גרגירי אבקה - קפסולות זמן זעירות

גרגירי אבקה של פרחים (Pollen) הם בין הגורמים העיקריים לאלרגיה, שממנה סובלים אנשים רבים באזורים שונים בעולם. אולם מ"נקודת מבטם" של הצמחים, ייצור גרגירי אבקה והפצתם בכמויות רבות ולמרחקים גדולים הוא מנגנון הכרחי לקיום המין, מכיוון שהם אלה שנושאים את תאי המין הזכריים אל החלק הנקבי של הפרח ובכך מבטיחים את קיומו של תהליך הרבייה וייצורו של דור חדש. מ"נקודת מבטם" של בעלי חיים, בעיקר חרקים, גרגירי האבקה הם מקור מזון חשוב, עתיר חלבון. ויש גם נקודת מבט נוספת, מפתיעה ומעניינת, זו של מדענים וחוקרים, שמתבססים על חקר גרגירי אבקה מאובנים כדי לשחזר את דפוסי הצמחייה ואת תנאי האקלים והסביבה ששררו בעבר ולהתחקות אחר אורחות חייהם ונתיבי תנועתם של אבותינו הקדומים.

המדע שעוסק בחקר גרגירי אבקה של צמחים ונבגים (נבגים הם גופיפי רבייה חד-תאיים של פטריות ואצות) נקרא פַּלִינוֹלוֹגיה, וכולל איסוף וזיהוי של שרידים מאובנים שלהם שהשתמרו במשך מאות אלפי שנים בשכבות קדומות (כגון משקעי אוקיינוסים, אגמים, ביצות וליבות קרח) ולעיתים גם באתרים ארכיאולוגיים. ראשיתו של המחקר בסקנדינביה, לפני למעלה ממאה שנים, שם בודדו גרגירי אבקה ששקעו במשך אלפי שנים בשכבות הבוץ שבקרקעית אגם. על סמך שינויים דרמטיים בכמות גרגירי האבקה שמקורם בעצים זוהתה לראשונה המחזוריות האקלימית של תקופות קרחוניות ובין-קרחוניות בחצי הכדור הצפוני.

כל אחד, יחיד ומיוחד

כיצד יודעים החוקרים לזהות את מקור גרגירי האבקה המאובנים שנמצאו בשכבות הקדומות? כל מין של צמח מייצר גרגירי אבקה ייחודיים לו, זהים באופן מושלם זה לזה בצורתם ובגודלם ושונים באופן מובהק מאלו שמייצרים מיני צמחים אחרים. תכונה זו משמשת את החוקרים כ"תעודת זהות" של הצמחים, מעין "טביעת אצבע" בוטנית, שבאמצעותה הם יכולים לזהות את מיני הצמחים שהפיצו את גרגירי האבקה. המאפיינים המורפולוגיים של גרגירי האבקה של כל צמח וצמח נשארים ללא שינוי, ללא תלות היכן ומתי גדלו הצמחים. גרגירי האבקה המאובנים מושווים לגרגירי אבקה של פרחים מודרניים שמינם ידוע, וכך מזוהה סוג הצמח הקדום. זה מאפשר לחוקרים לחשוף את השינויים שהתרחשו בהרכב חברות הצמחים ובתפוצתם ולשחזר את נופי הצומח הקדומים.

גרגיר מאובן – חותמת זמן

תכונה חשובה נוספת שיש לגרגירי האבקה ומסייעת לחוקרים, היא שהדופן שלהם עשויה מחומרים אורגניים עמידים מאוד ויציבים כימית (ספורופולנין, החומר האורגני העמיד ביותר בטבע, וצלולוז), מה שמאפשר להם להשתמר כמאובנים במשך מאות אלפי שנים, הרבה יותר מאשר חומרים אורגניים אחרים, כגון עץ, זרעים, עלים ועצמות. גרגירי האבקה הקדומים ביותר שמקורם בצמחים בעלי פרחים נמצאו בסלעים מתקופת הקרטיקון, כלומר הם בני 66 מיליון שנה לפחות! תוכנו של גרגיר האבקה מתחמצן ונעלם בתוך כמה שנים, והדופן היא שמשתמרת, בעיקר במקומות שבהם שוררים תנאים נעדרי או מיעוטי חמצן, למשל בשכבות משקעים (סדימנטים) ימיים, ובסביבה מדברית שבה הטמפרטורות הגבוהות והיובש תורמים להשתמרות.

כדי לשחזר את נופי הצומח ואת ההיסטוריה האקלימית באמצעות ניתוח ממצאים של גרגירי האבקה המאובנים, החוקרים מתבססים על רצפי זמן כרונולוגיים ידועים ותיארוך מדויק של שכבות המשקעים הקדומות בהן השתמרו הגרגירים. לשם כך, החוקרים מבצעים קידוח לעומק השכבות. השכבות השונות מתוארכות בשיטות דוגמת פחמן 14 (איזוטופ רדיואקטיבי של פחמן). מכל שכבה נלקחת דגימה של משקע, ובמעבדה מופרדים גרגירי האבקה המאובנים מהבוץ ומשאר רכיבי המשקע ומועברים לבחינה במיקרוסקופ אור. הזיהוי וההגדרה של גרגירי האבקה מתבססים על השוואה לאוסף גרגירי אבקה של ימינו, ולתיעוד בוטני בן מאות שנים, בתמונות ובמגדירים. הכרת תולדות הצמחים, קביעת גילם ואזורי צמיחתם, וניתוח הופעתם או היעלמם של מינים, מאפשרים לשחזר שינויים אקלימיים שהתרחשו.

יבש, לח, מתקרר, מתחמם…

שינויים בתפוצה ובשפע של גרגירי אבקה מאובנים יכולים להעיד על שינויים שהתרחשו לאורך זמן בטמפרטורה, במשקעים ובגורמי אקלים אחרים, משום שהרכב חברות הצמחים מושפע במידה רבה מתנאי האקלים והסביבה. לכן, שונות בגרגירי אבקה מאובנים שמתגלים באזור מסוים משקפת באופן מדויק למדי את השינויים בצמחייה המקומית, ומכך ניתן להסיק מסקנות לגבי שינויים אקלימיים. למשל, גרגירי אבקה של צמחים שמותאמים לטמפרטורות גבוהות במיוחד או נמוכות במיוחד יכולים לרמוז על הטמפרטורות ששררו באזור בתקופה שבה חיו. כמויות גבוהות יחסית של גרגירי אבקה שמקורם בעצים מעידות על כמויות משקעים גבוהות, ולהיפך, ריבוי של גרגירים של שיחים נמוכים ועשבים מעיד על אקלים יבש יותר. שינויים בצמחיית מים וגדות גופי מים יכולים להצביע על תנודות במפלסי המים ובמליחותם, ומכך ניתן להסיק על שינויים סביבתיים.

נוכחותם של גרגירי אבקה של צמחים מסוימים יכולה לשמש גם כסמן לאירועים גיאולוגיים או אקלימיים ספציפיים, שהתרחשו אף מיליוני שנים לאחור. כזה היה אירוע ההתחממות המהירה של כדור הארץ שהתרחש לפני 65 מיליון שנה, בעידן הקנוזואיקון, התחממות שהגיעה לשיא חסר תקדים של טמפרטורות, ויוחסה לכמויות אדירות של פחמן שנכנסו לאטמוספירה. עדות לאופן שבו הגיבו הצמחים לשינוי האקלים הדרמטי נשמרה בגרגירי אבקה מאובנים של צמחים שנמצאו בסלעים העתיקים. ניתוח ממצאי גרגירי האבקה הראה שחברות הצמחים שאפיינו את הצמחייה היבשתית לפני ההתחממות נבדלו באופן ברור מחברות הצמחים שלאחריה.

החוקרים הגיעו למסקנה ששינויים אלה בצמחייה היו גלובליים, וכי הצמחים שינו את אזורי תפוצתם בהשפעת העלייה הדרמטית בטמפרטורות, ונדדו מקווי רוחב נמוכים וחמים יותר לקווי רוחב גבוהים וקרירים יותר כדי להסתגל לשינוי האקלים ולהימנע מההשלכות השליליות שלו על קיומם.

כאן, בישראל

בעשורים האחרונים נערכו בישראל כמה מחקרים פלינולוגיים, ועל סמך תוצאות ספירת גרגירי אבקה שהשתמרו שחזרו החוקרים את תנאי הסביבה במרחב הישראלי, הן בתקופות פרהיסטוריות והן בתקופות היסטוריות. כך, לדוגמה, במחקר שנערך לאחרונה, מצאה פרופ' לנגוט, מנהלת המעבדה לארכיאובוטניקה וחקר הסובב הקדום במוזיאון הטבע ע"ש שטיינהרדט, שמובילה מחקרים אלה, כי אימפריות המזרח הקדום קרסו בסופה של תקופת הברונזה המאוחרת (לפני כ-3200 שנים) בשל תקופת בצורת ממושכת, שנמשכה באזורנו כ-150 שנים.

באזורים רבים, וגם באזורנו, אחוזים גבוהים של עצים ושל שאר רכיבי החורש והיער הים-תיכוניים מעידים על לחות גבוהה שזמינה לצמחים, כלומר על תקופה שבה כמויות המשקעים היו גדולות יחסית. לעומת זאת, אחוזים גבוהים של שיחים נמוכים ועשבים מעידים על התייבשות, כלומר על ירידה בכמות הגשמים. בישראל נמצא, כי גרגירי האבקה של האלון והלענה הם הסמנים הטובים ביותר לשינויים בלחות וביובש: כמויות גבוהות של גרגירי אבקה של אלון מלמדות כי בעבר היו כמויות המשקעים באזורנו גבוהות, ואילו אחוזים גבוהים של גרגירי אבקה של לענה מצביעים על תנאי אקלים יבשים.

לדברי פרופ' דפנה לנגוט, בניתוח הממצאים יש להתחשב גם בהשפעת האדם על הצמחייה. למשל, מסבירה פרופ' לנגוט, ירידה באחוז גרגירי האבקה של עצי החורש והיער הים-תיכוניים יכולה לרמז גם על כריתת עצים על ידי האדם ולא רק על ירידה בכמות המשקעים. כדי להבין את חלקו של האדם בעיצוב הצומח אפשר להשוות את מסקנות המחקר הפלינולוגי לממצאי שחזור אקלים בשיטות אחרות (כגון שחזור מפלסי אגמים ומדידת ערכי איזוטופים קדומים של פחמן או חמצן בחומרים שונים בטבע, כדוגמת קרחונים, שלדי בעלי חיים ומשקעי מערות) ולנסות לבודד את חלקו של האדם בעיצוב הצומח. הדבר אמור בעיקר באשר ל-5,000 השנים האחרונות ועד ימינו, בהן ההשפעה האנושית על הצמחייה ועל  הסובב הטבעי, משמעותית וניכרת.

גרגירי אבקה מאובנים מלמדים אותנו הרבה על הצומח הקדום, באמצעות "טביעת האצבע" הייחודית של צורתם. ככל שנכיר ונדע לזהות יותר גרגירי אבקה ולשייך לצמחים שייצרו אותם, כך נבין יותר ונוכל לגלות את סודות העבר הקדום של עולמנו ואת ההיסטוריה האנושית, הסביבתית והאקלימית שלו. הבנה מעמיקה כיצד צמחים הגיבו בעבר לשינוי אקלים עשויה לסייע לנו להתמודד עם משבר האקלים הנוכחי ועם אתגרי העתיד.