העצים מחבקים את עצמם

כשסיימה את לימודיה בתיכון למדה סימרד יערנות והחלה לעבוד עבור חברות שכרתו עצים ושתלו חדשים במקומם. "התפקיד שלי היה לסמן את העצים שצריך לכרות, וזה היה לי קשה כמובן, ולהכין תוכנית לשתילה, עישוב והוצאת זני עצים מהיער שאנחנו לא רוצים שם. אהבתי את העבודה שלי, אבל הייתי חשדנית כלפיה", היא מספרת בראיון ל"מוסף כלכליסט". סימרד שמה לב, למשל, שביערות החדשים והמוקפדים האלו יש יותר מחלות, ומחסור בנוטריאנטים — חומרי התזונה שהעצים סופגים מהאדמה כמו חנקן וזרחן. אם מעל פני השטח הכל כה מתוכנן, ובכל זאת היערות בריאים פחות — משהו כנראה מתרחש מתחת לאדמה.

חורש טרופי בסרי לנקה. "עצים הם מאוד חברתיים, יש להם משפחות וקהילות" צילום: שאטרסטוק

נחושה להבין למה היערות הללו אינם בריאים חזרה סימרד לאקדמיה ללמוד, ונחשפה למחקרים החדשניים של אותה עת, שזיהו בתנאי מעבדה פטריות זעירות, שנראות כמו חוטים וגודלן עשירית ריס, שמתיישבות על שורשי העצים ויוצרות איתם מערכת מיקוריזה — רשת תקשורת בין הפטריות לשורשים. הרשת הזאת היא כמו צנרת תת־קרקעית, שמקשרת בין מערכות השורשים של עצים שונים, ומעבירה ביניהם מים וחומרים מזינים. סימרד חשבה שיהיה מעניין לבדוק אם הרשת הזאת קיימת גם ביער אמיתי, מחוץ למעבדה, ומה עוד עובר דרכה. "חשבתי שכן", היא אומרת, "שעצים ביערות אמיתיים יכולים לחלוק מידע מתחת לאדמה".

אף שהרעיון היה שנוי במחלוקת הוציאה סימרד לדרך את הניסוי הראשון שלה: היא כיסתה בשקי פלסטיק 80 עצים משלושה זנים — עץ ליבנה מסוג Paper Birch שנפוץ בצפון אמריקה, אשוח דגלאס וארז מערבי אדום, ואטמה אותם עם נייר דבק עבה. לחלק מהעצים היא הזריקה דרך השקים האטומים איזוטופ רדיואקטיבי של פחמן מסוג אחד, ולשאר איזוטופ רדיואקטיבי מסוג אחר. כעת היא היתה צריכה להמתין שעה, פרק הזמן שנדרש לעצים לספוג את החומר ולעשות פוטוסינתזה, ואחריה היא הפעילה את מונה הגייגר ליד עלי העצים כדי לאתר את עקבות האיזוטופים. התוצאות היו חד־משמעיות ומהפכניות — העצים דיברו ביניהם.

החומר הרדיואקטיבי שהוזרק לעצי האשוח הגיע לליבנה, וזה שהוזרק לליבנה הגיע לעצי האשוח. "הצליל הכי יפה שיש, קקקקק", תיארה לפני כמה שנים את מונה הגייגר מקרקר. "זה היה עץ הליבנה אומר לאשוח, 'היי, אני יכול לעזור לך?', והאשוח משיב, 'כן, תוכל לשלוח לי קצת מהפחמן שלך?'. והארז היה בעולם שלו, לא קשור לרשת של הליבנה והאשוח".

שבוע מאוחר יותר אספה סימרד וקצרה את כל מה שאפשר מהעצים, האדמה, השורשים והפטריות, ולאחר שבדקה אותם במעבדה אימתה שהחומרים הרדיואקטיביים עברו בין שני העצים, באופן הדדי. במחקרי המשך התבררה מסקנה אף מתקדמת יותר מזו שעמה יצאה סימרד לדרך — העצים לא מעבירים ביניהם חומרים באופן אוטומטי בלי שום שיקול דעת, אלא מי שבפוזיציה של שפע עוזר למי שבמחסור — ולהפך, כשהסטטוסים שלהם משתנים עם עונות השנה. "בעונה שבה ערכנו את המחקר שלח הליבנה לאשוח יותר פחמן, כי האשוח היה מוצל ולכן נזקק ליותר פחמן. בניסויים מאוחרים יותר מצאתי שכשהליבנה נטול עלים, האשוח שולח לו יותר פחמן". גם ביערות שבהם יש טמפרטורות שונות, עצי ליבנה, שבדרך כלל עשירים יותר בחומרים מזינים, העבירו פחמן לעצים אחרים באופן דינמי, על פי הצרכים שלהם.

סימרד. "צריך לנהל ולתכנן את כריתת היערות וחידושם טוב יותר. לשמור יותר על העצים הזקנים, שהם תחנת הכוח של היער"

"זה היה מחקר מאוד מסוכן", אומרת סימרד על הניסוי הראשון, עם שקי הפלסטיק והמזרקים הרדיואקטיביים. "לא היה לי מושג אם העצים האלה קשורים אחד לאחר, והרגשתי שהייתי בת מזל שגיליתי את זה. התוצאות היו מדהימות, ומאז חזרתי על הניסויים האלה פעמים רבות כדי לאמת אותן. ידעתי שמצאתי משהו גדול, עדות מוצקה לרשת התקשורת המסיבית של העצים ביערות שמתחת לפני האדמה". יש כאלה שמכנים את הרשת הזו Wood Wide Web.

אמא־עץ

גם העצים מעדיפים את ילדיהם על אחרים

הממצאים האלה פתחו את הדלת לרעיון חדש ומופלא — ש"עצים הם מאוד חברתיים, יש להם משפחות וקהילות", כפי שאומרת סימרד, כיום פרופסור במחלקה למדעי היער והשימור באוניברסיטת בריטיש קולומביה הקנדית. בשני העשורים האחרונים יצא שפע של מחקרים מהמעבדה שלה, והיא נהפכה לחלוצה עולמית בחקר התקשורת הסודית והתת־קרקעית של הצמחים. המחקרים הללו מראים כי בניגוד למה שחשבנו קודם, צמחים לא רק מתחרים אחד עם האחר על שמש, מים, מקום באדמה והחומרים הטובים והחיוניים שהאדמה מספקת להם — הם גם משתפים פעולה כדי לעזור זה לזה באמצעות תקשורת מורכבת וחכמה שמבוססת על רשת המיקוריזה.

סימרד משתייכת לאסכולה שהתבססה בעשור האחרון ונקראת נוירוביולוגיה של צמחים. זו גורסת כי לצמחים יש עצבים, סינפסות, אינטליגנציה ומעין מקבילה למוח האנושי שנמצאת בשורשים. הרעיון הוצג לראשונה לפני עשור במאמר אקדמי שעורר ביקורת רבה, בטענה כי לצמחים אין יכולת מבנית וביוכימית להעביר את מה שנטען שהוא המקבילה הצמחית לשרשראות נוירונים, מפני שהמכניקה שלהם שונה. הדיון האקדמי הזה נמשך מאז בטונים נמוכים בהרבה, ככל שמתגלים ממצאים נוספים שמחזקים את הגישה הנוירוביולוגית.

מערכות היחסים ביערות, כפי שהן מצטיירות במחקריה של סימרד, מזכירות את החיים הקהילתיים של הקיבוץ הישן — לכל אחד יש האינטרסים שלו, אבל כל אחד נותן לפי יכולתו ומקבל לפי צרכיו. וכמו בחברה האנושית, גם לעצים יש מערכות יחסים קרובות יותר וקרובות פחות. כך למשל, הם יודעים לזהות את בני משפחתם ולהעדיף אותם על עצים אחרים. באחד הניסויים שתלה סימרד עצי אשוח דגלאס, שחלק מהם אחים. את העצים הבוגרים יותר, שעקב הסטטוס שלהם עשויים לתרום פחמן לאחרים, היא כיסתה שוב בשקי פלסטיק והוסיפה איזוטופ יציב מסוג מסוים. לאחר שישה ימים היא קצרה את כל השתילים, האדמה ורשתות המיקוריזה וגילתה נפוטיזם — האשוחים הבוגרים העבירו לאחיהם יותר פחמן מאשר לשתילים הזרים. בניסוי דומה העבירו עצי אשוח דגלאס יותר פחמן לשתילים שהם הילדים שלהם מאשר לשתילים שהם ילדים של עצים אחרים.

מאוד אנושי מצד העצים להעדיף את האחים או הילדים שלהם על זרים. איך הם יודעים שאלה הילדים שלהם?

"את זה אנחנו עוד לא יודעים", משיבה סימרד וצוחקת. "מה שאנחנו עשינו היה לגדל אשוח דגלאס עם שתילים שלו, כלומר מאותו מקור גנטי, ועם שתילים זרים של עצים אחרים. ראינו שהעצים שולחים לילדים שלהם יותר פחמן ומחברים אותם לרשתות מיקוריזה גדולות יותר, כלומר הם נותנים לילדיהם יתרון תחרותי. עם זאת, הם חולקים משאבים גם עם שתילים זרים במין מכניזם ששומר על הקהילה. נוסף על כך, מצאנו שכששני שתילים אחים גדלים יחד, הגדולים שולחים יותר פחמן לאחיהם הצעירים, ולא לשתילים זרים. הם כמו אנשים, בדיוק כמו המשפחות שלנו. ועכשיו אני מתחילה פרויקט גדול בשיתוף חברות יערנות והממשלה, שבודק בהמון יערות אם הם עמידים יותר, כשמסביב לעצים הוותיקים והגדולים גדלות המשפחות שלהם".

במותו ציווה

עצים גוססים דואגים לרווחת השכנים שלהם

להעדיף את הילדים שלך זה המובן מאליו. אבל סימרד מצאה ביער משהו נוסף, שנדיר יותר למצוא בחברה האנושית — אלטרואיזם אמיתי. בניסוי שערכה בשני זני עצים, אשוח דגלאס ואורן הזפת, היא הוכיחה שעצים גוססים מעבירים לשכניהם — זרים מוחלטים — את כל חומרי התזונה ששמרו ב"מזווה" ואף מפעילים אצלם מנגנוני הגנה. בניסוי היא הדביקה קבוצה אחת של עצי אשוח בחרק שגורם למחלות, ולקבוצה האחרת היא תלשה את העלים, פעולה שהותירה אותם בתחושה שהם תחת מתקפה ועומדים למות. בתגובה העביר האשוח כמחצית מהפחמן שלו לשורשיו, ומשם כ־7% מהפחמן עבר דרך רשת המיקוריזה לאורן הזפת. אם זה לא נשמע הרבה, סימרד מבהירה שכמות הפחמן שעברה באופן הזה היתה שקולה לעלות האנרגטית שנדרשת מהאורן כדי להתרבות — כך שהוא קיבל מתנה מאוד משתלמת.

במקביל עשה האשוח עוד מעשה טוב: ב־24 השעות שלאחר שנפצע, הוא שידר אותות מצוקה באמצעות האינטרנט התת־קרקעי של היער, שעורר ייצור של שלושה אנזימי הגנה אצל האורן. בזכות האשוח, האורן מוכן כעת להגן על עצמו מפני ההתקפה האפשרית שהורגת את השכן. "התוצאות מראות שרשתות מיקוריזה מתווכות את התקשורת בין עצים מזנים שונים, ומשחקות תפקיד קריטי בהתגוננות של יערות בפני התפרצות חרקים ופגיעות אחרות וההתאוששות מהן", מסבירה סימרד. "אנחנו יודעים בוודאות שעצי האורן קיבלו פחמן והגדילו את כמות האנזים ההגנתי. זו דרך להאיץ הורשה והתאוששות של יער גוסס".

פטריות צילום: שאטרסטוק

מבחינה אבולוציונית, העצים אמורים להיות בתחרות עזה האחד עם האחר על צל, מים, נוטריאנטים. זה נשמע כמעט לא טבעי שהם יהיו כל כך נדיבים ואלטרואיסטים.

"אני יודעת. הם גם מתחרים וגם משתפים פעולה. ביער מתרחשות הרבה מאוד אינטראקציות, חיוביות ושליליות, אז אם עץ צריך להתחרות על צל — הוא יעשה זאת. אבל אם מסתכלים על יער טבעי, הוא מאוד מגוון מבחינת הזנים והגנטיקה, והמחקרים מראים שיש קורלציה בין המגוון הזה לבין העמידות של היער. אנחנו לא לגמרי מבינים מדוע, אבל חושבים שזה קשור לשיתוף הפעולה ביער — כשעצים מעלים נוטריאנטים ממעמקי האדמה ומפיצים אותם לעצים שהשורשים שלהם רדודים יותר, או כשהם מספקים חומרי הגנה נגד פתוגנים וחרקים לעצים אחרים. אחרי שעבדתי כל חיי ביערות המורכבים האלה, אני מבינה שהם עובדים יחד כדי ליצור קהילה בריאה. ואם היער היה רק מזן אחד, התפרצות של מחלה או חרק היתה גורמת לאובדן של כל הקהילה. אם יש בקהילה עודף וגיוון, התועלות עצומות. היער דואג לעצמו כך שמבחינה אבולוציונית מה שתורם להישרדות זה לא רק תחרות, אלא גם שיתוף פעולה".

סוכנת פטרייה

מי שולט ברשת התעבורה של הפטריות ביער

מי שמאפשרות את שיתוף הפעולה הן הפטריות, והן אינטרסנטיות: הן משמשות רשת התקשורת בין העצים, והן מקבלות מהם בתמורה סוכרים שנחוצים לקיומן, ושהן לא מסוגלות לייצר לבד בפוטוסינתזה מפני שהן עמוק באדמה, לבד ובחושך. על פי המדידות של סימרד, העץ מעביר לשורשים ולפטריות עד 80% מהסוכר שהוא מייצר.

אז מי מנהל את ההצגה? אולי זה לא העץ הנדיב שדואג לקהילה, אלא הפטרייה האגואיסטית שמפעילה אותו כדי לוודא שאספקת הסוכר שלה לא תיגמר?

"אני חושבת ששניהם. רוב הניסויים שלי הם על איך צמחים שולטים בתנועה והמעבר ברשת המיקוריזה. וראינו שכשאנחנו מצלים עליהם או פוצעים אותם, זה משפיע על כמות הפחמן שהם יעבירו לצמחים אחרים (כי הם זקוקים ליותר עבור עצמם — קצ"ה). אז העצים בהחלט מעורבים ומשפיעים על הפטריות. אבל גם הפטרייה משפיעה כמובן, כשהיא יוצרת את הקשרים עם עצים אחרים, שמגדילים את כמות התנועה ברשת. מצד אחר, צריך לזכור שהצמח הוא מקור האנרגיה שעושה את הפוטוסינתזה, אז ייתכן שיש לו תפקיד חשוב יותר".

דגי סלמון צילום: שאטרסטוק

סימרד וסטודנט שלה, ששמו קווין ביילר, הקדישו חמש שנים למיפוי רשת המיקוריזה המסתורית, שמתפקדת כמו האינטרנט של היער ונשמעת כאילו נלקחה מסרט מדע בדיוני. את הניסויים הם ערכו בחלקת יער לא גדולה, של 30 מטר על 30 מטר, שבה היו עשרות עצים מסוגים שונים ופטריות משני זנים, באמצעות ריצופים קצרים של דנ"א. במציאות בשטח כזה יש כנראה מאות סוגי פטריות ומאות קילומטרים של רשת מיקוריזה. בסופו של המחקר הם הפיקו מפת קישורים צפופה, שמראה שכל עץ מקושר לעוד 47 עצים באמצעות 8 פטריות מסוג אחד ו־3 פטריות מסוג אחר. כל פטרייה היתה מקושרת ל־19 עצים — וזה רק בפיסת יער קטנה.

המפה ששרטטו נראית כמו מפת הטיסות של חברת תעופה עסוקה או מיפוי רשתות הנוירונים במוח. זהו לא רק דימוי ויזואלי. סימרד סבורה שהרשת הזאת באמת דומה למבנה המוח ושהיא מאפשרת ליער ולעצים לפעול באופן אינטליגנטי, כמו המוח.

לא מקובל לחשוב שלצמחים יש אינטליגנציה. זה נשמע מוזר.

"נכון, אבל אם מסתכלים על המבנה של הרשתות ומבינים איך הוא עובד, יש הרבה דברים שמקבילים למוח. רשת המיקוריזה היא כמו רשת עצבית שכל הזמן גדלה, קולטת, מחברת, משתנה. היא מאוד גמישה, כמו המוח. במוח נעים ההורמונים, ביער אלה רכיבים אחרים כמו פחמן, מים ונוטריאנטים. והארכיטקטורה של רשת המיקוריזה מאוד דומה לזו של המוח, עם עצי Hub (שניתן לכנות כמרכזייה; הכוונה לצמתים ראשיים כמו שיש במוח — קצ"ה), צמתים קטנים יותר ונוירונים".

סוג של אינטליגנציה?

"כך זה נראה. היער האינטליגנטי. השילוב בין כל האורגניזמים שחיים ביער הופך אותם לאינטליגנטיים. כולם זקוקים זה לזה. זו קהילה של אינטראקציות שמתוכן צצה אינטליגנציה. יערות אינם אוסף של עצים, הם מערכות מורכבות עם רשתות ומרכזיות שמאפשרות לעצים לתקשר, להגיב ולהסתכל. וזה הופך את היער לעמיד יותר".

עצים ביערות שונים בעולם צילום: שאטרסטוק

עצי המרכזייה הללו הם העצים הכי ותיקים והכי גדולים, ויש להם את מרב החיבורים לרשת המיקוריזה ודרכה לעצים האחרים ביער. ביערות אשוח דגלאס, למשל, שתילים צעירים שהתחברו לרשת של עצים מבוגרים וגדולים מהם הצליחו להשיג מספיק משאבים כדי להתבסס בהצלחה. במחקריה מצאה סימרד שעצים צעירים שנהנים מהנטוורק של עצים בוגרים מגדילים את סיכויי הישרדותם פי ארבעה.

סימרד מכנה אותם גם עצי אֵם, מפני שהם תומכים בשתילים קטנים ובסביבה שלהם, כמו אמא דואגת. "יש להם תפקידים רבים. הם תומכים בשתילים שגדלים, גם במעמקים הכי מוצלים של היער. הם תומכים במגוון גדול יותר של פטריות, ודרכן ברשת מגוונת של עצים זקנים וצעירים, כך שגם שתילים חדשים יכולים להתחבר לרשת הגדולה והוותיקה. ובדיוק עכשיו יצא מחקר חדש שמצא כי העצים הזקנים הם תחנת הכוח של היער שמאחסנת פחמן דו־חמצני, כדי להתמודד עם סכנות של שינוי אקלימי".

כלומר אם כורתים עץ Hub אפשר לפגוע בחלק גדול מהיער.

"בהחלט, ולכן צריך לנהל ולתכנן את כריתת וחידוש היערות טוב יותר. חלק מהעצים בקנדה הם בני אלף ואלפיים שנה, הם שרדו הרבה תנודות במזג האוויר ויש להם גנים שהסתגלו לתנאי אקלים בעבר. הגנים הללו נחוצים גם כיום לעצים שיצטרכו להיות גמישים אקלימית גם בעתיד. אם לא נשמור על המאגר הגנטי הזה נפסיד".

סלמון למנה עיקרית

התזונה של העצים מבוססת על דגים

המחקרים החדשים של סימרד התקדמו מעבר לגבולות היער, עד לנהרות שמקיפים אותו, וחשפו שהעצים אוכלים דגים. מחקרים מצאו כי המקור של 75% מהחנקן שבטבעות העצים מגיע מדגי הסלמון. הדובים והזאבים שצדים את הסלמון בנהרות, נושאים אותו ליער ושם הם אוכלים אותו. השאריות שהם זורקים נרקבות ונספגות בקרקע — ובאמצעות רשת הפטריות והשורשים הן נספגות בעצים ובונות את הטבעות שלהם. כך נוצר יער חזק ובריא יותר, שמטיל צל על הנהרות (וכך מבטיח שביצי הדגים יישמרו בטמפרטורה אופטימלית), מספק להם נוטריאנטים (באמצעות עליו, שנושרים ומזינים את החרקים הימיים שיזינו את הדגים) ומעשיר את אוכלוסיית הסלמונים — שתתבגר, תיטרף ביער ושוב תזין את העצים וכן הלאה. כלומר אם נוציא את הסלמונים מהמשוואה, העצים יהיו רעבים.

"יש פה מחזור שקשור לדגי הסלמון, לנהרות וליערות, ואנחנו עומדים להתחיל מחקר חדש, בחוף המערבי של בריטיש קולומביה, כדי לבחון את הקשרים האלה", מספרת סימרד. "אם יכרתו את היער, האפקט על דגי הסלמון יהיה מיידי. הירידה כיום באוכלוסיית הסלמונים קשורה בירידה בצמחייה בחוף המערבי של צפון אמריקה. אובדים נוטריאנטים שעוברים מהאדמה למים, הנהר אינו מוצל, ויש גם שינוי אקלימי. אבל אפשר לשנות את זה. אנחנו רוצים לחבר את כל החלקים של המערכת האקולוגית, לא רק העצים והפטריות, אלא גם הדגים, הדובים והנהרות. זה פרויקט נהדר ומרגש, החלום האולטימטיבי שלי".

רב־תרבותיות, גרסת היער

רבים מהיערות כיום מתוכננים. בני האדם נוטעים אותם כפי שנדמה להם שכדאי ונכון לנטוע יער. כך למשל, אנחנו נוהגים לנטוע יער של עץ מסוג אחד. אלא שבעקבות הדברים שלמדה ממחקריה, סימרד סבורה שעלינו לנטוע אחרת: אם עצים מזנים שונים עוזרים זה לזה בעתות משבר, כמו אשוח דגלאס וליבנה, שכל אחד בתורו שולח פחמן לאחר כשהוא נזקק לו — הרי שאנחנו צריכים יערות מעורבים ומגוונים יותר. וכשאנחנו כורתים עצים עלינו להיזהר שלא נכרות "עצי מרכזייה", אותם עצי Hub גדולים וזקנים, שהם העצים הכי מקושרים ביער ונושאים הכי הרבה גנטיקה וידע שחיוניים להישרדות היער.

"יער הוא דבר מורכב ואי אפשר לפשט אותו כל כך", אומרת סימרד. "הייתי רוצה שנעבוד עם המבנה הטבעי והמגוון, לשמור את המורשת של עצים ותיקים, ולשלב ביערות שניים ואולי שלושה זני עצים, לשילוב טבעי יותר. ולצד שתילת העצים, כדי לתת ליער דחיפה קדימה, צריך לעודד גם את הצמיחה הטבעית, כי מצאנו שעצים שגדלים במסגרת ההתחדשות הטבעית של היער בריאים יותר ועמידים יותר מהעצים שאנחנו שותלים.

"אחת הסיבות לכך היא שהעץ מסתגל למקום", היא מסבירה, "הוא מתקשר עם הפטריות ורשת המיקוריזה המקומית. צריך לתת לאמא טבע את הכלים שהיא צריכה כדי להשתמש באינטליגנציה שלה להחלמה עצמית של היער. ואנחנו צריכים לזכור שיער הוא לא רק קבוצת עצים שמתחרים זה בזה, אלא משתפי פעולה יוצאי דופן".