צבעי קירות, חומות וסלעים מושפעים מפעילות יצורים זעירים (מיקרואורגניזמים) בפני האבן

פורסם: 15 בספטמבר 2008, ט"ו באלול תשס"ח | עודכן: 10/05/14

אחד מייחודיה החיצוניים של ירושלים, הבולט לעין המבקר, הוא הבנייה באבן. די להציג את האיורים 6.1.1 עד 6.1.5 כדי להסב את תשומת הלב לכך שלאחר מעשי בני האדם שבנו את המבנים בא הטבע במכחוליו המיוחדים והוסיף צבעים. אלה חוזרים על עצמם בארץ ובעולם בחוקיות בה אני רוצה לדון בפרק הנוכחי שיהיה גדול וארוך. נפתח בהסברים יסודיים מבלי להעמיק יתר על המידה להגדרה מפורטת של מהות היצורים (אורגניזמים) להם תפקיד משמעותי.

מבקר מדעי של מאמר שהגשתי לעיתון מדעי לפני שנים רבות סייע לי היטב להגיע לפרק שאני כותב עכשיו. ציינתי שם את הצבע האפור של האבנים שנאספו במדרונות גבעת רם שהופך שחור בהרטבה ואשר נגרם עקב פעילות של כחוליות (cyanobacteria, שהם קרובים לחיידקים, אך בעלי פיגמנטים-צובענים ירוקים).

איור 6.1.1: קיר של בית בירושלים, הפונה מערבה ונרטב במרבית ארועי הגשם. האבנים הרכות קולטות הרבה מים ומאפשרות גידול של אורגניזמים פויקילוהידריים.

ניגדתי אותו עם הצבע האפור של אבנים אחרות שנגרם עקב פעילות חזזיות שחלק ניכר מגופן מצוי בעשירית המילימטר העליונה של האבן. ציינתי שבחנתי את הצבעים בזכוכית מגדלת ובמיקרוסקופ. המבקר הנ"ל מחק חלק מהמשפט וכתב שאי אפשר לראות מיקרו-אורגניזמים בזכוכית מגדלת. מאז אני מספר על האירוע במיוחד כשאני מדגיש שלפני שלוקחים דוגמה למיקרוסקופ או למיקרוסקופ אלקטרוני ראוי להתבונן ולהבין מה מיקומה של הדוגמית במרחב ומה המשמעות של צבע זה או אחר. כתבתי ברוח זאת עשרות מאמרים על הבנת בתי גידול בחלקים הגשומים והשחונים של הארץ, ומעט גם ברומא ובתורכיה.

נדון בחלקם של יצורים שונים בבליית סלעי גיר בפרק הבא, תוך הסתייעות בתמונות דיגיטליות חדשות כראוי בעולמנו המתקדם בצעדי ענק למקומות חדשים. רשימת מראי מקום למאמרים שהופיעו בעיתונות המדעית מצוייה בסוף פרק ההקדמה ותסייע למי שמבקש להעמיק.

איור 6.1.2: אורגניזמים שונים הגדלים על אבן רכה המצויה במקום מוצל יחסית. ירוק חיוני (למעלה) – טחבי עלים; ירוק בהיר וכן לבן-ירוק – חזזיות; שחור – כחוליות או חזזיות.

איור 6.1.3: צבעי מגדל דוד (Citadel) והחומה הצמודה אליו נקבעים ברובם על ידי מיקרואורגניזמים הגדלים במיקרו בתי-גידול השונים הקיימים במבנים השונים.

איור 6.1.4: טחבים על קיר בטון עליו ניגרים מים מהחלק האופקי שמעל הקיר. מראה כללי.

איור 6.1.5: טחבים על קיר בטון עליו ניגרים מים מהחלק האופקי שמעל הקיר. בשולי פס הטחבים גדלים אורגניזמים אחרים, עמידים יותר ליובש.

אורגניזמים הגדלים על סלעי גיר ודולומיט – ליתוביונטים (Lithibionts)

בדיוננו נתייחס לאבנים ולסלעים המצויים בבתי-גידול טבעיים וכן בבתים בנויים בידי האדם. ברגע שהאבן נחשפת לכוחות הטבע היא מהווה חלק ממערכה אקולוגית טבעית ולמלווה מערכת של חוקים שראוי להכירם, אף אם האדם חילץ את האבן מסלע המקור. על גבי סלעים חשופים מפותחים אורגניזמים עמידי יובש שאינם מתרבים על ידי זרעים. רבים מיצורים אלה הם פויקילוהידריים – אשר כמות המים בגופם נמצאת בשיווי משקל עם כמות המים המצוייה בסביבתם. הם מסוגלים להכנס לתרדמת יובש כאשר אין מים במידה מספקת בסביבתם הקרובה. הם נכנסים לפעילות כאשר הסלע עליו הם חיים נרטב. כמות המים הנספגת בסלעים קשים אפסית. הסלע הקשה יכול לקלוט עד 2-1% ולהעמיד את המים לרשות האורגניזמים. סלע רך, מאלה המשמשים לבניית בתים כיום, עשוי לקלוט מים עד 15% ממשקלו. באיור 6.1.6 מובאים טיפוסי האורגניזמים ביחס לפני הסלע. אורגניזמים על-סלעיים, תוך-סלעיים ותת-סלעיים. מהות החומרים שהאורגניזמים משחררים לתשתית שסביבם לא נחקרה באופן מעמיק בכולם. על כן, בנסיוננו להבין כיצד הם משפיעים על הסלע, נסתפק בנוסחת יסוד פשוטה המתבססת על שחרור פחמן דו-חמצני למים הסובבים אותם. כזכור פעילותם הפיסיולוגית מתחילה כאשר הם נרטבים (זאת משמעות הפויקילוהידריות) ועלינו לקחת בחשבון מה מתרחש סביבם בעת התיבשות ובעת הרטבה. הנוסחה הבסיסית בה נשתמש כאן מתארת את מצב שיווי המשקל הקיים בין המרכיבים המשמעותיים:

איור 6.1.6: עמדות עיקריות של מיקרו-אורגניזמים ביחס לפני הסלע: 1. אפיליתיים (EPILITHS על-סלעיים) – גדלים מעל פני הסלע ואינם חודרים לתוכו. 2. כזמואנדוליתיים (CHASMO- ENDOLITHS) – גדלים בסדקים קיימים. 3. אנדוליתיים אמיתיים (EU-ENDOLITHS) – ממיסים את הסלע, חבויים בתוכו עם חלקי גופם העליונים בקשר עם האטמוספירה. 4. אנדוליתיים חבויים (CRYPTO- ENDOLITHS) – חבויים בתוך הסלע, ללא קשר ישיר עם האטמוספירה. 5. היפוליתיים (HYPOLITHS תת סלעיים) – גדלים מתחת לאבנים, בגבול האבן והקרקע.


Ca(HCO3)2 <=> CO2 + H2O + CaCO3
גיר + מים + CO2 <=> בי-קרבונט הסידן

תוספת CO2 למים מביאה להגברת החומציות ובעקבות זה גוברת מסיסות הסידן. לעומת זאת, בתהליך ההטמעה של היצורים הירוקים מבין הליתוביונטים הם קושרים CO2 ובכך יכולים להביא להשקעת גיר סביב הליתוביונטים כפי שנראה בחלק מהמקרים. התאיידות המים מביאה אף היא להטיית הריאקציה ימינה ולשקיעה של גיר שהיה בתמיסה. רבים מהאורגניזמים הגדלים על פני האבנים יוצרים מעין קרום או שכבה שעובייה פחות ממילימטר על פני האבנים, ואז הם מכונים "על-סלעיים" (אפיליתיים; איורים 6.1.7, 6.1.8). האורגניזם הכתום שבאיור 6.1.7 הוא חזזית אפיליתית ואילו באיור 6.1.8 מובא חתך סכימתי מפני השטח אל הסלע.

איור 6.1.7: חזזית אפיליתית. במרכז בולטים גופי פרי עגולים.

איור 6.1.8: חתך טיפוסי בחזזית: 1. קליפה חיצונית, 2. שכבת האצות, 3. מדולה medula – שכבת הפטריות.

בחתך ניכרות שלוש שכבות (הניכרות גם באיור 6.1.9). כאשר האורגניזמים מצויים בעומק של עד 0.1 מ"מ מתחת לפני שטח האבן או הסלע הם מכונים "תוך סלעיים" (אנדוליתיים איורים 6.1.10, 6.1.11). יש והיצורים חיים בשכבה עמוקה של הסלע, נראים חבויים (איור 6.1.12) ומכונים קריפטו-אנדוליתיים. ליתוביונטים בעמדה זאת נמצאו גם באבני-חול בתמנע, סיני וירדן ובאבן-חול מדברית באנטארקטיקה. כאשר חדירתם של המיקרו-אורגניזמים לתוך הסלע נעשתה דרך סדק, הרמת פיסת האבן תגלה את היצורים החבויים בסדק (כזמו-אנדוליתיים; איורים 6.1.13-6.1.15). במהלך פרק זה נגיע עוד להתלונן על מנגנון הכחוליות הכזמואנדוליתים על שחיסל כמה מהנרות של מנורת שבעת הקנים של בית מקדשנו, שגולפה בשיש על ידי אמנים רומיים בשער טיטוס שברומא. נרחיב ונעמיק בדוגמאות רבות המצויות ליד רגלינו כאשר אנו צועדים בשבילי הארץ. היות וגילם של בתים שנבנו בארץ ידוע, אפשר להוסיף מימד של קצב לחקירת תהליכי איכלוס האבנים על ידי מיקרואורגניזמים.

איור 6.1.9: חתך בחזזית קרומית אפיליתית: 1. קליפה חיצונית, 2. שכבת האצות, 3. מדולה, 4. סלע המסד.

איור 6.1.10: כתם שחור של כחוליות על שיש ברומא.

איור 6.1.11: a.- תקריב של הכתם השחור מאיור 6.1.10. צילומי מיקרוסקופ אלקטרוני סורק של סדק יחיד בשיש בקני מידה שונים (b, c, d). הכדורים המודגשים בחיצים הם תאי כחוליות.

איור 6.1.12: שכבה כהה של כחוליות קריפטואנדוליתיות (איור 6.1.6/4) מסלע גבישי- סוכרי בהר הנגב.

איור 6.1.13: סלע סדוק בבליה המוכרת כ"קילוף" (exfoliation).

איור 6.1.14: הסלע מאיור 6.1.13 לאחר הרמת קליפת הסלע וחשיפת שכבת כחוליות כזמו-אנדוליתיות.

איור 6.1.15: פיסת השיש שכיסתה על הכחוליות הכזמואנדוליתיות (ברומא) הועברה לצד ימין של התמונה.