top of page
  • אסף שפירא

הרחבות לפרק 29: רשתות תת קרקעיות - מיתוס ומציאות

(ר' קישורים בטקסט)


מה מתרחש (:

אני אסף שפירא וזה נטפריקס – הפודקאסט העברי הראשון למדע הרשתות.


אם הגעתן לפרק הזה, אז אתן כבר יודעות ויודעים שמדע הרשתות הוא נושא מרתק כי הוא רלוונטי כמעט לכל תחום. הסיבה לכך היא כי כמעט כל דבר ניתן לייצג כרשת בין אם הוא בים, באוויר, בחלל, בסייבר או ביבשה או אפילו מתחתיה ואת השמועות האלה אנחנו נחקור היום.

אחד האתגרים המשמעותיים בלחימה בארגוני הטרור בעזה הוא הממד התת קרקעי – רשת המנהרות המכונה "המטרו של עזה" שנועדה להסתיר את תנועת המחבלים מעיני צה"ל. הערכות מדברות על לפחות 500 ק"מ של רשת תת קרקעית מתוכה אותרו במערכה האחרונה לפחות 800 מנהרות או פירים.


 

אמרנו שהמנהרות הן רשת – אז מה המשמעויות הנובעות מכך?

המשמעות העיקרית היא שרשת ההמנהרות תתפלג "זנב ארוך" שזו התפלגות שלה הקדשנו את פרק 3 ואם עוד לא שמעתן, ממליץ עליו בחום. זה אולי הפרק הכי חשוב של נטפריקס. לעצלנים רק אאמל"ק בקצרה שהתפלגות זו אומרת שבכל רשת, הדאטה שלנו ייתפלג באותה צורה: יהיו מעט שיהיה להם הרבה והרבה שיהיה להם מעט.למה הכוונה בהקשר של מנהרות? למשל, שיהיו מעט מנהרות ארוכות והרבה מנהרות קצרות. עוד דבר שניתן להעריך הוא שברשת המנהור יהיו מעט רכיבי קשירות גדולים והרבה רכיבי קשירות קטנים. למה הכוונה? רכיב קשירות הוא מושג שדיברנו עליו בפרק 2 והוא נועד לתאר את המבנה הבסיסי של רשתות. רשתות מורכבות מ"איים" של צמתים וקשתות. ברוב הרשתות נראה "אי מרכזי גדול" ולצידו הרבה "איים" קטנים של צמתים שלא קשורים אליו.אני מניח שבכל עיר מרכזית ברצועת עזה ישנו רכיב קשירות מרכזי שמחבר אזורים שונים באותה עיר אבל לצידו יש הרבה פירים למנהרות טקטיות, כלומר, רכיבי קשירות קטנים שלא קשורים לכלום.

המשמעות היא שהשם "מטרו" עלול להטעות. לא נראה לי סביר שכל המנהרות בעזה קשורות זו לזו.כלומר, בהנחה ומניחים שהרעיון של צה"ל, לפי פרסומים זרים, להציף את המנהרות במי ים הוא רעיון טוב, עדיין נדרש למפות את המנהרות המרכזיות בכל תא שטח, אלה שנמצאות ברכיב הקשירות המרכזי. פירי המנהרות שנמצאים ליד הים לאו דווקא יהיו מחוברים לרכיב קשירות המרכזי של המנהרות באזור.

אבל נדרש גילוי נאות: זו לא הרשת התת קרקעית שרציתי לדבר עליה. הרשת שרציתי לדבר עליה היא ה-Wood-Wide-Web, השם שניתן במגזין Nature לרשת תת קרקעית שמקשרת בין עצים.



זו רשת מוכרת בתרבות הפופולרית ולדעתי אין פודקאסט מדעי שמכבד את עצמו שלא עשה עליה פרק. כשמקשיבים לפרקים האלה, זה ברור למה הנושא מלהיב כל כך: זה סיפור על רשת נסתרת תת קרקעית שעוברת בין העצים ודרכה העצים יכולים להשיג משאבים זה מזה ואפילו...להעביר מסרים אחד לשני.אז אם כבר יש כל כך הרבה פרקים על הרשת התת קרקעית הזו, למה שוב לחפור?

כי פה נגלה, כמו שאנחנו מגלים כמעט בכל פרק בנטפריקס, שכשמסתכלים על דברים מהזווית של הרשת, הניתוח הרשתי חושף לנו תגליות מפתיעות ולא פעם – הפוכות ממה שציפינו. קיצר, כרגיל, הולך להיות מסע מטלטל.

אז רק מילת אזהרה לפני שמתחילים: הפודקאסט הזה לרוב לא עוסק בביולוגיה והמציג אינו ביולוג. לא נוכל להיכנס כאן לעומקם של כל הנושאים שאציג ויש המון מה להיכנס. מה לעשות, הנושא מרתק. אז לאלה שירצו להתעמק בחומרים שיופיעו כאן אני ממליץ להיכנס ללינק ההרחבות שמופיע בתיאור הפרק. שם תמצאו הפניות למאמרים שאוזכרו בפרק וגם כאלה שלא, תמונות ומפות רלוונטיות ועוד.


 

אז מאיפה בכלל הגיע הרעיון לעשות פרק של נטפריקס על רשתות ביער?

הכל התחיל כשאריאל וישנה, איש יקר, העלה תמונה לפורום לינקס בוואטסאפ. הפורום קיים כבר 6 שנים ומכיל מאות חובבות וחובבים של מדע הרשתות. התמונה שאריאל צילם הייתה מתוך תערוכת "The Art of Data" באנגליה ובתמונה הופיעה רשת של עצים תחת הכותרת "The Wood-Wide-Web". בהסבר שצורף מטעם התערוכה נכתב שכמו שהאינטרנט מחברת אנשים, כך מדענים גילו שקיימת רשת תת קרקעית ביערות שמחברת עצים ובה הם חולקים משאבים ואפילו מעבירים זה לזה מסרים.


התמונה באדיבות א. וישנה.

יש נושא יותר מגניב מזה לפרק בפודקאסט על רשתות? הרשת נלקחה ממאמר שנכתב ע"י ביילר ב-2009 אבל מי שהייתה מעורבת באותו מאמר ואולי הדמות המזוהה ביותר עם רשת העצים היא פרופ' סוזן סימרד מקנדה. בשיחת TED מ-2016, סימרד סיפרה על סדרת הניסויים המכוננת שביצעה ב-1997 שבאמצעותם גילתה את רשת הקשרים של העצים וכיצד הם עושים זאת. פריצת הדרך הזו לא באה לה בקלות שכן מדובר היה בפרויקט ארוך שחלקו נעשה בשטח, ביערות קנדה, וזה אולי נשמע פסטורלי, אבל לא כשדובת גריזלי רודפת אחרייך, כך גילתה סימרד. אבל כמו שהיא אמרה – זה מחיר קטן לשלם לטובת תגלית בסדר גודל כזה.


אז איך הרשת הזו עובדת? בואו ניתן קצת רקע ורק אזכיר, המציג אינו ביולוג:

עצים מזינים את עצמם באמצעות פוטוסינתזה. בלי להיכנס לעומק התהליך, הפוטונים מהאור שנקלט ע"י העץ מסייעים לתהליך של קליטת פחמן דו חמצני מהאוויר. העץ לוקח לעצמו את הפחמן ומשחרר את החמצן חזרה לאטמוספרה. הסיבה שהעץ חם על פחמן היא כי זה למעשה מנת הסוכר שלו. מבחינה זו העץ אולי חלש אופי אבל צריך לכבד את האחר, גם אם הוא לא קיטוגני.

עד כאן תיארנו את התפקיד של צמרת העץ, אבל עצים צריכים גם מים, חנקן ומינרלים וכאן נכנסים לתמונה השורשים. תמיד דמיינתי לעצמי שהשורשים הם כמו הקשיות של העץ ששותות מים מהאדמה והופתעתי לגלות שהם בעצם רק השגרירים שלו לעולם התת קרקעי של הפטריות. לפטריות יש רשת קורים תת קרקעית משל עצמן והקורים שצמודים לשורשים הם אלה שמספקים לעץ את המינרלים והמים שהוא צריך. סה"כ נשמע כמו ג'סטה יפה ממשהו מגעיל כמו פטריות אבל מסתבר שהן גם לא פראייריות: הפטריות מצפות למשהו בתמורה. בגלל שפטריות לא עושות פוטוסינתזה הן צריכות לקבל את הפחמן שלהן בדרכים אחרות. למרבה מזלן - ובניגוד לילדים קטנים - את עודפי הסוכר שלהם העצים לא מקיאים על השטיח אלא פולטים אותו, כלומר את הפחמן העודף, למטה, דרך השורשים לפטריות. אז הנה עוד סיפור יפה על שיתוף פעולה בטבע. כולנו אוהבים לשמוע סיפורים כאלה בדיוק כמו שכולנו אוהבים תמונות של כלבים מחבקים חתולים. זה נותן לנו תקווה. הנה, גם ימנים ושמאלנים, אשכנזים וספרדים, שופטים ונשפטים – כולנו יכולים לחיות יחד בהרמוניה.

אבל לפי פרופסור סוזן סימרד, זה רק הקצה של האידיליה הקוסמית. יש עוד.

בסיפור שלה אני חושב שנתקלתי לראשונה בפודקאסט של רדיולאב ואם אתם לא מכירים את הפודקאסט המעולה הזה, רוצו לשמוע. לגבי אותו פרק ספציפי אסכם אותו בקצרה: סימרד סיפרה בו כיצד גדלה בסמוך ליערות ותמיד הייתה מוקסמת מהם ובמיוחד מרשת השורשים התת קרקעית שרצה לה מתחת לפני היער. לא פלא שנכנסה לעסק המשפחתי של כריתת עצים אבל החלק שלה היה לשתול עצים חדשים ביערות שנכרתו. אהבתה זו הובילה אותה לבצע מחקרים שגילו שעצים מעבירים זה לזה פחמן. המשמעות של מעבר פחמן בין עצים היא אדירה כי מה שסימרד עשתה פה הוא להפוך את הסיפור של הטבע על ראשו. אנחנו הרי רגילים לחשוב על הטבע כמו פרק ב"הישרדות" (ולא סתם אנשים משתמשים בדימוי של "ג'ונגל" לתאר סיטואציה שבה כל אדם לעצמו). למעשה, סימרד אומרת לנו, הטבע הוא יותר פרק של "יצאת צדיק". ולהבין את זה, זה לא רק מחמם את הלב, אלא יש לזה גם משמעויות על אסטרטגיית הייעור ושימור היערות בעולם. סוגייה סופר משמעותית לאור השמועות על ריבוי הפחמן הדו חמצני באטמוספרה. אבל איך היא בכלל גילתה את מה שהיא גילתה? סימרד שתלה עצים צעירים וריססה את חלקם באיזוטופים רדיואקטיביים של פחמן שניתן לעקוב אחריהם. כך, באמצעות מכשירי מדידה, היא יכלה לעקוב אחר הנתיב של הפחמן המסומן והיא גילתה שהוא יורד לו למטה דרך העלים והגזע לאדמה והתגלה בשתילים סמוכים שלא סומנו. איך הפחמן הגיע לשם?

אנחנו יודעים שלעיתים שורשים של עצים מאותו זן יכולים להתלכד ולהעביר ביניהם חומרים. אבל זה דורש כמובן ששני העצים יהיו מאותו זן ושהשורשים שלהם יהיו קרובים מספיק כדי לגעת זה בזה ולהתלכד. כאן היה די ברור שזה לא המקרה. אז איך הפחמן הגיע ליעדו? לסימרד היה הסבר. זה בזכות רשת הפטריות, או ה- Common Mycorrhizael Network, ובקיצור – CMN.

סימרד תיארה כיצד העצים מחוברים ביניהם באמצעות קורי פטריה דקים תת קרקעיים שדרכם מועבר הפחמן. ואיך היא ידעה שהפחמן עבר דרך אותה רשת? כאן סימרד עשתה שימוש בקבוצת בקרה. ישנם סוגים שונים של עצים וישנם סוגים שונים של פטריות. עצים שונים מנהלים מערכת סימביוטית עם פטריות שונות. לכן, סימרד בדקה את התיאוריה שלה על עצים שחולקים פטריה משותפת וריססה את חלקם עם פחמן מסומן. היא השתמשה כקבוצת בקרה בעץ שלא חולק פטריה משותפת עם העצים האחרים בניסוי, במקרה זה, עץ ארז. הנחתה הייתה שהעצים המסומנים יחלקו פחמן רק עם העצים שחולקים עימם פטריות משותפות. פטריות עץ הארז אינן משותפות לעצים האחרים ולכן לא יקבלו את הפחמן המסומן וזו תהיה ההוכחה ל-CMN. ואכן, בסרטון TED היא מתארת כיצד מדדה עם מכשיר גייגר את העצים הצעירים ושמעה את הבאזזז של המכשיר כשאיתר את הפחמן הרדיואקטיבי המסומן בעצים שחלקו פטריות ואילו כשהיא קירבה את המכשיר לעץ הארז – דממה. הפחמן המסומן לא הגיע אליו. מבחינתה – זו הייתה ההוכחה הניצחת לא רק להעברת פחמן אלא לתפקיד החשוב של הפטריות בתהליך. זה יפה, חכם, יצירתי, מעורר השראה והכי חשוב – שגוי לחלוטין. כל מה שאנחנו מצפים מסרטון TED.

מה שהסרטון לא מספר לנו הוא ש-17 שנה לפני אותו TED יצא מאמר ביקורתי מאוד על המחקר של סימרד. מאותו מאמר עלה שדווקא כן אותר פחמן מסומן בעץ הארז ששימש כקבוצת ביקורת. אמנם לא בכמות גבוהה כמו בעצים האחרים אך עדיין בכמות לא מבוטלת. אז האם הפטריות הן אלה שהעבירו את הפחמן?? נקודה נוספת שהמאמר מעלה היא שאותו פחמן מסומן אולי הגיע לשורשי העצים האחרים, אבל שם פחות או יותר הוא נעצר, כלומר, העצים לא ממש צרכו את הפחמן שחולק להם בנדיבות כה רבה. אז למה בעצם צריך להעביר פחמן אם הוא נשאר על הצלחת? ואם כל זה לא מספיק, אז הנה טענה נוספת שמעלה המאמר והוא אולי המשמעותי ביותר: במסגרת סדרת הניסויים שערכה, סימרד עשתה קבוצת ביקורת נוספת; לפני שהיא הזריקה את הפחמן המסומן, היא בחרה קבוצה של שתילים וחתכה סביבם את האדמה לעומקה כדי לקטוע את רשת הפטריות שמחברת אותם לעצים אחרים, במידה והיא שם. מטרתה הייתה להראות ששתילים אלו לא יקבלו פחמן מסומן כי קשריהם לאוטוסטרדת הפחמן התת קרקעית נקטעו. אבל לפי מאמר הביקורת שפורסם, פחמן מסומן הגיע גם לאותם עצים וההבדל בין כמות הפחמן שקיבלו לבין כמות הפחמן שקיבלו שאר העצים בניסוי (אלה שרשת הפטריות שלהם לא נחתכה) לא היה מובהק סטטיסטית.

כלומר, לפי סימרד, פחמן אמור לעבור בין עצים דרך פטריות – והוא לא, והפחמן אמור לשמש את העץ – והוא לא. אז מה, הכל התהפך לנו?

כל הטענות פה מעלות שאלות כבדות משקל: אז מה כל זה אומר? יש או אין רשת פטריות? אם יש - מה בעצם התפקיד שלה? ואיך לעזאזל הגיע פחמן מסומן לעצים אם לא היו קשורים לעצים האחרים?

נשמע מוזר? החלק הכי מוזר הוא שכל הטענות האלה מופיעות גם... במאמר המקורי של סימרד עצמה. מה זה???

המאמר הביקורתי שדיברנו עליו פורסם ב-1999 אבל ב-2023 צפו מאמרים נוספים (1,2) שבחנו לעומק את טענותיה של סימרד ובחלקם שיחזרו את אותן טענות נגדה מלפני יותר מעשרים שנה. מכיוון שזה נשמע לי חשוב לא התעצלתי – בדקתי. ואכן, סימרד מציינת במאמר הרבה מאותן טענות שהופנו כלפיה: היא מציינת את הופעת הפחמן המסומן בקבוצות הבקרה ונזכיר – זה פחמן שלפי התיאוריה שלה לא היה אמור להיות שם בכלל. היא גם מציינת שלא היו הבדלים מובהקים סטטיסטית בין כמות הפחמן המסומן שהועברה לשתילים הרגילים ביחס לכמות שהועברה לקבוצת הבקרה. היא אפילו מסבירה שיכול להיות שההבדל בכמויות הפחמן השונות שנמצאו בין סוגי העצים בכלל קשור להספק השונה של תהליכי הפוטוסינתזה השונים בין הצמחים.

כל זאת ועוד מופיע שחור על גבי מסך במאמרה המקורי של סימרד.

כדאי לציין אבל שגרסה אחרת של המאמר שלה שפורסמה בהוצאה המכובדת Nature הייתה קצת יותר מתירנית. שם למשל קבוצת הבקרה, זאת שכללה עץ ארז, לא מופיעה כלל.


אז נשים רגע בצד את הפער בין ההופעה ב-TED של סימרד למה שבאמת עלה ממחקריה. בסופו של דבר באנו לחקור רשתות, לא לחקור חוקרים. אז התופעה של פחמן שמגיע למקומות שהוא לא צריך להגיע אליהם, לפי תיאוריית ה-CMN, מופיעה לא רק במאמרי הביקורת אלא גם במאמרים נוספים. למרבה האירוניה, אלו מאמרים שנכתבו ע"י חוקרים שדווקא תומכים בתיאוריה של רשת הפטריות. למשל, במאמר מ-2009 (שבו, אגב, סימרד הייתה מעורבת) מתואר ניסוי שעשה שימוש בחיץ בררני. חיץ בררני הוא מחסום תת קרקעי עם חורים שמקיף את שורשי הצמח. הוא נקרא "בררני" כי גודל החורים שלו קובע מה יוכל לעבור בו. למשל, אם רוצים למנוע מעבר של קורי פטריות, נדרשים לחורים קטנים מאד. אם רק רוצים למנוע מעבר של שורשים כדי לנטרל אפשרות של מגע שלהם עם צמחים אחרים אז ניתן להסתפק בחורים גדולים יותר, שיאפשרו לפטריות לעבור אבל ימנעו מהשורשים לצמוח החוצה. בצורה זו, החיץ יכול לשמש לבקרה על משתני הניסוי. ובכן, באותו מאמר תיארו ניסוי שבו השתמשו בפחמן מסומן בכדי לראות אם ואיך יגיע פחמן מסומן מהשתילים המסומנים לשתילים אחרים. כדי לבדוק האם פטריות מעבירות את הפחמן, חלק מעצי המטרה, כלומר, השורשים של העצים הלא מסומנים, כוסו בסוגים שונים של חיץ בררני; לחלק חסמו את מעבר הפטריות, כלומר, עשו שימוש בחיץ עם חורים מאד קטנים, וחלק חסמו את השורשים בלבד (כלומר, חורים גדולים יותר).

בסופו של דבר, הפחמן הגיע גם לאלה וגם לאלה ולא נמצא הבדל מובהק בין מקרים שבו הייתה חציצה נגד פטריות לבין אלה שלא. והרי אם העברת פחמן בין העצים תלויה בפטריות, הרי שהיינו מצפים שרשת עם חורים קטנים לא תאפשר מעבר פחמן וזה לא היה המצב.

דבר דומה קרה גם בניסויים שנערכו במכון וייצמן, כן, כן, אצלנו, ב-2022. במקרה זה, נעשה שימוש בעצים מסוגים שונים שחולקו לשתי קבוצות לפי סוג הפטריה שהם חולקים. לפי תיאוריית ה-CMN, פחמן שהוזרק לקבוצה אחת לא אמור היה להגיע לקבוצה השנייה כי אין ביניהן חפיפה של רשת הפטריות התת קרקעית ובכל זאת, הפחמן הגיע גם הגיע מקבוצה לקבוצה.

אז מה היה לנו עד עכשיו?

סוזן סימרד טענה שעצים מעבירים ביניהם פחמן דרך רשת פטריות. בפועל, מה שראינו, ולמעשה, מה שהיא ראתה גם, זה שגם כשאין קשר של פטריות בין עצים – פחמן עדיין עובר ביניהם.

אז אם הפחמן לא עובר דרך פטריות בתת קרקע, וגם לא דרך שורשים, איך הוא כן עובר? את המסתורין הזה נשמור לסוף. בינתיים, בואו נעשה איזה אחורה-פנה קטן ונדבר על הלמה. למה פחמן עובר בכלל בין עצים. זו לכאורה שאלה טיפשית – מה זאת אומרת למה הוא עובר? לא סגרנו שפחמן זה הסוכרים של העץ? עץ צריך סוכר ולכן הוא ייקח פחמן איפה שהוא רק ימצא אותו. זה לכאורה נכון אבל יש כאן catch. וה-catch מקורו ב... סימרד עצמה. וזה מביא אותי אולי לחלק הכי מעניין במאמר שלה. בחלק זה, בו היא ניסתה להסביר מדוע הפחמן נעצר בשורשי העצים ולא עלה לצמרת, היא מציינת שהעלים של העץ הם כלל לא יעד לפחמן! עלים, נזכיר לעצמנו, הם אלו שאחראים על פוטוסינתזה בעץ, כלומר, הם יצרני הפחמן – אז מה הם צריכים פחמן מהשורשים? זה כמו למכור לנסות למכור ביטקוין לרמאים. בעצם מה שסימרד אומרת לנו זה שאין בכלל סיבה שפחמן יגיע לעץ!

אבל כאן ניתן לטעון, וסימרד עושה זאת, שהפחמן כן נדרש במקרה של זרעים של עץ או עצים רכים שרק מתחילים לצמוח. בשלב זה, יכולות הפוטוסינתזה של הצמח מאותגרות כי הזרעים לא רואים כלל שמש והצמחים הקטנים מוסתרים בצילם של צמחים גדולים ולכן הם צריכים את התמיכה החיצונית.

חייב להגיד – זה נשמע הגיוני. אבל אם ככה, ועצים גדולים לא צריכים פחמן, איפה פה ה-Wood-Wide Web ? אל תגידו לי זרעים. איפה העצים המקושרים שבשבילם התכנסנו? כדי לענות על זה, סימרד המציאה נרטיב חדש: "עץ אם" או Mother Tree.


 

אז למה מתכוונים כשמשתמשים במושג "עץ אם" (Mother Tree)?

אפשר להבין את המושג הזה בשני מישורים. הראשון הוא ש"עץ אם" הוא עץ שמזין את צאצאיו הרכים בפחמן כדי שיתפתחו ויגדלו להיות ארונות של איקאה. הבעיה בהגדרה זו היא שהיא קצת מורידה לכל הקטע של ההרמוניה בין העצים שניסו למכור לנו, כי לפי שיטה זו, כל עץ עושה רק לביתו. מצד שני, התיאוריה הזו בהחלט מרימה לרעיון שעצים מסוגלים לפעול עם כוונה. אין לנו יותר מדי זמן אז פשוט אקצר ואומר שבדיקה ביקורתית של הניסויים שניסו לבדוק זאת העלתה שלא הוכח סטטיסטית שאכן יש כזו העדפה, כלומר, אין הוכחה שעצים מעבירים פחמן באופן מובהק לצאצאיהם.

דרך אחרת להמשיג מהו "עץ אם" יכולה להיות סוג של "העץ הנדיב" שלא מתגזען על עצים ופשוט מעניק ממשאביו לכולם. זה משתלב יפה מאד עם רעיון ההרמוניה הקוסמית אבל עושה לנו בעיות אחרות: אם זה כך, איפה ההיגיון האבולוציוני של הטבע בא פה לידי ביטוי? למה אני שואל? כי במחקר נראה שיש תמימות דעים על כך שעצים כן מתחרים על השמש כמקור אנרגיה, כלומר, הם פורסים את הצמרות שלהם כדי לתפוס שמש על חשבון השכנים. לכן גם עצים צעירים מתקשים לגדול תחת העצים הגדולים שמסתירים להם את השמש.

אוהו, תגיד סימרד, בדיוק! בגלל אותה הסתרה העצים הרכים צריכים תמיכה ומקבלים אותה מהעצים הגדולים. הגיוני, אבל לא מסתדר עם הטבע.

כשעצים גדלים ליד עצים אחרים זה לא נגמר בטוב ומאד קל להראות את זה.

במאמר ביקורת על התיאוריה הזו מ-2023 ישנה תמונה מצוינת שמראה כיצד עצים צעירים גדלים בקרחת יער. בינם לבין היער הסובב אותם יש חגורת חיץ של מספר מטרים. מדוע? כי קירבה גדולה מדי לעצים הוותיקים מסביב תכניס אותם לתחרות על אור שמש והשורשים של העצים הוותיקים יחנקו את הגישה למשאבים של שורשי העצים הצעירים.



בין השאר, זו אחת מהסיבות שקק"ל עסוקה יותר בלחטוב עצים מלנטוע אותם. לא כי היא נגד יערות וחס וחלילה אלא, בין השאר, כי דילול העצים מאפשר צמיחה טובה יותר שלהם. עצים צפופים ומתים זה מתכון לשריפת ענק. חידוש יערות דורש הרחקה של עצים זה מזה או לפחות הגבלה של השורשים הותיקים. אם כך, התחרות האבולוציונית בטבע נראה שלא פוסחת על עצים ומכאן הגיוני לשאול: אם יש תחרות בקומות העליונות של היער, למה מנסים להסביר לנו שיש שיתוף פעולה פורה במרתפים התת קרקעיים שלו? אם משתפים פעולה אז עד הסוף, בכל מקום. מה זה, העצים פוחדים להיראות פשרנים אל מול הבייס שלהם?


אז על מה סימרד מתבססת כשהיא מדברת על "עץ אם"?

כשבוחנים על מה היא מסתמכת, אנו נגלה שעיקר ההפניות הן למאמר מ-2009 של ביילר שהיא השתתפה בכתיבתו. אם השם "ביילר" נשמע מוכר אז אכן, זה אותו חוקר ששירטט את רשת העצים שהופיעה בתערוכה אודותיה סיפרנו בתחילת הפרק.

העובדה שסימרד מתבססת על אותה רשת קשרים בין עצים כדי להגדיר "עץ אם" מאפשרת לנו לחדד את המושג. עמוק בליבה, סימרד כנראה באמת חושבת על "עץ אם" כישות מעניקה ונדיבה, אבל כחוקרת, היא מתכוונת למשהו אחר. מבחינת סימרד, "עץ אם" הוא עץ עם דרגה (Degree) גבוהה ברשת. דרגה, כמו שכולנו זוכרים מפרק 4 בנטפריקס הוא מדד מרכזיות של צומת ברשת שמשמעותו פשוט מספר הקשרים שיש לאותו צומת. בהקשר הזה, ברשת של ביילר מופיעים מספר עצים שקשורים להרבה עצים, מעין רכזות ברשת, ועצים אלו מכונים בפי סימרד "עצי אם".



החץ מצביע על הצומת (עץ) עם מספר הקשרים הרב ביותר - דרגה 47 - כלומר, יש לו 47 קשרים ברשת. הרשת עצמה היא הרשת שמופיעה אצל (Beiler, 2009). (התמונה באדיבות א. וישניה)


השאלה שצצה עכשיו היא, רגע, זה נשמע סופר מעניין שיש עצים שמחוברים להרבה עצים אחרים, אבל אנחנו כבר לא ילדים, רגע, מה עומד מאחורי רשת העצים של ביילר? ספציפית, מה אופי הקשרים בין העצים? יש שיפור, כי אני רואה שכבר למדנו להיות חשדנים. אז בואו נדבר על הרשת של ביילר:

ביילר ביצע עבודת נמלים, תרתי משמע, כשחפר בגזרה מתוחמת ביער קנדי מסביב לכ-70 עצים וגם בנקודות נוספות בקרקע באותה גזרה. מטרת החפירות הייתה לאתר את קורי הפטריות בשורשי העצים ובשטח שביניהם. והוא חפר הרבה, סדר גודל של 400 נקודות בשטח. על הפטריות שביילר מצא הוא עשה עבודת שורשים, תרתי משמע, כלומר הוא חקר את ה-DNA שלהן. מטרתו הייתה לאתר האם הפטריות שמצא במקומות שונים התפתחו מאותו מקור. ואכן, הוא מצא בחלק מהמקרים שאותה פטריה ממש (ו/או צאצאיה) התפשטה בין מספר עצים, לעיתים למרחקים של קרוב ל-20 מטר! בשלב השני מה שביילר עשה הוא למפות את הקשרים בין נקודות החפירה שעשה. אם בשתי נקודות שונות בקרקע נמצאה התאמה גנטית של פטריה מסוימת זה נחשב לקשר בין אותן נקודות.

חלק מהנקודות שנחפרו, כפי שציינו, היו בשורשי העצים ולכן, נקודות אלו סומנו ברשת כצמתים מסוג "עץ", ושאר הנקודות בשטח סומנו כצמתים מסוג "פטריה". ברשת שביילר קיבל הופיעו אם כן שני סוגי צמתים: עצים ופטריות, כלומר רשת דו-צדדית (Bipartite Network). נזכיר שרשת דו-צדדית היא רשת שבה יש לנו שני סוגים של צמתים ואין הרבה מה לעשות איתה בתצורתה הגולמית ועל הסיבות לכך דיברנו בפרקים קודמים ובעיקר בפרק 17 שעסק בכנס הרשתות. כדי להפיק משמעות מרשת כזו אנחנו נדרשים "לקפל" את הרשת, שזה אומר להשאיר רק סוג אחד של צמתים ואת השני למחוק. הקיפול נעשה על סמך ההנחה שאם שני עצים קשורים לאותה פטריה, לא לאותו סוג של פטריה אלא לאותה פטריה ממש, אז יש קשר ביניהם. כך, אנחנו יכולים לקשר את העצים בינם לבין עצמם ולמחוק מהרשת שלנו את הפטריות. אנצל את ההזדמנות רק להזכיר שבאותו פרק 17 דיברנו על יישומים שונים של "קיפול רשת", למשל, במערכות המלצה על מוצרים. איך זה עובד? מוזמנות ומוזמנים לחזור לאותו פרק.

חזרה לעניינינו, התוצר של עבודתו של ביילר היה רשת צפופה מאד של עצים שהקשר ביניהם הוא שאותן פטריות גדלו בסמוך אליהם. כשסימרד הביטה ברשת, היא הצביעה על אותם עצים בודדים שקשורים להרבה עצים אחרים כ"עצי אם", כלומר, לדעתה מדובר בעץ שמשתמש ברשת הפטריות הענפה שלו לפנק את סביבתו. אבל חשוב לציין שהרשת שביילר מיפה היא רשת לא-כיוונית, כלומר, בגלל אופי הדאטה וקיפול הרשת שעשינו, אנחנו לא יודעים איזה עץ מצביע על איזה עץ כי ברשת לא כיוונית אנחנו לא יודעים מי יצר את הקשר או מי מעביר למי. מה זה אומר? זה אומר שתיאורטית, כשמנתחים את הרשת, התרחיש הבא אפשרי באותה מידה: אותו "עץ אם" או עץ מקושר מאד לא מעניק משאבים לשאר העצים אלא גונב אותם. כלומר, באותה מידה שאפשר להאשים את ה"עץ אם" בסוציאליזם קיצוני וחלוקת פחמן לעניים, אפשר להאשים אותו בקפיטליזם חזירי וגניבת משאבים מעצים אחרים. אז איך נדע מה נכון? יש לי השערה אבל כדי להבין אותה נצטרך להתעמק עוד טיפה ברשת שלנו. לא במפתיע, ביילר גילה שהרשת מתפלגת התפלגות "זנב ארוך". בהקשר שלנו, התפלגות זו אומרת שלמעט עצים היו הרבה קשרים ולרוב העצים רק קשרים בודדים ברשת.

הקוראות והקוראים הנאמנים של נטפריקס לא הופתעו מן הסתם לגלות את זה אבל מה שכן מחדש הוא שביילר השווה את הרשת שיצר לרשת ממאמר אחר שעשה מחקר דומה בקליפורניה ב-2005. מה שביילר מציין הוא שברשת הקליפורנית ההתפלגות של דרגת העצים הייתה התפלגות פעמון, כלומר, ותחזיקו חזק – התפלגות נורמלית. איך זה יכול להיות?? כולנו יודעים שרשתות מתפלגות "זנב ארוך" אז מה קרה כאן??

לא התעצלתי – בדקתי.


ביילר, שמצא שהרשת שלו מתפלגת "זנב ארוך" עשה את המחקר בחלקת עצי אשוח במורדות הר בקנדה. ברשת עם התפלגות "זנב ארוך" יש מעט צמתים מרכזיים. את זה אנחנו כבר יודעים. אבל מי הן אותן רכזות ברשת של ביילר ומה מאפיין אותם? אנחנו יודעים להגיד שעץ ייחשב כמרכזי ברשת אם נמצא עליו את המגוון הרחב ביותר של פטריות כי זה יגדיל את סיכוייו להיות קשור לעצים אחרים. לא במפתיע, תכונה זו תאפיין את העצים הגדולים והוותיקים יותר בחלקת היער. זה גם הגיוני, כי היה להם זמן רב יותר לגדל שורשים ולאסוף פטריות. אבל איפה נמצא את העץ המקושר ביותר? אז במקום הראשון, נמצא עץ וותיק עם דרגה 47, כלומר הוא קשור ל-47 עצים דרך פטריות משותפות, ופיזית, הוא ממוקם בפינה הדרום מזרחית של הגזרה אותה ביילר חקר. דרום-מזרח זה גם כיוון ההשתפלות של השטח, כלומר, זהו העץ במיקום הנמוך ביותר. בלי להבין יותר מדי בביולוגיה, אבל עם ידע בסיסי בכוח המשיכה, אני יכול להעריך שקרקע נוטה להיסחף למטה ועם כל הלוקאל פטריוטיות של הפטריות, האדמה לוקחת את הפטריות איתה.

כך כנראה יוצא שהעץ שממוקם בתחתית המדרון זוכה למירב הפטריות. האם זה עושה אותו קשור להרבה עצים? אני מניח שבוודאי לא באופן שבו סימרד מתארת קשר, כלומר, החלפה אינטראקטיבית של חומרים.


למה זה קפץ לי לעין? כי בניגוד למחקר של ביילר, שנעשה במורדות הר, המחקר אותו ביילר מצטט, זה שיצר התפלגות פעמון, הוא מחקר מ-2005 של סאות'וורת' שנעשה בסוואנה בקליפורניה.


ורק ליתר בטחון בדקתי ואכן – תא השטח שחקר סאות'וורת' הוא שטוח כמו מסך LED וזה אולי מסביר למה הוא מצא שהקשרים בין העצים, באמצעות הפטריות, מתפלג נורמלית.

למה זה מסביר?

כאן אנחנו צריכים לחזור לגיבורה הטרגית שלנו סימרד. אני קורה לה גיבורה טרגית כי כמוני היא התאהבה ברשת, אבל מהסיבות הלא נכונות. ברשתות וניתוח רשתות יש הרבה כוח. אבל חשוב לדעת איך להשתמש בו כדי לא לטעות ולהטעות.

כעת בואו נראה מה הבנה של הרשת מלמדת אותנו:

כשסימרד וביילר דיברו על הרשת שלהם, הם שמחו לגלות שהיא מתפלגת "זנב ארוך". מדוע? כי לפי אלברט-לזלו ברבאשי, אדמו"ר הרשתות, אותו הם ציטטו במאמר, רשת שמתפלגת כך מעידה על התארגנות עצמית ועמידות, כלומר, התפלגות זנב ארוך מעידה שהרשת היא תוצר אבולוציוני. על כך אין לי ויכוח. רשת שמתפלגת "זנב ארוך" היא אכן כזו ודנו בכך בפרק 3 שעוסק בחוקי הרשת. אבל הטיעון המשלים לכך הוא שרשת שמתפלגת נורמלית היא רשת אקראית, כלומר, אם נגריל מי יהיה קשור למי, נקבל רשת שהתפלגות הקשרים בה תהיה התפלגות פעמון. לחלק יהיו מעט קשרים, לחלק הרבה, ולרוב תהיה כמות בינונית.

ומכאן אנו בעצם למדים שכשהעצים והפטריות גדלים במישור, אז הקשרים ביניהם הם רנדומליים ולכן מתפלגים פעמון. כשהם גדלים במדרון, הם עדיין גדלים באופן אקראי, תיאורטית, אבל תוואי השטח משפיע עליהם וגורם לרובם לנטות מטה, או לחילופין למיעוט מהם לטפס מעלה. ברגע ששיקולים אנרגטיים נכנסים לתהליך כבר אין אקראיות והרשת תהפוך לרשת ל"זנב ארוך".


מה שעוד ניתן ללמוד זה שכנראה שיש לנו תשובה לשאלה ששאלנו מקודם: בהיעדר כיוונים לקשרים שלנו ברשת, מה ה"עץ אם" המקושר שלנו יותר? נדיב או חטפן? לאור הממצאים, אם העץ שלנו נהנה מקשרים רבים והוא ממוקם בתחתית המדרון, זה נראה שהמשאבים של האחרים פשוט "זורמים אליו" מה שהופך אותו מצדיק הדור לחתיכת מניאק. וואחד מהפך.


אבל כל זה הוא דיון תיאורטי. זה לא באמת משנה. למה?

קודם כל, כי לא בהכרח הוכחנו שיש כאן בכלל רשת. קורי הפטרייה הם עדינים מאד, לא גדלים באופן שווה ולא בהכרח מכסים את כל הצמחייה. זה שהקורים של אותה

פטריה הצליחו להגיע למספר עצים לא אומר שאותם קורים שרדו ולא התנתקו איפשהו באמצע. בנוסף, גם אם אותם קורים תת קרקעיים שרדו, עדיין לא הוכחנו שמשהו עובר על הרשת הזאת כלומר, באותו מאמר של ביילר אין שום הוכחה או בכלל אזכור למעבר פחמן בין עצים על רשת הפטריות. למה זה מוזר? כי מחקרו של ביילר על רשת העצים מצוטט המון בהקשר לרשתות ה-CMN שהזכרנו וסימרד עצמה מציינת אותו כהוכחה לקיום רשת העברת פחמן ולתיאוריית "עצי אם" נדיבים למרות שאין שום דבר במאמר שתומך בכך.


 

כל ההפרכות האלו מזכירות לי סיפור על ההוא שאמר שמשה זכה במיליון ₪ בלוטו.אז החבר שלו מתקן ואומר: זה לא משה, זה דוד, וזה לא מיליון שקל זה 100 אלף, זה לא בלוטו זה בטוטו וזה לא "הרוויח" זה "הפסיד".

ועכשיו הראינו שלא בטוח שבכלל קיימת רשת בין עצים, ועל הרשת לא בטוח שעובר פחמן וגם אם הוא כן עובר, הוא לא עובר בכמות שמשאירה על העצים רושם.


גם על סימרד זה לא עשה רושם והיא לא התייאשה וניסתה לתקוף מזווית אחרת – רגע, היא אמרה – אז אם מדובר במעבר של מעט פחמן, כזה שלא תורם לעץ, אולי זה משהו אחר? אולי הרשת בעצם מעבירה איתותים בין העצים? אולי הכמות הקטנה מעידה שמדובר ב-SMS בין עצים שמזהירים זה את זה מפני סכנות, חרקים וכדומה? די. אי אפשר להמשיך ככה. התעלמנו מהן, שיעבדנו אותן, חתכנו אותן ומחקנו אותן מהרשת. אני לא אתן את ידי להמשך של הגזלייטינג הזה. הכוונה היא להתנשאות של מחנה העצים על מחנה זניח שקצת שכחנו ממנו – מחנה הפטריות. עד עכשיו הצגנו נרטיבים שרק מנצלים ומחפצנים את הפטריות כסוג של שפחות של העצים – כאלה שמריצות פחמן ומסרים מצד לצד אבל עד כאן. הפטריות ואני דורשות להבין – מה יוצא להן מכל הסיפור?

ההסבר האבולוציוני לקשר בין הפטרייה לעץ הוא הרי ברור ושני הצדדים מרוויחים ממנו משאבים. ההיווצרות של הסימביוזה הזו היא לא בגלל שהעץ והפטרייה עשו swipe right ומצאו match אלא היא נוצרה בתהליך של ברירה טבעית.. פחמן, לעומת זאת, הוא מקור האנרגיה של הפטרייה. איפה חלוקה חופשית שלו לעצים משרתת את הצרכים האבולוציוניים של הפטרייה? איפה הקול שלהן? איפה נציגיהן במחקר המדעי?

כאן נכנסת לתמונה ד"ר מלאני ג'ונס, שהייתה שותפה למאמר המפורסם של סימרד מ-1997 ובחרה להכות על חטא ולקחת על עצמה את ייצוג את מחנה הפטריות. כדי לסכל את תיאוריית ה-SMS'ים, ג'ונס הביאה כדוגמא ניסוי שנעשה בין עץ אשוח לעץ אורן לבדוק האם הם יזהירו זה את זה מהתקפת תולעים? כשביצעו חציצה מלאה בין העצים, אכן לא עבר דבר בין העצים על התקפת תולעים. לעומת זאת, כששמו חיץ בררני מסביב לתשתית תת הקרקע של העץ, כזו שאיפשרה מעבר של פטריות אבל לא של שורשים, כן נראתה תגובה מובהקת: כשעץ האשוח הותקף, עץ האורן החל להפעיל אנזימים להגנה מפני תולעים ואם זה לא הוכחה להעברת מסרים, מה כן?

אבל אז, בחלק של הניסוי שבו הוסרו כל המחיצות ושורשי שני העצים יכלו גם לגעת זה בזה, למרבה הפלא, במקרה הזה, לא הועברו שום מסרים ולא הופעלו שום אנזימים בעץ האורן לאחר המתקפה על עץ האשוח. למה החלק הזה בניסוי הוא בעצם הכי משמעותי?

כי הניסוי האחרון שתיארנו הוא הדבר הכי דומה למה שנמצא בטבע. בטבע, מה לעשות, עצים נוגעים זה בזה. אין מחיצות. אז מה אנחנו בעצם לומדים מהניסוי הזה? שאנחנו פשוט לא יודעים.


 

הגיע הזמן לסגור מעגל. הבנו שיש פחמן שמופרש משורשי העץ והוא לעיתים מגיע לעצים אחרים אבל נראה שאין פה כוונת מכוון. הפטריות אמנם צורכות אותו אבל פחות סוחרות בו, מה שנקרא "לשימוש עצמי" לא לסחר. אז עדיין אנחנו צריכים לענות על השאלה - איך זה שפחמן עובר פה מצד לצד?

הבנו שזה לא הפטריות, ואנחנו יודעים שזה לא דרך מגע בין שורשים. אז איך?

הסיפור הוא די פשוט ולמעשה הוא מוזכר כמעט בכל המאמרים שסקרנו כאן – הסיפור פה הוא אמא אדמה או במילים אחרות, הוא עובר בקרקע בתהליך דיפיוזי פשוט של תנועה או של סחף ולמעט כמה מיתולוגיות, ברוב המקרים לא מייחסים לקרקע רצונות משלה. היא מעבירה מה שהיא מעבירה.

אמרתי שההסבר הזה מופיע בכל המאמרים? אז כן, הוא מופיע גם במאמרים של סימרד, אבל משום מה לא זוכה לאותן כותרות. למה? כי מעבר דרך קרקע זה פח. אין פה איזו אמת גדולה או מסתורין גדול. לא יותר מסתורין משוקו שנשפך על הרצפה ומגיע לשטיח.

לזכות הנחישות של סימרד נגיד שהיא ניסתה להיאבק בהסבר הזה וכך למשל, במאמר מ-2011, שהייתה מעורבת בכתיבתו, מתוארות תוצאות של ניסוי שבו לכאורה נראה כי היה יותר מעבר של פחמן בין עצים דרך שורשים או רשת פטריות מאשר דרך הקרקע. אבל אפילו במאמר זה מופיעה אזהרה שיש להתייחס לנתונים בזהירות שכן הם לא מובהקים סטטיסטית.

גם אותו מחקר שהזכרנו בפרק שנעשה במכון וייצמן ב-2022 סיכם כי ההסבר הסביר למעבר של פחמן בין עצים שלא חולקים אותן פטריות הוא כנראה מעבר דרך הקרקע.

אז למה סימרד מתעקשת? לדבריה, כפי שמסרה לניו יורק טיימס, אי אפשר לחפור בכל ניסוי לנצח. צריך להתקדם הלאה ולבנות תיאוריה מחלקים. יש גבול, היא אמרה, למה שאפשר להשיג במגבלות זמן של ניסוי ועוד בעבודה עם סטודנטים, רחמנא ליצלן. חשוב להגיד שהמילה האחרונה לא נאמרה בנושא. אחת הסיבות לכך היא שמבחינה מסוימת סימרד צודקת בכך שיש קושי רב להקים ניסוי שירצה את כולם ויאפשר להוכיח מעל לכל ספק שיש רשת CMN של עצים ופטריות שמעבירה משאבים, התרעות ובוא נודה בזה, בטח גם פורנו.

אבל אולי לא צריך? אולי הטבע מופלא כמו שהוא גם בלי קונספירציות ברשת?


 

הנה אוסף פנינים שבצדק לא עברו את הסלקציה לפרק:

  • העצים לא נחמדים, כי כדי לעשות פוטוסינתזה הם בחרו בפתרון עלים.

  • עץ שקשור ל-47 עצים זה גזע משובח.

  • התיאוריה של סימרד לא הצליחה לה מה שנקרא, עוצו עץ ותופר.

  • סימרד גם סיפרה שרדף אחריה דוב במהלך הניסוי אז כן דובים כן יער אבל לא רשת

 

בניגוד לבדיחות קרש (סטגדיש) את בשורת מדע הרשתות צריך להפיץ בכל מדיום. ואם את או אתה רוצים לקחת בזה חלק, הנה הדרך לעשות את זה:תספרו לאנשים שאתם מכירות ומכירים על נטפריקס ואם אין לכם חברים, תעלו פוסט ותתייגו את נטפריקס בפייסבוק/טוויטר/אינסטגרם או לינקדאין. מבטיח לא להשאיר אתכם תלויים עם 0 לייקים.

תמיד אפשר ומומלץ לדרג את הפודקאסט בספוטיפיי או באפל-פודקאסטס ו/או לכתוב ביקורת. אז אם עוד לא עשיתן לייק בדף של נטפריקס בפייסבוק, זה הזמן. אתרים עם יותר לייקים, מקבלים יותר חשיפה.

לפניות/הערות/הארות/הצעות ועוד: שלחו מייל!

ולבסוף, לא לשכוח לעשות Subscribe לפודקאסט באפליקציה החביבה עליכן.


נתראה בפרק הבא של נטפריקס. #פודקאסט #מדע_הרשתות #ביולוגיה


22 צפיות0 תגובות

פוסטים אחרונים

הצג הכול
bottom of page