שרף עצים הוא חומר נוזלי היוצא מן העץ. החומר נוצר מהטרפן (קבוצה של תרכובות אורגניות) המחומצן של השמנים הנדיפים בצמח. השרף משמש את האדם למטרות שונות, בין היתר לרפואה, איטום ספינות ואף לעשיית קטורת לבשמים בימי קדם ובטקסים דתיים. יחד עם זאת, התגלה כי שרף עצים יכול לשמש גם לשחזור מערכות אקולוגיות קדומות שהתקיימו לפני מיליוני שנים על כדור הארץ, כולל תובנות על האופן שבו השתנו לאורך זמן.
3 צפייה בגלריה
שרף היוצא מגזע עץ
(צילום: Earth-Science Reviews (2023). DOI: 10.1016/j.earscirev.2023.104455)
שרפי עצים מאובנים פותחים צוהר לימי קדם, שכן ניתן להשתמש בתרכובות האורגניות שלהם, המכונות סמנים ביולוגיים, כדי לזהות את מקורם הבוטני של עצים עתיקים אלה, כמו גם את התנאים הפליאו-סביבתיים שבהם הם גדלו. ענבר, שמהווה את אחד מסוגי שרף אלו, היא אבן חן רבת ערך, אך יכולה גם לשמר צמחים וחרקים החיים על העץ לפרטי פרטים.
בשל שימור יוצא דופן זה, שרפים קיבלו שם מיוחד המסמל את חשיבותם הפלאונטולוגית והגיאולוגית - קונסרווט-לאגרשטטן (Konservat Lagerstätten) - כמרבצים הידועים בשל ההשתמרות יוצאת הדופן של אורגניזמים מאובנים או עקבותיהם, לעיתים קרובות בפירוט מדהים עד לרמת עור, שיער, נוצות, רקמות שרירים, תאים הכוללים את גרעין התא, שחלות עם ביציות ואפילו דם. לשרפים יש פונקציה מעשית לעצים, שכן יש להם תכונות אנטי פטרייתיות ואנטי בקטריאליות. הם מרתיעים אורגניזמים עוינים, כמו חרקים, שבסופו של דבר נשמרים בעצמם בשרף כשהוא מתקשה, אך גם יכולים למשוך מאביקים כדי לסייע בהתרבות.
סלעי משקע מניבים שרפים מאובנים בקנה מידה של כמה סנטימטרים עד מילימטרים בודדים ולעתים קרובות הם מועברים לאזורי חוף, אך עשויים אף להגיע גם עד לעומק הים. משקעים אלה נדגמים על ידי חוקרים כדי להשיג שרף לניתוחים כימיים, זאת במטרה להבין שינויים סביבתיים ואקולוגיים לאורך פרק זמן מסוים. לכל אחד מהסמנים הביולוגיים של השרף שהשתמרו במשקעים הללו יש דפוס כימי מובהק, ש"מתבגר" עם הזמן כשהשרף נקבר תחת עוד ועוד משקעים ויוצר ביו-טרפנואיד.
במחקר חדש, שממצאיו פורסמו בכתב העת Earth-Science Reviews, השתמשו החוקרים מאוניברסיטת AGH למדע וטכנולוגיה בקרקוב שבפולין בטכנולוגיה חדשנית כדי לחקור את הביו-טרפנואידים הללו על מנת לזהות משפחות עצים מלפני מיליוני שנים. באמצעות שיטה אנליטית שנקראת כרומטוגרפיית גז-ספקטרומטריית מסה, התגלה כי דגימות קטנות של השרף הגיעו במגע והגיבו עם כימיקלים תוך כדי חימום ואידוי, מה שגרם לתרכובות האורגניות להיפרד.
באמצעות מתקן הספקטרומטר מסה, שמודד את היחס בין המסה למטען של חלקיקים טעונים, התקבלה תמונה חזותית של תרכובות אלה, המכונה כרומטוגרמה, שאותה ניתחו החוקרים על מנת לסווג את השרף לאחת מחמש מחלקות עיקריות שידוע כי הן קשורות למשפחות עצים מסוימות, מה שמסייע בבנייה מחדש של קהילות בוטניות בעבר. בקנה מידה גדול יותר, ניתן לשייך את השרף כשייך לחשופי זרע (צמחים המתרבים באמצעות זרעים חשופים וכאלה הנוטים להיות ירוקי עד, כגון עצי אורנים, ארזים וגינקו) או מכוסי זרע (צמחים פורחים, מניבי פרי ועצים שבדרך כלל מאבדים את עליהם בחודשי הסתיו, כגון עצי אלונים ומייפל).
החוקרים יאן פאנצק, פאבל קוסקובסקי ואדם זאקרז'בסקי זיהו 25 סמנים ביולוגיים מרכזיים בחשופי הזרע ו-15 במכוסי הזרע שיכולים להיות קשורים לתנאים סביבתיים מסוימים. סמנים ביולוגיים אלה כוללים מונוטרפן (טרפן המורכב מ-10 אטומי פחמן) המופיע בכל השרפים בתחילה, אך משתנה לאורך זמן ולכן נמצא בדרך כלל רק בשרף עצים עדכני יותר מבחינה גיאולוגית, כמו למשל מהפליוקן העליון והפליסטוקן התחתון (לפני 3.6 מיליון עד 770 אלף שנה) שנמצאו בתוך ענבר ממזרח ההימלאיה, ומהווה כיום חלק מהשמנים האתריים בצמחים המושכים מאביקים.
ססקוויטרפן (טרפן המורכב מ-15 אטומי פחמן) הינו סמן ביולוגי נוסף, בעל תכונות אנטי-מיקרוביאליות והגנתיות בצמחים ועצים מודרניים, שגדלים באקלים חם ולח, המוכר מאזורים טרופיים של דרום-מזרח אסיה בתקופת הקנוזואיקון (מלפני 66 מיליון שנה ועד היום) עם רמות חמצן גבוהות. לעומת זאת, סמנים ביולוגיים מורכבים יותר שנכללים בקטגוריות של דיטרפן (טרפן המורכב מ-20 אטומי פחמן) וטריטרפן (טרפן המורכב מ-30 אטומי פחמן) כוללים צורות גופרתיות המעידות על נוכחות של חיידקים המשגשגים בתנאים של חוסר חמצן.
באמצעות תהליך זיהוי התנאים שבהם נוצר סמן ביולוגי מסוים, הצליחו החוקרים לאתר אזורים ספציפיים שבהם גדלו העצים במקור ואף לקבוע אילו משפחות עצים משגשגות בתנאי אקלים מסוימים. יתר על כן, ניתן לקבוע באמצעות המחקר את הפליאו-אקלים בזמן הסרת השרף על ידי ההרכב האיזוטופי של חמצן, פחמן ומימן, שכן אלה נשארים קבועים לאורך זמן ויכולים להיות עדויות של הטמפרטורות ולכן מדגישים את אירועי שינויי האקלים שהתחוללו בתקופות שונות. בהתחשב בכך שהסמנים הביולוגיים הללו עדיין מתרחשים בצמחים ועצים קיימים, התבוננות לעבר היא מפתח חשוב להבנה כיצד קהילות צמחים מודרניות עשויות להסתדר גם במהלך שינויי האקלים הנוכחיים והעתידיים.
