מרכז מחקר וניטור מגוון ביולוגי בים התיכון

רקע:

 

מזרח הים התיכון הינו סביבה אקולוגית ייחודית ומורכבת, המשתנה בקצב מהיר בארבעת העשורים האחרונים. הוא משמש בית גידול למגוון גדול של בעלי חיים ומספק שירותים רבים, כגון: מזון (דגים) ומים, טיהור פסולת, תיירות, נופש ואנרגיה. סביבה זו מושפעת מגורמי לחץ אנושיים רבים, כגון: דיג יתר, הרס בתי גידול, בניית תשתיות, זיהומים שונים, הגירת מינים חדשים ועוד. למרות חשיבותו, המודעות הציבורית והמחקרית למצב הטבע בים התיכון הייתה מועטה, הידע ברובו דל, והמידע הכמותי חסר (שיינין ואחרים, 2013 - דוח מצב הטבע בים התיכון). לאור גילויי מקורות הגז בקרקעית הים התיכון והפיכתו למקור מים עיקרי למדינת ישראל, חל שינוי הדרגתי במודעות ובפעילות המחקר והניטור בו. מסיבות אלו החלטנו להקים מרכז ניטור ומחקר למזרח הים התיכון, פרי שיתוף פעולה של המארג עם בית הספר למדעי הים ע"ש ליאון צ'רני באוניברסיטת חיפה.

במסגרת המרכז המארג והחוג לביולוגיה ימית באוניברסיטת חיפה מפעילים את התוכנית לניטור המגוון הביולוגי בים התיכון החל מ - 2014.  תכנית זו היא הפעם הראשונה שמבוצע בים התיכון בישראל ניטור שיטתי של החי והצומח בשוניות הסלע בעומקים של 10, 25 ו-45 מטר באמצעות צלילה טכנית עם מערכות סגורות אשר אינן פולטות בועות. פעילות המרכז מבוססת על עקרונות תוכנית הניטור במפרץ אילת והמחקר המשלים שמבוצע במכון הבינאוניברסיטאי למדעי הים באילת. התאמתו לים התיכון מבוצע תוך בחינת מרכזי ותוכניות הניטור בים התיכון, תוכניות ניטור נוספות מהעולם והצעת רשות הטבע והגנים לניטור ביולוגי בים התיכון. בשלב זה התוכנית מתוכננת לנטר עד לעומק של כ- 100 מטר.

פעילות הניטור של המארג מתוכננת כך שתשתלב בתוכנית הניטור הלאומית של אגף ים וחופים במשרד להגנת הסביבה, ותבוצע תוך שיתוף פעולה עם רשות הטבע והגנים ועם הגופים העוסקים בניטור בים תיכון ומעוניינים בכך: משכן אוספי הטבע ע"ש שטיינהרדט באוניברסיטת תל אביב, עמותת אקואושן, חקר ימים ואגמים והאגף לדיג ולחקלאות מים במשרד החקלאות.

 

מטרות המרכז:

 

1. אפיון כמותי ואיכותי של המגוון הביולוגי המתקיים באתרי הניטור בים התיכון בישראל (המרחב הימי), על בסיס שיטתי ולאורך זמן.

2. הרחבת המסד המדעי, שיאפשר את קידום המחקר האקולוגי במרחב הימי לצורך ניתוח תהליכים ארוכי טווח.

3. העמדת היכולות של המרכז והנתונים שנאספים לטובת שיפור התכנון, הניהול וקביעת המדיניות בידי גופים המעורבים בנושא ולשימושם של בעלי עניין אחרים.

4. להוות בסיס להערכת מצב הטבע ושירותי המערכת האקולוגית במרחב הימי, וזיהוי שינויים משמעותיים, בעיקר כאלה המבטאים התדרדרות ופגיעה במערכות אקולוגיות, במגוון הביולוגי ובתפקודו.

 

עקרונות:

  1. הקמת תחנת מחקר וניטור אקולוגי ארוך-טווח (Long Term Ecological Research - LTER) בשדות ים, שתהווה בסיס למחקר וניטור בים התיכון.
  2. איסוף נתוני ניטור באיכות גבוהה ולאורך זמן תוך מתן דגש למגוון הביולוגי במזרח הים התיכון.
  3. נתונים מתוקננים תחת בקרת איכות בינלאומיות, תוך שיתוף פעולה עם מרכזי מחקר וניטור דומים ממערב למזרח הים התיכון.
  4. נתונים פתוחים וזמינים לציבור כולל נתוני מקור.
  5. יצירת שכבות מידע על המערכת האקולוגית באתרים קבועים במזרח הים התיכון, ובסיסם פרמטרים אוקיינוגרפיים ואקולוגיים בסיסים באתרי הניטור:
    • טמפרטורה, מליחות, חומציות, עכירות, חמצן מומס, כלורופיל a.
    • חומרי הזנה (NO3-, NO2-, NH4+, PO43-, Si(OH)4).
    • חלקיקים במים (SPM, POC, PON).
      בנוסף לפרמטרים ה"קלאסיים" נייצר בסיס נתונים נוסף:
      • פרופיל נתוני זרם בעמודת המים וגלים (ADCP).
      • ספירת אצות וחיידקים במים.
  6. לאור הידע הקיים המועט, קשה בשלב זה, לקבוע מהם המרכיבים החשובים ביותר לניטור (אינדיקטורים) במזרח הים התיכון. בשלב זה נתמקד במספר רכיבי ניטור מרכזיים המקובלים בתוכניות הניטור באילת, בים התיכון ובעולם.
  7. ניטור ראשון של רכס הביניים ב-45 מטר (Mesophotic reef) והבנת תפקידו האקולוגי בקשר בין הרכסים העמוקים לרדודים.
  8. פעילות מרכז המחקר והניטור תבוצע תוך שיתוף פעולה עם פרויקטי ניטור חיצוניים ובהתאמה לצרכים של בעלי עניין מגופי ממשל, מהאקדמיה ומהציבור.
  9. שימוש בטכנולוגיות חדשניות שנמצאות בחזית המדע (State-of-the-art).
     

רלוונטיות ציבורית:
 

מרכיב הניטור במרכז מפותח במטרה לאפיין את מצב הטבע בים התיכון, הנמצא תחת מגוון רחב של לחצים ועקות, במטרה לתת מענה למקבלי החלטות. אפיון הלחצים מובא בהרחבה בדוח מצב הטבע בים התיכון (שיינין ואחרים, 2013). בטבלה להלן מפורטים הלחצים בסביבות השונות ושיטות הניטור המוצעות. שיטות הניטור המוצעות משקללות יכולת מעקב אחר השתנות המגוון הביולוגי והפרמטרים המשפיעים עליו לאורך זמן, בסביבה עם מעט מידע קיים מחד ואילוצי תקציב מאידך. 
 

סביבת ניטור

לחצים / עקות

שיטת ניטור

ערך מוסף

גוף המים

-העשרה בחומרי הזנה

-זיהום תרמי / עלייה בטמפ'

-עליה במליחות (התפלה)

נתוני CTD

-נתוני רקע חשובים להבנת ממצאי הניטור ותהליכים אקולוגיים מתועדים.

גוף המים

-העשרה בחומרי הזנה

-מזהמים תעשייתיים

-עלייה במליחות (התפלה)

-עלייה בחומציות

נתוני איכות מים

-ניטור פיטופלנקטון.

-השוואה למדדי איכות מים בינלאומיים.

מצע קשה

-הרס בית גידול (תשתיות בים)

-מינים מהגרים

-שינויים בהרכב חברת הדגים

חסרי חוליות שוכני קרקעית ואצות

-מדדים למגוון ביולוגי.

-אמצעי להערכת מצב הטבע.

-כלי להערכת יעילות שמורת הטבע.

-חשוב לנראות.

מצע קשה

-דיג יתר

-מינים מהגרים

-שינויים בהרכב חברת הדגים

דגים ויזואלי

-מדדים למגוון ביולוגי.

-אמצעי להערכת מצב הטבע.

-כלי להערכת יעילות שמורת הטבע

-חשוב לנראות.
 

 
 

פעילות בפועל
 

אתרי ניטור
 

אתר שדות ים (LTER)-  אתר הנמצא במרכז החוף הים תיכוני בישראל. נמצא בקרבת מוקדי לחץ מגוונים (תחנת כוח, מתקן התפלה, תשתיות מגוונות, דיג חופי ומכמורת) מאפשר יציאה נוחה לים וקרבה למעבדה ולמרכז הצלילה.

אתר אכזיב- אתר צפוני, נחלק לשני אתרי ניטור, האחד בתוך שמורת אכזיב ומערבית לה, בתחום השמורה העתידית, והאתר השני אתר ביקורת הנמצא מערבית לנהריה. הניטור באתר מבוצע בשיתוף עם רשות הטבע והגנים.
 

תכנון עתידי
 

בשנת 2016 נפתח שלושה כיווני ניטור ומחקר ארוך טווח.

סקר ברכס העמוק (80-100 מטר):

  • ביצוע ניטור של הרכס העמוק (80-100 מטר) באמצעות ROV (צוללת בלתי מאוישת).

שיטות אנליזה מתקדמות:

  • פיתוח וניטור של הזואופלנקטון (לרוות דגים ועוד) באמצעיים מולקולאריים כמותיים.
  • פיתוח וניטור של החי במצע הרך באמצעים מולקולאריים כמותיים.
  • פיתוח וניטור מיקרוביאלי במטרה לפתח מערכת ניטור שרגישה לשינויים קטנים.

ניטור טורפי העל:

  • באמצעות צילום נקודתי עם פיתיון.
  • אמצעים אקוסטיים עצמאיים.

בשלב זה לא נבצע ניטור החי מעל המצע הרך באמצעות דיג מכמורת, מכיוון שמתנהלים שני פרויקטי ניטור בתחום זה. נבחן ביצוע מחקר וניטור החי מעל המצע הרך באמצעיים חזותיים שונים (ROV / AUV).

 

פרוטוקולי עבודה:
 

דגי המצע הסלעי:
 

מטרה:

מעקב אחר שינויים בשיפעת וכמות דגי בית הגידול הסלעי בים התיכון. לצורך כך נבחרה שיטת הסקר הוויזואלי נבחרה, למרות הטיות שיש בה, זאת על מנת להימנע משיטות דגימה הרסניות של הרעלה. שיטה זו מוצעת לעבודה על מצעים סלעיים, ומתאימה למרבית מיני הדגים הנפוצים בקרבת מצע זה. על מנת להקטין את הטיית השיטה, נעשה שימוש בצוות סוקרים קבוע ומיומן. בנוסף יעשה שימוש במצלמות לתיעוד הסקר, כאמצעי בקרה ולשם פיתוח שיטות מתקדמות יותר. 
 

 

 

 

שיטות:

ספירת הדגים תתבצע בשיטת חתך חגורה (Belt transect)

  1. השתמשנו במערכות סגורות על מנת ליצר הפרעה מינימאלית לסביבה.
  2. מיקום החתך נבחר באופן אקראי, ואורכו 25 מ' (בעונת הניטור הראשונה ביצענו חתכים באורך 30 מ').
  3. בכל חתך נבחנת מורכבות הקרקע תוך מדידת העומק בחתך כל שנייה, תוך שימוש ב- The HOBO Water Level  של חברת Onset (בוצע החל מעונת דיגום אביב 2015).
  4. בתחילת הסקר מתבצעת בדיקת מרחק הראות על ידי דף יעודי (סרטון), טווח הראות המינימאלית לסקר דגים הינו 5 מ'. 
  5. סוקר הדגים עוגן את סרט המדידה על הקרקעית בנקודת התחלת המקטע, ושוחה תוך תיעוד דגים במצב מאוזן כמטר מעל הקרקעית, כאשר הרולטקה המחוברת ללוח הרישום (או למאזן) נפרשת מאחוריו (על מנת להקטין הפרעה לדגים) במהלך השחייה והרישום.
  6. הסוקר מפעיל את מצלמת הווידיאו (GoPro 4 silver edition) לפני תחילת העבודה ומדבר על מנת לתעד גם בקול לגיבוי בעת הצורך.
  7. התקדמות הדוגם ופריסת הרולטקה מתבצע בקו ישר (ככל הניתן) בהתאם לתוואי הקרקעית.
  8. קצב השחייה של סוקר הדגים מתבצע כך שאפשר רישום כלל הדגים בחתך.
  9. הסוקר מתעד את כול הדגים בהם הוא מבחין, כולל כמות ומרחק בניצב לחתך.
  10. רישום הדגים מתבצע לפי קטגוריית גודל 1-2, 2-5, 5-10, 10-20, גדול מ- 20.
  11. במהלך השחייה חזרה לאורך החתך, תוך בדיקת מורכבות הקרקע עם ה- HOBO , מתעד סוקר הדגים את דגי הקרקעית.
  12. סוקר חסרי החוליות אחראי לגלול חזרה את הרולטקה.
  13. בכול אתר בוצעו ארבעה חתכי דגים.
  14. על מנת לנרמל את ספירת הדגים בכול חתך ביחס למדידת הראות מחושבת צפיפות הפרטים ליחידה נדגמת. השטח הנדגם הוא אורך החתך (מ') כפול הראות (מ').
  15. ניתוח הנתונים נעשה בשימוש בתוכנת StatSoft, Inc. (2011). STATISTICA (data analysis software system), version 12. www.statsoft.com.
  16. ניתוח נתוני חברה מבוצע בשימוש בתוכנת  PRIMER 5.

 

 

 

ממצאים:

עונת ניטור סתיו 2014:

טבלאות דגים. נתוני הסקרים באתר שמורת אכזיב והביקורת מחוץ לשמורה בוצע לבקשת רשות הטבע והגנים ובמימונה. את הנתונים ניתן להוריד כאן.

עונת ניטור אביב 2015:

בהכנה, יעלה בקרוב.
 

צילום דגים נקודתי
 

מטרה:

בדיקת שיטה חלופית/משלימה לניטור דגים בשיטת חתך חגורה, על ידי ביצוע ניטור בנקודה קבועה של דגים וחסרי חוליות ניידים עם הפרעה מינימאלית מהצולל.

שיטות:

  1. הניטור מתבצע בכול אתר ניטור.
  2. הצולל מציב את המצלמה (GoPro 4 silver edition) על גבי חצובה (גורילה-פוד) על הקרקעית בקרבת סלע בולט, כאשר המצלמה מכוונת קלות למעלה על מנת לקבל רקע של מים כחולים (מקל על זיהוי הדג).
  3. למצלמה מחברים משקולת עופרת (6-8 פאונד) ואליה מחברים את חבל הגלגלת עם מצוף סימון מתנפח (נקניק).
  4. מרימים מצוף סימון ומחברים למשקולת הקשורה לחצובה עם חבל של מטר למניעת הפלת החצובה על ידי מצוף הסימון כתוצאה מזרמים/גלים.
  5. מפעילים את המצלמה על מצב צילום בינוני (MEDIUM) ומכבים את המסך לאחר שמוודאים שהמצלמה ממוקמת כראוי ומקליטה.
  6. לאחר הצלילה ושעה לפחות לאחר תחילת הקלטה ניתן לשלוף את המצלמה על ידי משיכתה אל הסירה באמצעות מצוף הסימון.

חסרי חוליות ישיבים ואצות במצע הסלעי
 

מטרה:

אומדן השיפעה ומבנה החברה בבית הגידול הסלעי לאורך חופי מדינת ישראל, במזרח הים התיכון. סקר חברת בית הגידול הסלעי כולל את הרכב ומבנה חברת חסרי החוליות והאצות ואת כיסוי הקרקע. כיסוי הקרקע ומבנה החברה בבית הגידול נבחנו על ידי אומדן אחוז הכיסוי של חסרי חוליות ישיבים ואצות כמו גם סוג הכיסוי, סלע, חול ואצות ביחידות הדיגום.

שיטות:

  1. בכל אתר נערכים ארבעה חתכים תוך פרישת רוטלקה (25 מ'). החל מהנקודה 0 ברולטקה בוצעו צילומי קוודראטים כל 2 מטר, סך הכל 13 קוודראטים לחתך. בעונת הניטור סתיו 2014 התבצעו 3 חתכים לאתר - אורך החתך היה 30 מ' והצילום התבצע כל 3 מ'.
  2. צילום הקוודראטים נעשה תוך שימוש במסגרת המורכבת מצינורות פלסטיק בגודל 25*25 ס"מ, כאשר המצלמה מקובעת לקוודראט באופן יציב ובמרחק קבוע על מנת לנצל את מלוא גודל הפריים של התמונה. לצורך הצילום נעשה שימוש במצלמה דיגיטאלית Canon G1X mark2 כאשר הצילום נעשה על אפשרות הזום הרחבה ביותר (28 ממ). המצלמה הייתה בתוך מארז של חברת Ikelite עם שני מבזקים Ikelite DS51.
  3. בגמר החתכים, מבצע סוקר חסרי החוליות, סקר אקראי של עשר דקות ובמהלכו מתעד את חסרי החוליות הישיבים שחבויים ולא מתועדים בצילום הקוודראט. הסוקר מלווה את הכנת רשימת המצאי עם תיעוד על ידי מצלמה (GoPro 4 silver edition) ותאורה Intova galaxy.
  4. ניתוח התמונות בוצע באמצעות אתר http://coralnet.ucsd.edu. אתר זה מאפשר ניתוח נתונים בדומה לתוכנת CPCe אך עם אפשרות של למידה עצמית על בסיס זיהוי האובייקטים המצולמים. למידה זו מאפשרת חיסכון משמעותי בזמן הניתוח של התמונות. בנוסף לכך כל התמונות מגובות על שרת חיצוני עם אפשרות גישה מכל מחשב בעל חיבור לאינטרנט ואפשרות ניתוח תמונה מכל מקום.
  5. כל תמונה חולקה ל - 16 תאים כאשר בכל תא נזרקה נקודה אחת באופן אקראי. בוצע זיהוי של האוביקט מתחת לנקודה ולאחר שהמערכת למדה לזהות גם כן אז דברים שהמערכת הייתה בטוחה בהם מעל 90% נתקבלו אוטומטית. לשאר הנקודות המערכת מציעה אפשרויות שניתן לקבל או לרשום דבר אחר. 
  6. כל הנתונים יוצאו לאקסל להמשך ניתוח סטיסטי.
  7. ניתוח הנתונים נעשה בשימוש בתוכנת StatSoft, Inc. (2011). STATISTICA (data analysis software system), version 12. www.statsoft.com.
     

ממצאים:

עונת ניטור סתיו 2014:

טבלאות חסרי חוליות ואצות. נתוני הסקרים בעבודה שנעשתה לבקשת רשות הטבע והגנים ובמימונה. את הנתונים ניתן להוריד כאן.

תמונות חסרי חוליות ואצות זמינות לציבור דרך אתר Coralne.

עונת ניטור אביב 2015:

תמונות חסרי חוליות ואצות זמינות לציבור דרך אתר Coralne.