מזון העתיד
אוכלוסיית כדור הארץ מונה היום קצת יותר מ - 8 מיליארד בני אדם. אוכלוסיה זו הולכת וגדלה וצפויה להגיע בעתיד הלא רחוק ל- 10 מיליארד בני אדם, כאשר כדור הארץ נותר רק אחד...
נתונים אלו מעוררים שאלות – כיצד נאכיל את האוכלוסייה היום ובעתיד? כיצד נעשה זאת תוך שמירה על משאבי הטבע לדורות הבאים, וכיצד נשמור על הטבע עצמו?
בתחום "מזון העתיד", אנו עוסקים באתגר "כיצד להאכיל 10 מיליארד בני אדם בעזרת כדור ארץ 1". אנו חוקרים פתרונות שונים, כגון מקורות חלבון שיהוו תחליפי בשר, מקורות מזון שיוכלו לספק לנו פיגמנטים, חומצות שומן, נוגדי חמצון ועוד. אנו מחפשים מקורות מזון מבטיחים שייצורם דורש מעט משאבים, ויכול לתת לנו ערכים תזונתיים שיאפשרו "בטחון מזון", כלומר את היכולת לספק מזון בריא ואיכותי לאוכלוסיית כדור הארץ, היום ובעתיד.
אצות
לאצות תפקיד מרכזי במערכות המים הטבעיות – הן מהוות יצרן ראשוני, בסיס לשרשרת המזון בטבע, מספקות מזון ליצורי הים, מסרטנים קטנטנים, דרך דגים ותמנונים ועד לווייתני הענק. הן משתמשות בפחמן דו חמצני מהאוויר לצורך פוטוסינתזה, מקבעות פחמן, מייצרות מעל 50% מהחמצן באטמוספירה ואפילו משפיעות על מזג האוויר בעולם כולו.
תחום האצות החד תאיות תופס תאוצה במחקר ובתעשייה, ומעורר עניין רב בקרב יזמים, חוקרים וממציאים הרואים באצות ענף מרכזי בחקלאות העתיד. אצות משמשות למגוון יישומים, כגון מקור לחלבון לשימוש האדם באופן ישיר או באופן עקיף דרך הזנת דגים בחקלאות הימית, לטיפול במים, לרפואה, לקוסמטיקה ואף לביו-דלקים.
תחום מרתק זה מזמן אפשרויות ללמידת חקר משמעותית: באמצעות האצות, עוסקים התלמידים בלמידה רב-תחומית המשלבת ביולוגיה, חקלאות, סביבה, קיימות, פיזיקה וכימיה, משלבים לימוד עיוני ומעשי מאתגר, ועוסקים בנושא בעל חשיבות עכשווית, אליו ניתן לחבר מומחים מהתעשייה והאקדמיה בסביבת בית הספר.
אצות בחממה
החממה הינה מחלוצות הכנסת האצות לתחום החינוך בישראל. משנת 2007, מפתחת ומיישמת החממה את התכנית "אני ואצה נשנה את העולם!", הכוללת לימוד ומחקר של התחום בחממה והפצה של הידע לבתי ספר נוספים בישראל ובעולם.
בחממה, מגדלים וחוקרים את תחום האצות תלמידים בכיתות ו'–י"ב, במגוון מסגרות, כגון עבודות גמר, ביו-חקר, אגרו-טופ, תכניות מבוססת פרויקט וחקר מדעי. בין האצות הנחקרות: מיקרו-אצות כגון כלורלה, ננו-כלורופסיס ואיזוכריזיס, ומאקרו אצות כגון אולווה וגרצילריסה. בנוסף, מככבת בחממה הציאנו-בקטריה "ספירולינה". בתהליך החקר, נחשפים התלמידים לעולם האצות, פוגשים מומחים מחברות ותעשיות, רוכשים מיומנויות חקר, אוספים ומעבדים מידע, עובדים בצוותים, מתכננים ומקימים ניסויים ופרויקטים, לומדים מיומנויות מעבדה מתקדמות בתחום, אוספים את הנתונים, מנתחים ומעבדים מידע, ומציגים את הממצאים בפני קהל.
"האצה בהפצה"
על מנת להפיץ את הידע שפותח בחממה אודות הוראה, לימוד ומחקר באצות לבתי ספר נוספים בישראל, מקיימת החממה את השתלמות המורים "אני ואצה נשנה את העולם!", בה לוקחים חלק בכל שנה 20 מורים מכל הארץ, בהובלה של סיגל לוצקי.
לקריאת עבודות גמר שבוצעו בחממה בתחום האצות
Chapman, R. (2013). Algae: the world’s most important “plants”—an introduction. Mitig Adapt Strateg Glob Change, 5-12
FAO. (2021). SEAWEEDS AND MICROALGAE: AN OVERVIEW FOR UNLOCKING. Retrieved from FAO: https://www.fao.org/3/cb5670en/cb5670en.pdf
Torres-Tiji, Y., Fields, F., & Mayfield, S. (2022). Microalgae as a future food source. Biotechnology Advances
עדשת המים
עדשת המים (Duckweed) הוא צמח מים זעיר, חד-פסיגי מהמשפחה הבוטנית Lemnaceae, ממשפחת הלופיים בתת משפחת Lemnoideae. צמח עדשת המים הוא רב שנתי הגדל במקווי מים עומדים ועשירים בתרכובות חנקניות. העדשה צפה על פני המים, שורשיה מצויים בתוך המים, והיא יכולה לגדול במים שעומקם ממילימטר אחד עד שלושה מטרים. עדשת המים הנה בעלת תכונות מפליאות ההופכות אותה לצמח בעל פוטנציאל להזין אוכלוסייה הגדלה במהירות: העדשה הנה בעלת קצב ריבוי מהמהירים בטבע; תכולת החלבון בעדשה יכולה להגיע עד ל – 25% חלבון בתא בחומר יבש; היא יכולה לגדול על מים עומדים, ולכן גידולה אינו דורש חשמל; היא משגשגת בגידול על מים בהם חומרים אורגניים כגון זרחן וחנקן, ולכן גידולה אינו דורש שימוש במי שתיה, וכן ויכולה לטהר מים אלו; העדשה גדלה באופן טבעי במקווי מים באזורים רבים בעולם, ולכן אין צורך להעביר את העדשה ממקום למקום.
בחממה, מהווה עדשת המים את אחד האורגניזמים העיקריים הנחקרים במסגרת תחום "מזון העתיד". תלמידי החממה חוקרים בעיקר את המין העדשה Lemna minor. התלמידים מבצעים עבודות גמר בהיקף חמש יחידות לימוד, במסגרתן הם חוקרים את תנאי הגידול של העדשה, משטר קציר אופטימלי, קצב טיהור מים, ואת האפשרות שתשמש כחלבון חלופי בהזנת דגים.
בשנת 2022, זכה הפרויקט LiberEat של תלמידי החממה במקום הראשון בתחרות ISDG. בפרויקט פיתחו תלמידי החממה טל לרנר, נעמה אייזן, אלה נאוי ויובל גופר מערכת לגידול עדשת מים המיועדת לאזורים כפריים באפריקה. התלמידים הציגו את הפרויקט על הבמה של ארגון המזון העולמי ברומא.
לקריאה נוספת אודות הפרויקט LiberEat
לקריאת עבודות גמר ומחקרים שבוצעו בחממה בתחום עדשת המים
חגבים
החגב הנודד הוא חרק צמחוני שגדל בצפיפות נמוכה במקומות שונים בעולם. חגב בוגר יכול להגיע לאורך של 60 מילימטר, מנגנון התפתחות שלו הוא גלגול חסר, ובהטלה אחת הוא מטיל 40-50 ביצים. בזכות תכולת החלבון הגבוהה, שיכולה להגיע ל-70% והטעם הכמעט ניטרלי שלו, הפך החגב הנודד לחרק מבוקש במטבחים שונים בעולם. בנוסף לחלבון, החגב עשיר בברזל, אבץ וכיטין.
למזון מבוסס חגבים חתימה פחמנית ואקולוגית נמוכה משמעותית מאלו של בשר הבקר. בהיבטים של פליטות גזי חממה, צריכת מים, שטחי אדמה חקלאיים וייצור פסולת.
מעבר לתכולת החלבון והעושר ברכיבי תזונה חיוניים, אבקת החגבים מספקת פונקציונליות חיונית לייצור תחליפי בשר (המבורגרים, נקניקיות, נאגטס, כדורי בשר ועוד). ערבוב אבקת החגבים עם מוצרי בשר ו/או תחליפים מהצומח מספקת העצמה של הטעמים הבשריים, קשירה טובה יותר טובה של מים ושמן ושיפור העסיסיות וצבע אדום-סגלגל של בקר.
בחממה, אנו חוקרים את השימוש בקמח חגבים להזנת דגים, בשיתוף חברת Hargol Food Tech ומפעל "אמבר". השימוש בקמח חגבים להזנת דגים יכול להוות אלטרנטיבה סביבתית וזולה למקור החלבון בו משתמשים כיום להזנת דגים – קמח דגים, שהפקתו כרוכה בנזק סביבתי אדיר למגוון המינים של הדגה בים ומחירו הולך ועולה.
זבוב החייל השחור
זבוב החייל השחור (Black Soldier Fly) הוא חרק גדול הנפוץ בכל העולם, מקורו ביבשת אמריקה. מנגנון ההתפתחות שלו הוא גלגול מלא. שלב הזחל המכונה "רימה" ארוך יחסית, ויכול להמשך עד מספר חודשים כתלות בתנאי הסביבה וזמינות של מזון. הזחל ניזון מחומר אורגני כדוגמת שאריות מזון אותן הוא מפרק ביעילות רבה. ניתן להבחין בזחלים המכונים רימות בקומפוסט ביתי. מחקר רב עוסק בייצור אינטנסיבי ומבוקר של זחלי זבוב החייל השחור למגוון מטרות (Wang & Shelomi, 2017).
שימוש בזבוב החייל השחור לפירוק פסולת אורגנית
פסולת אורגנית מורכבת משאריות מזון, שיירי צמחים וגזם. הטיפול בפסולת הוא אתגר סביבתי ותעבורתי עולמי, ונעשה על ידי תהליך קומפוסטציה, תסיסה אל-אווירנית או הטמנה. פתרונות אלה אינם מנצלים בצורה מיטבית את הערכים התזונתיים הגבוהים שבפסולת. זחלי זבוב החייל השחור משמשים ונחקרים כפתרון לטיפול בפסולת האורגנית התעשייתית והביתית, שכן הזחל מפרק חומר אורגני ביעילות רבה (Amrul et al, 2022).
שימוש בזבוב החייל השחור כמזון
זחלי זבוב החייל השחור הינם בעלי ערך תזונתי גבוה, 50% חלבון מהחי, ומשמשים ונחקרים כמועמדים בהזנה של דגים ועופות.
כך, יכול זבוב החייל השחור לספק שתי תועלות בו-זמנית. ניתן לנצל את הפסולת האורגנית, לפרקה ולהמיר אותה לחלבון איכותי המשמש להזנת תרנגולות ודגים.
בחממה, אנחנו חוקרים את זבוב החייל השחור בהיבטים שונים. אחד האתגרים בענף חקלאות המים הוא תחום הזנת הדגים. התחום מתבסס על קמח דגים וקמח סויה כמקור חלבון, אך שיטות ההפקה של חומרי גלם אלו פוגע בסביבה. בחממה אנו חוקרים את האפשרות להחליף את קמח הסויה וקמח דגים בזחלי זבוב החייל השחור וקמח זבוב החייל השחור, המהווים מקור חלבון מהחי בהזנת דגי נוי של מים קרים. מחקרים אלו בוצעו בליווי של חברת ביו בי וחברת אמבר כצורך למציאת פתרונות הזנה בענף חקלאות המים.
מחקר נוסף עוסק בגידול של הזחל על סוגי מצעים שונים המכילים אצות בעלות ערך תזונתי במטרה להשתמש בזחל כווקטור להעברת חומרים בעלי ערך תזונתי לדגים. מחקר זה נעשה ביוזמה ובשיתוף של חברת טרנסאלג'י. מחקרים אלו יכולים לסייע למציאת פתרונות לטיפול בפסולת אורגנית תוך ניצול משאב זה כחלבון עתידי. הוספת חלבון של רימת החייל השחור כתחליף לקמח דגים וסויה יכולה להפחית את הפגיעה הסביבתית.
לקריאת עבודות גמר ומחקרים שבוצעו בחממה בתחום זבוב החייל השחור
Wang, Y.-S., & Shelomi, M. (2017). Review of Black Soldier Fly (Hermetia illucens) as Animal Feed and Human Food. Foods.
Amrul , N., Ahmad, I., Ahmad Basri, N., Suja , F., Abdul Jalil , N., & Azman, N. (2022). A Review of Organic Waste Treatment Using Black Soldier Fly (Hermetia illucens). Sustainability.
חומוס וקטניות נוספות
חִמְצָה תרבותית, המוכרת יותר בשמה הערבי "חומוס", היא צמח ממשפחת הקטניות. גובהו של הצמח הוא 20 – 50 ס"מ, והוא בעל עלים נוצתיים קטנים הנמצאים משני צדי הגבעול. בתרמיל זרע אחד עד שלושה זרעי חמצה. הפרחים לבנים או כחולים אדמדמים. החמצה מותאמת לאקלים חם ויבש למחצה ומצליחה ביותר באדמות בינוניות וכבדות. החמצה היא הפחות רגישה מכל הקטניות למליחות הקרקע, ומשמשת לקשירת חנקן ואוורור קרקעות מהודקות.
לחמצה ערך תזונתי גבוה, החומוס הינו מקור חשוב של חלבון, מכיל יותר ברזל משאר הקטניות ומהווה מקור טוב לשומנים לא רווים, סידן, אבץ וסיבים. את הגרגרים אוכלים כשהם ירוקים או לאחר הבשלתם – מבושלים, קלויים או טחונים לקמח. צורות ההגשה הפופולריות ביותר של החמצה במזרח התיכון היא מגרגרים מבושלים ומתובלים שמהם מכינים את המאכל המזרחי חומוס ופלאפל.
בחממה אנו בודקים את תרומתם של ביוסטימולנטים מבוססי מיקרוביולוגיה על התפתחות הצמח, מערכת השורשים, תוספת יבול, ורמות חלבון על שלושה מיני קטניות עתירות חלבון. (חימצה, אפונה, סויה). הניסוי יתבצע בתעלות שתילה של חברת "מפל", מצע קוקוס, ודישון בסיס אחיד.
אבוקדו
ה עוד לא נאמר על הפרי הירוק, הטעים והמזין הזה?
הוא מכיל לא פחות מעשרים סוגים של ויטמינים ומינרלים, בריא ללב ושומר על כולסטרול מאוזן, עשיר בויטמין K העוזר לספיגת סידן בעצמות ועשוי להוריד את הסיכון למחלות (אבוקדו גרנות).
שוק האבוקדו בישראל משגשג וצומח משנה לשנה. בישראל כ-74,000 דונם אבוקדו, מתוכם כ-65,000 דונם מניבים, המייצרים כ-90,000 עד 100,000 טון אבוקדו בשנה. הזנים העיקריים הם האס ואטינגר, כאשר האס הוא הזן המבוקש ביותר בקרב רשתות השיווק ברוב מדינות אירופה (לנה כץ, 2015).
ישראל היא אחת היצואניות העיקריות של אבוקדו לאירופה. כ-85% מהיבול המקומי מיועד ליצוא ונשלח לשווקים באירופה, ומהווה כ-13% מכלל היצוא ליבשת (50,000 טון). עיקר הייצוא מופנה לאירופה, לצרפת (35%) הולנד (24%), בריטניה (17%) ורוסיה (9%). ההכנסה למגדל אבוקדו מקומי המייצא את פירותיו היא כ-2.6 ש"ח לקילו (הוכברג ושותפיו, 2015) (אתר מועצת הצמחים).
החממה משתפת פעולה עם תאגיד חקלאי גרנות, המנהל 25,000 דונם של מטעים ומספק כ-40% מהאבוקדו בישראל (אבוקדו גרנות) וכן עם משתלת חסקלברג המספקת למגדלים כנות וזריעים מכל הזנים.
בעבודות גמר של תלמידים בביולוגיה וחקלאות בשנים האחרונות אנו בוחנים השפעת תוספות מיקרוביאליות שונות למצע הגידול של כנות אבוקדו על בריאות העץ, צמיחתו ויכולתו לעמוד בפני עקות שונות. בתמיכת מכון וולקני אנחנו מנטרים את נפח, אורך וצורת השורשים במכון "גילת" בעזרת סורק שורשים מסוג WINrhizo Pro. במחקרים אנחנו משתפים פעולה עם חברות המפתחות ביוסטימולנטים: VGI, גדות אגרו, קסיולוג'יק, גרייסברידינג, דשן גת. מהממצאים עולה כי תוספות מיקרוביאליות מבוססות אצות וסינרגיות מסוימות של פטריות וחיידקים יוצרים מבנה חדש ומסועף לשורש הכנה, ומייצרים יחס נוף-שורש מאוזן יותר (root to shoot ratio) מהביקורות שגדלו ללא התוספים.
ביו-סטימולנטים
המועצה האירופית לתעשיית הביוסטימולנטים מתארת את הביוסטימולנטים כ"חומרים ו/או מיקרואוגניזמים, ו/או מיצויי צמחים שכאשר מיישמים אותם על צמחים או על הריזוספירה (=מערכת אקולוגית של שורשים) מעוררים תהליכים טבעיים.
בשנת 2007 החוקר קאופמן ושותפיו הגדירו במחקר עמיתים את הביו-סטימולנטים כ "חומרים, שאינם דשנים, שמעודדים את התפתחות הצמחים כאשר הם מיושמים בכמויות קטנות (Kauffman 2007)".
הגדרה זו עולה בקנה אחד עם ההגדרה הקודמת של החוקרים זאנג ושמידט (Zhang & Schmidt 2003) שהדגישו אף הם את ההבחנה שבין דשנים לבין ביו-סטימולנטים. חומרים ו/או מיקרואורגניזמים אלו משפרים את ספיגת חומרי ההזנה בצמחים, הם משפרים את עמידות הצמחים לעקה, הם מחזקים את הרכיבים הא -ביוטים בצמחים וגם את איכות היבול והתוצרת, וכל זאת מבלי לפגוע או לשנות את ההרכב או תוכן חומרי ההזנה.
לביו-סטימולנטים מקורות מגוונים, ביניהם: חומצות הומיות ופלוביות, תמציות אצות, צואה מטופלת של בע"ח , מיצויי קומפוסט נוזלי וכן פטריות וחיידקים מועילים.
בשנים האחרונות אנו בוחנים באמצעות עבודות מחקר של תלמידים במסגרת עבודות גמר, 5 יח' בחקלאות, האם תוספות מיקרוביאליות שונות למצע הגידול של כנות אבוקדו משפרות את בריאות העץ, צמיחתו ויכולתו לעמוד בפני עקות שונות. טיפוסי השורשים שהתקבלו בנוכחות החומרים פותחים צוהר למחקר חדש ומרתק להרחבת שטח פני השורש ויכולת קליטת חומרים מהקרקע, וכתוצאה מכך עמידות העץ בפני עקות ביוטיות וא-ביוטיות ויכולים לשפר את אחידות, בריאות ופוריות החלקה לטווח ארוך. תחום הביוסטימולנטים יכול לשמש חלק מממשק גידול עצים מסחרי ולסייע לעצים להתמודד עם תנאי אקלים משתנה בעידן ההתחממות הגלובלית.
החממה משתפת פעולה עם מספר חברות המפתחות ביוסטימולנטים: VGI, גדות אגרו, קסיולוג'יק, גרייס ברידינג ודשן גת.
