: לאחר השלמת תהליך השתקמותן של מערכות החיים, אנו עדים להתייצבותן של אוכלוסיות חדשות לחלוטין, ולקפיצה אבולוציונית גדולה. בהתאם לכך, הצעתי לראות באירועי ההכחדה ההמונית את נקודות הקפיצה במהלך האבולוציוני דמוי המדרגות (stepwise), המתואר בתיאוריית האבולוציה בקפיצות. במאמר הצבעתי גם על כך שאירועי הכחדה המונית מהווים מנוף לשינוי גם בחברה האנושית.

שאלה מעניינת קשורה ביכולתן של מערכות חיים או מערכות חברתיות אנושיות לייצר בעצמן שינויים משמעותיים, ללא הצורך בגורמים חיצוניים. בספרם הידוע "שינוי", מבחינים פאול ואצלאוויק, ג'ון ויקלנד וריצ'רד פישר בין שינוי מסדר ראשון (שינוי מקומי, המתבצע במסגרת הכללים והמסגרות הקיימים) לשינוי מסדר שני (שינוי רחב-מימדים, המוביל להיווצרותם של מבנים או כללים חדשים לחלוטין במערכות הגדולות). העדויות והטיעונים שהוצגו כאן מצביעים על הקושי שיש למערכות גדולות כאלו להניע שינויים מסדר שני בעזרת מנגנוני פעולה שמקורם פנימי - בתוך המערכת עצמה - אלא שהן נזקקות לגורמים חיצוניים וקיצוניים בעצמתם, על מנת שייתרחשו שינויים כאלה.

* פרק זה נכתב בשיתוף פרופ' מיכאל הרסגור

לקריאה נוספת
וצלאויק, פ., ויקלנד, ג., פיש, ר.(1979). שינוי. ספרית פועלים.

ביבליוגרפיה:
כותר: הכחדות המוניות הכוח המניע של האבולוציה
מחברים: עשת, יורם ; הרסגור, מיכאל
תאריך: אפריל 2005 , גליון 80
שם כתב העת: גליליאו : כתב עת למדע ומחשבה
הוצאה לאור: SBC לבית מוטו תקשורת ולאתר IFEEL
הערות לפריט זה:

1. יורם עשת הוא לשעבר חוקר בכיר במכון הגיאולוגי בירושלים. חקר את תופעת ההכחדה ההמונית הגדולה ביותר בתולדות כדור הארץ שהתרחשה במעבר מתקופת הפרם לתקופת הטריאס. על סמך מחקריו בארץ ובעולם הציע את הגשם החומצי ממקור וולקני כגורם להכחדה. כיום הוא פרופסור במחלקה לחינוך ופסיכולוגיה באוניברסיטה הפתוחה ובחוג לחינוך במכללה האקדמית תל חי.
2.מיכאל הרסגור הוא פרופסור להיסטוריה אירופאית באוניברסיטת תל אביב.


הספרייה הוירטואלית מטח - המרכז לטכנולוגיה חינוכית