אקולוגיה וסביבה

השלכות התחממות האקלים על ההפצה והבקרה הביולוגית של מחלות צמחים – שינויים בקצבי ההתפתחות של נשאים

5 בינואר, 2020

תריפס קליפורני (Frankliniella occidentalis), מזיק ונשא של וירוס כתמי הנבילה של העגבניה (TSWV), הפוגע בעיקר בגידולי עגבניה ופלפל בישראל ובעולם | צילום: David Cappaert, Bugwood.org, CC BY-NC 3.0


מאת

אור קיסר
המעבדה לאגרואקולוגיה, המחלקה למשאבי טבע, מִנהל המחקר החקלאי — מרכז וולקני
אסף שדה
המעבדה לאגרואקולוגיה, המחלקה למשאבי טבע, מִנהל המחקר החקלאי — מרכז וולקני

מאת

אור קיסר
המעבדה לאגרואקולוגיה, המחלקה למשאבי טבע, מִנהל המחקר החקלאי — מרכז וולקני
אסף שדה
המעבדה לאגרואקולוגיה, המחלקה למשאבי טבע, מִנהל המחקר החקלאי — מרכז וולקני

שינוי האקלים צפוי להשפיע במידה ניכרת על מערכות אקולוגיות רבות [4], על השירותים שהן מספקות לאדם, כמו ויסות מחלות ומזיקים, ועל יעילותם של ממשקי בקרה ביולוגית בחקלאות [1]. השפעות שינוי האקלים על בקרת מזיקים נחקרות בעיקר בהיבטי ההתאמה העיתית בין טורף לנטרף או יחסי הצמח והמזיק, וההשפעות על מחלות צמחים נחקרות בעיקר בהיבט יחסי הצמח והפתוגן (האורגניזם מחולל המחלה). חסר מחקר העוסק בהשלכות שינוי האקלים על קצבי ההפצה של מחלות באוכלוסיות צמחים על-ידי חרקים נשאים.

מול הבהילות של משבר האקלים, קשה להעמיד מחקרים אמפיריים שיחזו את התהליכים המורכבים הקובעים את תפקודן של מערכות אקולוגיות ואת דפוסי ההפצה של מחלות. אף על פי כן, בשילוב מודלים תאורטיים כלליים ונתונים מהספרות המחקרית ניתן להעריך במהירות את ההשלכות האפשריות של מנגנונים שונים. גישה כזאת יכולה למקד את מאמצי המחקר האמפירי, שמצריך כסף רב, במערכות ובמנגנונים שצפויים להיות המשמעותיים ביותר, ולסייע בהבנת תוצאות בלתי צפויות.

קיים בספרות ידע רב על ההשפעות של משתני אקלים שונים על הפיזיולוגיה ועל משתני החיים של חרקים, כולל מזיקים רבים. בפרט, בוסס קשר חיובי חזק בין טמפרטורה וקצב ההתפתחות של חרקים [3], והוערך שהתחממות של 2 מעלות צלזיוס עשויה לאפשר למזיקים שונים להשלים עד חמישה מחזורי רבייה נוספים בעונה [5], ובכך להגביר באופן מעריכי את פוטנציאל הרבייה המרבי שלהם. לפיכך, צפוי שהתחממות האקלים תגרום להתפרצויות של אוכלוסיות נשאי מחלות, שגלומה בהן סכנה לאספקת המזון, כמו גם לאוכלוסיות בר ולאדם. קשה יותר להעריך את פוטנציאל הבקרה הביולוגית של מחלות על-ידי אויבים טבעיים בתנאים כאלה.

לשם ביצוע הערכה כזו פיתחנו מודלים מתמטיים המתארים מנגנונים כלליים העומדים בבסיס דינמיקות ההפצה של שתי קבוצות מרכזיות של מחלות צמחים: מחלות שנגרמות מפתוגנים מתמידים (persistent), ששוכנים בגוף הנשאים לאורך רוב שלבי חיי הנשא, ומחלות שנגרמות מפתוגנים בלתי מתמידים (non-persistent), ששורדים בגוף הנשא זמן קצר מאוד ביחס למחזור חייו [2]. באמצעות המודלים ביצענו ניתוח תאורטי של ההשלכות האפידמיולוגיות הצפויות משינויים תלויי טמפרטורה בקצב ההתפתחות של החרקים הנשאים, ושל בקרתם הצפויה על-ידי טורפים כוללניים (generalists, הניזונים ממספר מקורות מזון) ומתמחים (המוגבלים למקור מזון אחד) הניזונים מהם. מידת ההתמחות של אויבים טבעיים היא ציר חשוב במגוון התפקודי של חברות פרוקי רגליים, ושל בקרת הנזקים שהן עשויות לספק. לדוגמה, טורפים כוללניים הם בסיס לגישת "הצבא הסדיר" (standing army) בבקרה ביולוגית משמרת, שלפיה אספקת מקורות מזון חלופיים עשויה לשמר אוכלוסיית טורפים קבועה שתמנע את התבססות המזיק בשלבים מוקדמים של הופעתו. כמו כן, קיים גידול מסחרי של טורפים משני הסוגים לבקרה ביולוגית מתגברת (augmentative) – שחרור מקומי של טורפים בתגובה להתפרצות מזיקים.

כצפוי, נמצא שעם התחממות האקלים, עלייה בקצב התפתחות הנשאים עשויה להגביר מאוד את יכולתם להפיץ מחלות, בעיקר במערכות שהגורם המגביל בהן הוא קצבי ההתפתחות (איור 1: עקומות אדומות). ההפצה המוגברת של מחלות מתמידות (איור 1א) צפויה להיות מוגבלת לקצבי התפתחות לא-גבוהים, מפני שהיא תלויה בכל שלבי החיים של הנשאים. בקרת שתי קבוצות המחלות על-ידי טורפים כוללניים לא צפויה להיות מושפעת משינויים בקצבי התפתחות הנשאים בגלל אדישותם היחסית של טורפים אלה לגודל אוכלוסיית הנשאים (איור 1: עקומות ירוקות). האפקטיביות של טורפים כאלה מְרַבית כנגד נשאים בעלי קצבי התפתחות נמוכים, וגוברת ככל שניתן להעלות את כושר נשיאתם במערכת באמצעות אספקת משאבים תומכים, כמו פרחי צוף, אבקה וטרף חלופי. לעומת זאת, השינוי בקצב התפתחות הנשאים צפוי להגביר מאוד את יכולתם של טורפים מתמחים לדכא את הפצת המחלות, בעיקר במערכות שקצב ההתפתחות הבסיסי של הנשאים בהן גבוה (איור 1: עקומות תכולות).

יודגש שמודלים אלה לא נועדו לחיזוי ולניהול של מחלות, שכן שינוי האקלים צפוי להתבטא בהתפלגויות של מספר משתני אקלים, ולהשפיע על היבטים פיזיולוגיים נוספים של האורגניזמים במערכת. עם זאת, המודלים מספקים ציפיות בסיסיות לגבי ההשלכות של היבט פיזיולוגי ידוע ומרכזי אצל חרקים. על בסיס זה ועל בסיס נתונים אמפיריים נוספים מהספרות ניתן למדל בפירוט רב מחלות ספציפיות של גידולי מפתח וכך לחדד את התחזיות עבור גישות שונות לממשקי בקרה שלהן ולשפר את ממשקי הבקרה בעידן האקלים המשתנה.

איור 1

שכיחות המחלה באוכלוסית צמחים בשיווי משקל כפונקציה של קצב ההתפתחות של חרקים הנושאים פתוגנים מתמידים (א) ובלתי מתמידים (ב)

מבני המודלים והנחותיהם מפורטים בנספח 1.


נספח 1

להורדה

  1. Joern A, Logan JD, and Wolesensky W. 2005. Effects of global climate change on agricultural pests: Possible impacts and dynamics at population, species interaction, and community levels. In: Lal R, Uphoff N, Stewart BA, and Hansen DO (Eds). Climate change and global food security. Boca Raton (FL): CRC Press.
  2. Keissar O, Scharf I, and Sadeh A. In press. Predator modulation of plant pathogen spread through induced changes in vector development rates. Ecological Entomology.
  3. Rebaudo F and Rabhi VB. 2018. Modeling temperature‐dependent development rate and phenology in insects: Review of major developments, challenges, and future directions. Entomologia Experimentalis et Applicata 166: 607-617.
  4. Walther GR, Post E, Convey P, et al. 2002. Ecological responses to recent climate change. Nature 416: 389-395.
  5. Yamamura K and Kiritani K. 1998. A simple method to estimate the potential increase in the number of generations under global warming in temperate zones. Applied Entomology and Zoology 33: 289-298.


כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר. שדות החובה מסומנים *


ציטוט מומלץ

קיסר א ושדה א. 2019. השלכות התחממות האקלים על ההפצה והבקרה הביולוגית של מחלות צמחים – שינויים בקצבי ההתפתחות של נשאים. אקולוגיה וסביבה 10(4): 48–49.
העתק




כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר. שדות החובה מסומנים *

מחקרי סביבה אצלך בתיבה

    מחקרי סביבה אצלך בתיבה


      מאת

      אור קיסר
      המעבדה לאגרואקולוגיה, המחלקה למשאבי טבע, מִנהל המחקר החקלאי — מרכז וולקני
      אסף שדה
      המעבדה לאגרואקולוגיה, המחלקה למשאבי טבע, מִנהל המחקר החקלאי — מרכז וולקני

      מאת

      אור קיסר
      המעבדה לאגרואקולוגיה, המחלקה למשאבי טבע, מִנהל המחקר החקלאי — מרכז וולקני
      אסף שדה
      המעבדה לאגרואקולוגיה, המחלקה למשאבי טבע, מִנהל המחקר החקלאי — מרכז וולקני


      ציטוט מומלץ

      קיסר א ושדה א. 2019. השלכות התחממות האקלים על ההפצה והבקרה הביולוגית של מחלות צמחים – שינויים בקצבי ההתפתחות של נשאים. אקולוגיה וסביבה 10(4): 48–49.
      העתק

      תכנים נוספים שעשויים לעניין אותך

      איור מתוך סדרת “אם וילד”

      נעמה בנזימן

      גיליון אביב 2011 / כרך 2(1) האיור הוצג במסגרת התערוכה ‘ISRAILLUSTRATORS – Israel’s finest picture book illustrators’. תערוכה נודדת שהציגה בין השנים 2006–2009

      האיור הוצג במסגרת התערוכה ‘ISRAILLUSTRATORS – Israel’s finest picture book illustrators’. תערוכה נודדת שהציגה בין השנים 2006–2009

      גיליון אביב 2011 / כרך 2(1)

      סילבן שלום, רבקה כרמי, אודי גת

      גיליון אביב 2012 / כרך 3(1) / הנגב ברכות על ההחלטה להוציא לאור גיליון מיוחד שמוקדש לסוגיות מרתקות ומורכבות שמייחדות את אזור הנגב, הסבר ופירוט על הנעשה באזור על ידי דמויות מפתח

      ברכות על ההחלטה להוציא לאור גיליון מיוחד שמוקדש לסוגיות מרתקות ומורכבות שמייחדות את אזור הנגב, הסבר ופירוט על הנעשה באזור על ידי דמויות מפתח

      גיליון אביב 2012 / כרך 3(1) / הנגב

      הנחיות חדשות להערכת סיכונים בעצים בוגרים

      אביגיל הלר, ישראל גלון, דני אלמליח, יצחק הל-אור, חיים גבירצמן

      גיליון קיץ 2010 / כרך 1(2) תחום פרחים, הנדסת הצומח וגננות נוף במשרד החקלאות, בשיתוף פעולה עם מספר אגרונומים עצמאיים, מפתח לאחרונה בארץ את נושא הערכת עצים בסיכון. הכוונה לעצים שעלולים לגרום נזקים (ברכוש ונפש) במקרה של נפילה או שבר ענפים. התוצר של סקר סיכונים בעצים הוא תכנית עבודה המחייבת טיפול בעצים שהוגדרו כמסוכנים – לעתים כריתה של עץ, לעתים טיפול אורטופדי

      תחום פרחים, הנדסת הצומח וגננות נוף במשרד החקלאות, בשיתוף פעולה עם מספר אגרונומים עצמאיים, מפתח לאחרונה בארץ את נושא הערכת עצים בסיכון. הכוונה לעצים שעלולים לגרום נזקים (ברכוש ונפש) במקרה של נפילה או שבר ענפים. התוצר של סקר סיכונים בעצים הוא תכנית עבודה המחייבת טיפול בעצים שהוגדרו כמסוכנים – לעתים כריתה של עץ, לעתים טיפול אורטופדי

      גיליון קיץ 2010 / כרך 1(2)
      לראש העמוד