תנו לחיות לחצות: תכנון מעברים אקולוגיים בכבישים בפרספקטיבה בין-לאומית

כיצד משפיעות תכונות המעברים האקולוגיים על השימוש בהם על ידי בעלי חיים שונים? חוקרים מהטכניון ומאוניברסיטת חיפה בחנו את הנושא על ידי סקירת נתונים שנאספו ממחקרים ברחבי העולם וניתוחם בשיטת מטה-אנליזה.

פרופ' אסף שוורץ
פרופ’ אסף שוורץ

הכבישים מהווים מחסום פיזי לתנועת בעלי חיים, וגם מחסום התנהגותי המרתיע אותם וקוטע את יכולת התנועה בשטח הפתוח. יונקים גדולים כגון צבאים, חזירי בר ותנים חשופים בעת חציית הכביש לסכנת דריסה, ואף מסכנים את הנוסעים בכלי הרכב המתנגשים בהם. גם בעלי חיים קטנים ובהם מכרסמים ויונקים קטנים אחרים, עופות, זוחלים ודו-חיים נאלצים לחצות את הכבישים תוך חיפוש מזון או בני זוג לרבייה, ואף הם נדרסים במקרים רבים. לצורך פתרון הבעיות הללו, דרושה בנייתם של מעברים אקולוגיים.

לדברי פרופ’ אסף שוורץ מהפקולטה לארכיטקטורה ובינוי ערים בטכניון, “מעברים אקולוגיים הם מבנים המאפשרים חצייה של תשתיות תחבורה על ידי בעלי חיים. הם מהווים פתרון חשוב לבעיית הכבישים ולהשפעתם השלילית על אוכלוסיות הבר.” למרות חשיבותם הרבה לשמירת הטבע ועלותם הגבוהה, הידע הקיים בנוגע להשפעת תכונותיהם של מבנים אלו וסביבתם על השימוש בהם על ידי מינים שונים מוגבל מאוד. זאת משום שהמחקרים בתחום זה מוגבלים לבחינת המעברים האקולוגיים הקיימים באזור המחקר בלבד, ולהרכב המינים המקומי.

בכדי להתגבר על מגבלה זו ערכו חוקרים בטכניון ובאוניברסיטת חיפה מחקר שכלל סקירה שיטתית של הספרות המדעית והמקצועית בתחום זה מרחבי העולם וניתוח סטטיסטי (מטה-אנליזה) כדי להסיק מסקנות כלליות מתוך תוצאות מחקרים אלו. המחקר הוא חלק מעבודת הדוקטורט של דרור דנבום בהנחייתם של פרופ’ אסף שוורץ מהטכניון וד”ר אבי בר-מסדה מאוניברסיטת חיפה, אורנים. לדברי דנבום, “האתגר בתכנון של מעברים אקולוגיים הוא ריבוי הגורמים שיש לקחת בחשבון – מידות המבנה, החומרים שמהם הוא עשוי, צורתו, גידור וצמחייה בסביבתו, נוכחות של בני אדם ועוד. כדי לתכנן את המעבר האקולוגי ביעילות יש להבין כיצד משפיע כל אחד מגורמים אלו על הפוטנציאל לשימוש במבנה על ידי המינים השונים, ולקחת בחשבון כי כל מין מגיב בצורה שונה לאותם גורמים.”

דרור דנבום
 דרור דנבום

במסגרת סקירת הספרות זיהו החוקרים כ-270 מאמרים המייצגים את הידע שנצבר בנושא זה בארבעה עשורים של מחקר מדעי. מתוך מאמרים אלו נאספו תוצאות מחקריות עבור כ-80 מינים המייצגים קבוצות שונות – טורפים גדולים וקטנים, אוכלי עשב, יונקים קטנים אחרים, זוחלים ודו-חיים. החוקרים גילו השפעות רבות, בחלקן מפתיעות, של סוג המבנה, תכונותיו וסביבתו על הסיכוי לשימוש בכל קבוצות המינים. המחקר הוביל לכמה מסקנות מרכזיות החשובות לתכנון של מעברים אקולוגיים. נמצא בין השאר כי כשמדובר ביונקים גדולים כמו צבאים, מעברים אקולוגיים המשמרים שטח פתוח העובר מתחת לגשר דרכים גבוה עדיפים על מעברים עיליים העוברים מעל הכביש ועל מעברים תחתיים העוברים בצינור רחב או מנהרה. החוקרים הראו גם כי לגידור של השטח המוביל אל המעבר האקולוגי יש השפעה חיובית ברוב המקרים על השימוש במבנה. מסקנה חשובה נוספת היא כי למבנים המיועדים לשימוש חיות בר בלבד יעילות גדולה הרבה יותר מזו של מבנים המשמשים לצרכים נוספים כגון ניקוז מים או מעבר של כלי רכב חקלאיים, במיוחד לטורפים גדולים כמו זאבים הנרתעים מנוכחות האדם.

ממצא מרכזי הנוגע לתכנון המבנה הוא היתרון הברור של חומרים טבעיים כגון עץ או סלעים על פני בטון ומתכת, במיוחד כשמדובר במעברים לזוחלים ודו-חיים; צורות קשתיות או מעוגלות על פני מעבר ריבועי; וכן כיסוי צמחייה בשטח המוביל למעברים התחתיים, שכן זו מעודדת את השימוש על ידי אוכלי עשב ומינים נוספים. ממצא מפתיע העולה מהמחקר הינו כי מעברים אקולוגיים צרים וארוכים ולא דווקא רחבים וקצרים, עדיפים כאשר מדובר ביונקים קטנים, למשל קיפודים. “ממצאים אלו,” מסכם דנבום, “יספקו לגופי התכנון ושמירת הטבע בישראל ובעולם בסיס מדעי חיוני לתכנון מעברים אקולוגיים יעילים שיאפשרו את המשך קיומם של מינים רבים שבית גידולם נקטע על ידי הכבישים. ההתייחסות למכלול הגורמים האמורים בתהליך התכנון והניהול של מבנים אלו תבטיח את מימוש מטרתם של המעברים האקולוגיים – שמירת הטבע והסביבה.”

לדברי פרופ’ שוורץ, “המחקר הנוכחי הוא חלק מסדרה של מחקרים הנערכים במעבדה לחקר האדם והמגוון הביולוגי בפקולטה לארכיטקטורה בטכניון כדי להבין טוב יותר כיצד אפשר לתכנן שטחים פתוחים שיתפקדו כמסדרונות אקולוגיים יעילים המאפשרים מעבר של מינים בין שמורות הטבע.”

למאמר ב-  Science of The Total Environment

איור מעברים אקולוגיים לאוכלוסיית חיות הבר
 איור מעברים אקולוגיים לאוכלוסיית חיות הבר

שוטי שוטי דירתי

דירת 140 מ”ר עם נוף לים ברובע עירוני תוסס. זה נשמע כמו חלום נדל”ני מתוק במיוחד. עכשיו תדמיינו את החלום הזה צף על המים עם רחש הגלים. עדיין קורץ אבל כבר יותר מורכב.

ד"ר גיל ואנג. קרדיט לתמונה: שרון צור
ד”ר גיל ואנג. קרדיט לתמונה: שרון צור

המורכבות הזאת קרצה לחוקר (מהנדס) ולאדריכל הימי ד”ר גיל ואנג, שמחקר הדוקטורט שלו עסק בבחינת ההיתכנות של הקמת מבני מגורים בים. תחת הכותרת “מבנים מודולריים צפים – הוכחת היתכנות לפיתוח עירוני בים” התמודד ואנג עם האתגר ההנדסי והאקולוגי שפרויקט שכזה מזמן. מחקר זה, שנערך בהנחיית פרופ”ח יסכה גולדפלד, פרופ”ח נתאי דרימר ופרופ”ח יחיאל רוזנפלד, יזכה אותו ביום שני הקרוב בתואר דוקטור לפילוסופיה מהטכניון.

מבחינת האתגר ההנדסי, הבחירה לבחון היתכנות של מגורים הגדילה את המאמץ. ואנג מספר שבתחילת הדרך חשב לבחון היתכנות של בניית פרויקטי תשתית בים, אבל לטעמו מדובר באתגר מצומצם יחסית. מגורים, בניגוד למבנים כמו מאגרי דלקים או תחנות כוח, דורשים התאמה לגבלות הגזרה של נוחות אנושית. איש לא ירצה לגור בדירה שעולה ויורדת עם גלים של 8 מטרים. “ברמת הטכנולוגיה אפשר לבנות פרויקט תשתית בים כבר מחר, אבל השאלה שעמדה מולי עיניי היתה איך יוצרים מערכת מבנית שיודעת להתמודד עם גלים ומספקת תחושת מגורים דומה לתחושת המגורים בחוף,” הוא מסביר.

ההצעה של ואנג מתמודדת עם אתגרים כגון גלים של פעם במאה שנה, שימור תחושת הנוחות היומיומית וההשפעות האקולוגיות של בנייה בים. לכן, בניגוד לפרויקטים שנבנו בים על קרקע מיושבת או מיובאת וכך יצרו בעיות אקולוגיות עד כדי פגיעה בסביבות ימיות, המחקר של ואנג מתמקד בבנייה מאלמנטים שצפים על פני הים. כך הם מאפשרים לאור השמש לחדור לים וגם לא משנים את משטרי הזרימה – בעיקר את זרימת החול בקרקעית הים.

למחקר הדוקטורט הגיע ואנג אחרי שמונה שנים שבהן עבד כאדריכל ימי במשרד לתכנון מגה-יאכטות בהולנד. עם חזרתו לישראל רצה להמשיך לעסוק בתכנון כלי שיט. זאת מתוך תפיסה שמדובר בתעשייה שמתאימה לישראל כיוון שהבנייה בפועל יכולה להתקיים בכל מקום בעולם. הוא פנה למכון הישראלי לחקר הנדסה ימית בפקולטה להנדסה אזרחית וסביבתית בטכניון ושם הוצע לו לחקור את הנושאים הקרובים לליבו במסגרת דוקטורט ישיר. “אחרי שתכננתי יאכטות בעלויות של 400 מיליון יורו לפרויקט הבנתי שמדובר בעולם טכנולוגי שהוא מאתגר אבל הכול בו אפשרי. בחברה בהולנד נהגו לומר שאין בעיות הנדסיות אלא יש אתגרים שאפשר לפתור. את התפיסה הזו הבאתי גם למחקר.”

ואנג מתכנן לצאת בקרוב למחקר פוסט-דוקטורט בנושא “ערים חכמות לא שקועות” שיתמקד בחלק מסוים ממחקר הדוקטורט – יצירת שוברי גלים צפים מספינות ישנות שסיימו את תפקידן. כיום ספינות כאלה מובלות למזרח אסיה ושם הם מפורקות ויוצרות בעיה סביבתית. המחקר העתידי של ואנג יבדוק את היתכנות השימוש המחודש בספינות אלה כפתרון להתמודדות עם עליית פני הים ועם הצורך בהרחבת שטחי המגורים.

נחל ~ ים

יום לאחר שגשמים עוצמתיים גרמו להצפות באירופה ובסין התקיים בוועדה לתשתיות לאומיות דיון בתוכנית שאמורה להתמודד עם ההצפות בחורף בנחל איילון. גם בישראל, כמו בשאר העולם, ברור שבחסות משבר האקלים יהפכו ההצפות באיילון ובערי החוף לאירוע חזרתי שמחייב הערכות. בהתאם, נדרשת חשיבה על האופן שבו מתמודדים עם מי נגר וספיקות מים שרק ילכו ויגדלו עם העלייה במקרי מזג אויר קיצוניים. מקבלי ההחלטות מוזמנים לקבל השראה מהפרויקטים היצירתיים שהוצגו באירוע הגשת פרויקט הגמר באדריכלות נוף שהתקיים בפקולטה לארכיטקטורה ובינוי ערים בטכניון.

הבחירה בנושאים כל כך אקטואליים לא נבעה מכדור בדולח שמחזיקים העוסקים בתחום אדריכלות הנוף אלא מתהליך תלת שנתי של חשיבה המתקיים במעבדת LandBasics. את המעבדה מובילה מתניה ז”ק, אדריכלית, אדריכלית נוף וחברת סגל במסלול לאדריכלות נוף בפקולטה, שהנחתה את פרויקטי הגמר עם מיכל בן שושן ותמר דראל פוספלד. ייעוץ בתחום האקו-הידרולוגיה: אורי מורן. תומכות הוראה: עדי אלמליח ויעלה גונדר לוי.

נושא הגג של פרויקט הגמר נחל-ים נגזר מהעיסוק של המעבדה בסוגיות היסוד במרחב הישראלי שנמצאות בלב עולם התכנון וחופפות במקרים רבים אתגרים עולמיים. ז”ק מבהירה שהחדשנות בעבודת הסטודיו מתחילה כבר בהחלטה לקרוא את המרחב הישראלי דרך הפריזמה של הנחלים, ומשם דרך לימוד של אופן ניהול משק המים, הסטטוטוריקה ומסמכי המדיניות שמשקפים את האופן בו התהווה המרחב כפי שהוא ועד מיפוי המגמות לעתיד. עבודת הסטודנטים יוצקת לא פעם תוכן ומהווה דוגמה לאופן בו ניתן ליישם מונחים מוסכמים אליהם שואפים מסמכי מדיניות עדכניים, אך עדיין לא יושמו, למשל “תפישה אגנית לניהול הנחלים” או “פתרונות מבוססי טבע”. העבודה בסטודיו מבקשת להנחיל תפישה רחבה לגבי מרחב הנחל, מעבר להיותו ערוץ ניקוז, ולעצב את הממשקים בין הנחל לסביבתו כך שיחולל סביבות חיים אטרקטיביות רב-תפקודיות. זהו צורך דחוף אל מול צפי לגידול אוכלוסייה וציפוף, היקפי בינוי גדולים ומשברי אקלים וסביבה.

באירוע ההגשות הוצגו יותר מעשרים פרויקטים, שכולם מעלים סוגיות בוערות בהקשר לנחלים והממשק עם סביבתם. אחד הפרויקטים שהוגשו התייחס ישירות להשפעת ההצפות בנחל איילון. “נקודת מוצא”, הפרויקט של אלי אפשטיין, התמודד עם מובל המים [מעביר המים] הגדול המתוכנן כחלק מהפרויקט העתידי של הוספת מסילת רכבת רביעית באיילון. המובל אמור לאסוף את המים שזורמים בחורף לאיילון ולנקז אותם בסביבת פארק מדרון יפו. אפשטיין התייחס לפרויקט התשתית הגדול כמשאב, כהזדמנות לייצר סביבה נופית שתטיב עם  תושבי יפו. הוא חילק את יציאת המים לים לכמה מפלסים ואתרים שונים באזור, כדי לאפשר מוקדים בקנה מידה אנושי ואזורי פעילות שונים שיכולים לשמש את הציבור.

גם בפרויקט “יחסים במפגש” התמודדו הסטודנטים אוריה גולדשטיין ועידן אריאל עם מתקן תשתית גדול. הפרויקט מתמקד במספר שפכי נחלים באזור הגליל המערבי ומייצר מהם מערך מרחבי שלם. חלק מאותה התמודדות כולל מחשבה על השפעת מתקן ההתפלה הגדול המתוכנן באזור חצרות יסף. גולדשטיין ואריאל הבינו שעבודת המתקן מייצרת פלט של מים בריכוזי מלחים גבוהים ובהיקפים עצומים המוזרמים ישירות לים בקירבת החוף ובאזור שפך נחל יסף. ההשפעה האקולוגית של מי פלט אלו לא נחקרה בסביבה אקולוגית האופיינית לאזור, ובה טבלאות גידוד. כדי למזער את הנזק ולהפוך את המים המליחים למשאב לטובת הציבור הם תכננו באתר הנטוש של חצרות יסף בריכות מלח המשמשות בין היתר גם מרחב לימוד, טיול ונופש. מהסוג שתקופת הקורונה הבהירה שחסרים בישראל.

ככלל המחשבה על טובת הציבור הרחב בתוך הנושא הרחב של ‘ניהול המים’ עמדה בלב הסטודיו. נעמה רום בפרויקט “מעלות המורד” התמקדה בשפכי הנחלים במורדות המערביים של חיפה. בזמן שתושבי הכרמל יכולים לראות את הזרימות ולהנות מהצמחייה הירוקה כל השנה, במורד ההר מובלים הנחלים לצינורות תת קרקעיים. רום תכננה דרך לשקם את המערכת הטבעית במקביל לשאיפה לתקן עוולות סביבתיות וחברתיות בנות עשרות שנים, לפתוח חסמים במרחב ולהגדיל את טווח הנגישות של התושבים לערכי הטבע.

בפרויקט “בין מים למים” התמקד אלון ברנע בטיפול בהצפות עתידית באזור בלומפילד שעתיד לעבור התחדשות עירונית. האזור מתנקז ישירות לים דרך מערכת הניקוז העירונית. ברנע מסביר שבזמן ארועי גשם קיצוניים מערכת הניקוז לא מצליחה לנקז את הגשמים שכן היא מטובעת. בעיה שרק תלך ותגבר עם עליית פני הים. הוא תכנן אזורים שבהם מושהים המים כך שהם אינם פוגעים בסביבה וכשהסערה תשכך הם ינוקזו. בזמן שגרה אזורים אלו יהוו מוקדים שימושיים כמו מגרשי ספורט או אזורים להופעות חוץ.

כל אחד מהפרויקטים בהגשה הציג חזון נרחב ותפיסה המתייחסת לנתוני אמת עכשווים ואל מול אתגרים צפויים. האירוע משך אליו בעלי תפקידים בכירים במשרדי ממשלה וגופי תכנון, רשויות ניקוז, אדריכלי נוף ומתכננים, וחוקרים מהאקדמיה בתחומי ההידרולוגיה והאקולוגיה.

מבחינתה של ז”ק התפיסה של הפרויקטים היא חלק מהרצון למקם את אדריכלי הנוף כמובילי תהליכי תכנון. “על מנת שיוכלו להוביל תכנון, אדריכלי הנוף צריכים לשלוט במרכיבי התמונה הגדולה, במורכבות של התכנון על כל היבטיו, כך שתהיה להם היכולת לקיים שיח עם הגורמים השונים השותפים לתכנון ולהציע פתרונות יצירתיים ללא צורך להתפשר על איכות התכנון.” היא מסכמת.

 

 

פרופ' אסיה רולס והדוקטורנטית תמר קורן
פרופ’ אסיה רולס והדוקטורנטית תמר קורן
הדוקטורנטית תמר קורן
 הדוקטורנטית תמר קורן
פרופ' אסיה רולס
פרופ’ אסיה רולס
ד"ר אורי פלונסקי
ד”ר אורי פלונסקי
ד"ר כנרת תאודורסקו
ד”ר כנרת תאודורסקו

חברת SolarEdge העניקה בטכניון פרסים, מענקים ומלגות ע”ש גיא סלע ז”ל: “רצה לעשות את העולם למקום טוב יותר”

נשיא הטכניון פרופ' אורי סיון
נשיא הטכניון פרופ’ אורי סיון

בוגר הטכניון גיא סלע ז”ל ייסד את חברת SolarEdge בשנת 2006 עם ליאור הנדלסמן, מאיר אדסט, יואב גלין ואמיר פישלוב. החברה שהקימו היא מובילה עולמית בטכנולוגיית אנרגיה חכמה, במיוחד בהקשר של הפקת חשמל מתאים סולריים.

גיא סלע נפטר בחודש אוגוסט 2019. הפרויקט לזכרו כולל הקמה של מעבדת PEARL לאלקטרוניקת הספק ואנרגיות מתחדשות בפקולטה להנדסת חשמל ומחשבים ע”ש ויטרבי בטכניון, פרסי מחקר, מענקי מחקר ומלגות לתארים מתקדמים בתחום האנרגיה, האקתון אנרגיה דו שנתי לסטודנטים וסיורים לתלמידי תיכון בתוכנית האנרגיה ע”ש גרנד בטכניון.

בטקס בטכניון השתתפו נשיא הטכניון פרופ’ אורי סיון, מנכ”ל חברת SolarEdge צבי לנדו, אלמנתו של גיא ברברה סלע, ונציגים מתוכנית האנרגיה ע”ש גרנד. “צר לי שלא זכיתי להכיר את גיא באופן אישי,” אמר נשיא הטכניון. “איני יודע כיצד השפיע עליו הטכניון, אבל הוא עצמו בהחלט השפיע על רבים כל כך. השותפות עם SolarEdge היא נדבך נוסף באסטרטגיה שהטכניון מוביל בשנים האחרונות – שותפות אמת בין התעשיה לאקדמיה והסרת הגבולות בין מחקר בסיסי למחקר יישומי. בעשור הקרוב נראה כי הגבולות הללו מיטשטשים ואנו פורצים ומשיגים יחדיו יעדים חדשים.”

ד"ר נדב אמדורסקי
ד”ר נדב אמדורסקי

“גיא רצה לעשות את העולם למקום טוב יותר,” אמר צבי לנדו מנכ”ל סולאראדג’. “המשימה המשותפת שלנו היא להפוך את ישראל למעצמת אנרגיה ממקורות בני-קיימא, ובשיתוף הפעולה בין האקדמיה לתעשייה נמשיך לחצות גבולות מעשיים ולהשיג יעדים מחקריים.”

את הטקס הנחה ראש תוכנית האנרגיה ע”ש גרנד בטכניון, פרופ’ יועד צור מהפקולטה להנדסה כימית ע”ש וולפסון, שאמר: “מאז הקמתה בשנת 2007 פועלת תוכנית האנרגיה בטכניון ליצירת התשתית ולקידום המחקר בתחום זה. התמיכה של תוכנית האנרגיה במחקר הובילה לתגליות מדעיות חשובות. אנו פועלים ליצירת שיתופי פעולה עם מוסדות מחקריים מובילים וגופי תעשייה בארץ ובעולם. לנו ול-SolarEdge יש יעד משותף, וכל אחת בתחומה חותרת להיות חלק ממהפכת האנרגיה העולמית ולספק את הפתרונות הדרושים כדי להשאיר לדורות הבאים עולם מעט טוב יותר.”

פרופ' אבנר רוטשילד
פרופ’ אבנר רוטשילד

בפרס המחקר ע”ש גיא סלע זכו חברי תוכנית האנרגיה פרופ’ גדעון גרדר מהפקולטה להנדסה כימית ע”ש וולפסון ופרופ’ אבנר רוטשילד מהפקולטה למדע והנדסה של חומרים. הם זכו בפרס על פיתוח טכנולוגיה חדשנית לייצור מימן באמצעות אנרגיה ירוקה – טכנולוגיה שעל בסיסה קמה חברת ההזנק H2Pro.

במענק מחקר זכו פרופ’ יאיר עין-אלי מהפקולטה למדע והנדסה של חומרים וד”ר נדב אמדורסקי מהפקולטה לכימיה ע”ש שוליך.

במלגות ע”ש גיא סלע זכו שלום דוד אקסמן קליינגזינד מהפקולטה להנדסה אזרחית וסביבתית, אמיר מרזוק מהפקולטה להנדסה אזרחית וסביבתית, אביעד נבון מהפקולטה להנדסת חשמל ומחשבים ע”ש ויטרבי, נטלי לוי מהפקולטה להנדסת תעשייה וניהול ודניאל ג’ינו מהפקולטה לארכיטקטורה ובינוי ערים.

*המסכות הורדו לצורך התמונות בלבד

סטודנטים מהטכניון יעדכנו ערכים מדעיים וטכנולוגיים בוויקיפדיה

לאחרונה התקיים מפגש חשיפה לסגל הטכניון, שנועד לעודד כתיבת ערכים מדעיים וטכנולוגיים בוויקיפדיה על ידי סטודנטים בטכניון, במסגרת הקורסים אותם הם לומדים בטכניון.

ויקיפדיה העברית היא האתר החמישי בישראל במונחי צפיות, עם כ-2,000 צפיות בדקה. כיום קיימים בוויקיפדיה הישראלית יותר מ-300 אלף ערכים, אולם ניכר מחסור כמותי ואיכותי בכל הנוגע למקצועות ה-STEM – מדע,  טכנולוגיה, הנדסה ומתמטיקה. ד”ר קרן שצמן, רכזת אקדמיה ופרויקטים בוויקימדיה, הסבירה כי העמותה פועלת להרחבת מאגר הידע החופשי בוויקיפדיה. “במסגרת זאת אנחנו מבקשים לעודד סטודנטים לכתוב ערכים בתחומי הלימוד שלהם, מה שיוסיף למידע החופשי כמות ואיכות. אף שוויקיפדיה אינה מקור אקדמי, כ-85% מהסטודנטים בישראל נכנסים לשם לטובת presearch – הבנה של מונחים בסיסיים וקבלת רקע על הנושא – לפני שהם פונים למאמרים אקדמיים, ולכן חשוב שהמידע יהיה איכותי ואמין.”

במפגש השתתפו ראשת המרכז לקידום הלמידה וההוראה בטכניון ד”ר אולגה צ’ונטונוב, היו”ר האקדמי של החממה החברתית בטכניון ד”ר מירב אהרון-גוטמן ומנהלת החממה רונית פיסו, סטודנטים וחברי סגל. ד”ר אהרון גוטמן אמרה כי שיתוף הפעולה עם ויקימדיה הוא חלק מהמעורבות החברתית שהחממה החברתית מנסה לעורר בטכניון. “האקדמיה היא מוסד ציבורי ויש לה תפקיד כלפי הסטודנטים אך בה בעת יש לה תפקיד כלפי הציבור הרחב. כתיבת ערכים בוויקפדיה היא אמצעי יעיל להפצת ידע למורים, תלמידים וכל מי שמבקש ללמוד בכוחותיו הוא מחוץ לגבולות הקמפוס”.

דפנה לוין, דוקטורנטית ועוזרת הוראה בקורס “סוגיות בסוציולוגיה אורבנית” סיפרה על העבודה עם הסטודנטים. “מדובר בעבודה מוקפדת. יש לברר מה הערך המוסף שלנו אל מול ערכים באנגלית. אנחנו מעודדים סטודנטים וסטודנטיות להעלות דימויים מקוריים. הצורך לכתוב בצורה מתומצתת הוא מורכב ומהווה שיעור חשוב עבור הסטודנטים”.

סטודנטים בטכניון כבר השתתפו בכתיבת ערכים בוויקיפדיה. הערך “מרחב ציבורי”, שנכתב בקורס של ד”ר אהרון-גוטמן, כבר זכה ב-5,000 צפיות, ו”נקבוביות”, שנכתב במסגרת קורס של פרופ’ אורי שביט, זכה בכ-6,000. במפגש סיפרה זוהר וייס, סטודנטית לתואר שני במסלול תכנון ערים בפקולטה לארכיטקטורה ובינוי ערים, כי כתיבת הערך “דיור שיתופי” שילב בין העניין האישי שלה לבין הידע המקצועי שהיא רוכשת בלימודיה. “בסופו של דבר, זה פרי של עבודת מחקר לכל דבר, אבל ההשפעה שלה גדולה כי המידע מגיע לקהל ממש רחב, וזה בהחלט מרגש.”

“אות המפקד” הצרפתי לפרופ’ פרץ לביא, נשיא הטכניון לשעבר

המסדר, שנוסד על ידי נפוליאון בשנת 1808, מעניק את האות לאישים בולטים מהאקדמיה ומעולמות התרבות והחינוך על הצטיינות אקדמית ועל תרומה משמעותית למדע, לחינוך ולעולם האקדמי.

פרופ’ לביא, מומחה בעל שם עולמי לחקר השינה, הוא יזם שנמנה עם מייסדי “איתמר מדיקל” וחברות נוספות בתחום ההנדסה הביו-רפואית. לפני מינויו לנשיא הטכניון הוא שימש בתפקידים בכירים אחרים ובהם דיקן הפקולטה לרפואה ע”ש רפפורט וסגן נשיא הטכניון לקשרי ציבור ופיתוח משאבים. ב-2015, במקביל לכהונתו כנשיא הטכניון, הוא התמנה ליו”ר ור”ה (ועד ראשי האוניברסיטאות). במרוצת השנים היה פרופ’ לביא מעורב, כמומחה עולמי בתחום השינה, בכמה החלטות ציבוריות משמעותיות ובהן ביטול שעת האפס בבתי הספר היסודיים, הנהגת שעון הקיץ, הארכת משך השינה המינימלי בצה”ל והפעלת הגל השקט בתקופת מלחמת המפרץ הראשונה.

כיום מכהן פרופ’ לביא יו”ר אגודת ידידי הטכניון בישראל ויו”ר המולמו”פ – המועצה הלאומית למחקר ופיתוח אזרחי.

רגע היסטורי: לראשונה יוצרו רכיבים אופטיים בחלל במסגרת משימת ‘רקיע’

פריצת דרך מדעית-טכנולוגית נרשמה אמש בתחנת החלל הבין-לאומית, כשהאסטרונאוט איתן סטיבה יצר בתחנה רכיבים אופטיים בטכנולוגיה שפותחה בטכניון. הניסוי הוא חלק משיתוף פעולה בין מרכז המחקרNASA Ames  משימת רקיע (בהובלת קרן רמון), הטכניון ומשרד החדשנות, המדע והטכנולוגיה.

אחד היישומים הצפויים של הטכנולוגיה החדשנית היא יצירת עדשות גדולות ומדויקות לטלסקופי חלל. לטלסקופים אלה חשיבות עצומה הן במשימה המדעית של חקר החלל והן במשימות יישומיות ובהן ניטור אסטרואידים המסכנים את כדור הארץ. גודל עדשת הטלסקופ, המשפיע על הרזולוציה המתקבלת, מוגבל כיום על ידי אילוצי שיגורם של הרכיבים האופטיים. שיגורן של מערכות הייצור, הכוללות מתקני כרסום וליטוש, אינו ריאלי הטכנולוגיה החדשנית שפותחה בטכניון תאפשר לייצר עדשות אלה בחלל.

את הטכנולוגיה החדשנית פיתח בטכניון צוות המחקר של פרופ’ מורן ברקוביץ מהפקולטה להנדסת מכונות בטכניון. מדובר ביצירת עדשות באמצעות עיצוב נוזל בתנאי מיקרו-כבידה על סמך פיזיקה של נוזלים. אם הנוזל האמור הוא פולימר, אפשר גם להקשיח אותו לטובת ייצור רכיבים אופטיים בכל גודל.

בשלבים קודמים בחנו חוקרי הטכניון את הטכנולוגיה במערכת שבנו במעבדה; לאחר מכן הם ייצרו את העדשות במהלך טיסה פרבולית, היוצרת תנאים של מיקרו-כבידה; וכעת, לראשונה, הודגמה הטכנולוגיה בתחנת החלל על ידי האסטרונאוט איתן סטיבה במסגרת משימת רקיע. הניסוי בחלל, שארך כארבע שעות, כלל הזרקה של הפולימר, חילוץ הבועות שנוצרו בו ופילמור (התקשחות הנוזל) לכדי עדשה מוצקה. חברי קבוצת המחקר של פרופ’ ברקוביץ, שישבו במהלך האירוע בחדר הבקרה של ‘רקיע’ בתל אביב, עקבו בשידור חי אחר תהליך הניסוי ואחר העדשות שייצר סטיבה בתחנת החלל, כעת הם ממתינים לבחון אותן מקרוב עם שובו של סטיבה לכדור הארץ.

פרופ’ מורן ברקוביץ מעריך כי זהו צעד דרמטי בדרך ליצירת טלסקופים גדולים בחלל – אתגר מורכב שעמו מתמודדים כל הגופים העוסקים בחקר החלל. לדבריו, “כל זה היה אפשרי בלי שיתוף פעולה אמיתי וחיובי בין כל השותפים בפרויקט המרגש הזה, ואני רוצה להודות אישית לאיתן סטיבה, שערך אתמול ניסוי מורכב מאוד, ועשה זאת בכישרון עצום ובדיוק כמעט על-אנושי. תודה לאנשי רקיע ולדר אדוארד בלבן מנאסא שדחף איתי קדימה את החזון, ותודה עצומה לצוות שלי, שבלעדיו כל זה לא היה קורה: דר ולרי פרומקין, שהגה את הרעיון לפני שנתיים והניע אותו, עומר לוריה ומור אלגריסי שהובילו את תכנון מערכת הניסוי ובנייתה, אלכסיי רזין שבנה את המערכת במו ידיו ודר חאלד גומיד, עליזה שולצר, דניאל וידקר, ישראל גבאי ודר סיוון פרל שהתגייסו כולם ותרמו להשלמת המערכת בזמן.”

לסרטון מהניסוי אתמול:

[su_youtube url=”https://youtu.be/pGY-UqG7lHs” width=”700″ height=”200″]

החלבון זוכר

מחקר המשלב ידע ביולוגי וכלים חדשים ממדעי המחשב הוביל לגילויים הנוגעים לייצור חלבונים בריבוזום – ״מפעל החלבונים״ של התא. את המחקר הובילו פרופ’ אלכס ברונשטיין, ד”ר איילי מרכס והדוקטורנט אביב רוזנברג מהפקולטה למדעי המחשב ע”ש טאוב והוא התפרסם ב-Nature Communications.

בתאי הגוף החי קיימים מיליוני ריבוזומים, שהם מנגנונים ביולוגיים המייצרים חלבונים – מולקולות המשמשות בתפקידים מרכזיים כמעט בכל מנגנון ביולוגי. בתהליך הקרוי תרגום, הריבוזום ״קורא״ את ה״הוראות״ ליצירת חלבונים המגיעות מהגנים ומרכיב את החלבונים על ידי בניית שרשרת של אבני בניין הנקראות חומצות אמיניות. תוך ידי היווצרותו בריבוזום מתחיל החלבון להתקפל למבנה תלת-ממדי ייחודי המקנה לו את תכונותיו הביולוגיות ומאפשר את תפקודו. פגמים בתהליך התרגום או הקיפול עלולים להוביל להפרעות פיזיולוגיות קלות וחמורות כאחת.

שחקנים מרכזיים בתהליך התרגום הם הקודונים – רצפים של שלוש אותיות בסדרה הגנטית, המגדירים אילו חומצות אמיניות יחבר הריבוזום בכל מקום בשרשרת.  קודון UUU, לדוגמה, מורה לריבוזום לחבר את החומצה האמינית פנילאלנין, ואילו קודון UAC מורה לו לחבר טירוזין. כך מקודד רצף הקודונים את סוג החלבון שייבנה, שכן לכל חלבון רצף ייחודי של חומצות אמיניות. מילון ההמרה מקודונים לחומצות אמיניות, המכונה גם ״הקוד הגנטי״, משותף לכל היצורים החיים על פני כדור הארץ ולכן נחשב למנגנון קדמון מאוד מבחינה אבולוציונית.

אם כל זה אינו מסובך מספיק, חשוב לציין שבקוד הגנטי ישנם 61 קודונים המקודדים רק 20 חומצות אמיניות. במילים אחרות, כמעט לכל חומצה אמינית קיימים כמה קודונים שונים אשר מקודדים עבורה.

כאן נכנס לתמונה המחקר הנוכחי. כבר בשנות ה-60 וה-70 התקבעה הסברה – על בסיס ניסויים רבים – כי החלבון אינו  “זוכר” מאיזה קודון נוצרו החומצות האמיניות שלו. איך בדקו את זה? שיטחו חלבונים מוגמרים, תלת-ממדיים, התבוננו כיצד הם חוזרים לצורתם התלת-ממדית המקורית, ולא מצאו הבדלים בין החלבון המקורי לחלבון המקופל שנית. משמעות הדבר, כך סברו, שרק רצף החומצות האמיניות ולא רצף הקודונים הספציפיים אחראי למבנה החלבון.

קבוצת המחקר מהטכניון גילתה שסברה זו אינה נכונה לגמרי. החומצות האמיניות והחלבון, מתברר, עשויים “לזכור” את הקודון שקודד את היווצרותם. החוקרים ניתחו אלפי מבנים תלת-ממדיים של חלבונים באמצעים כלים ייעודיים שפיתחו, המשלבים שיטות מתקדמות ממדעי המחשב, למידת מכונה וסטטיסטיקה. כך הם השוו באופן מדויק את פילוגי הזוויות הנוצרות במבנים אלה תחת קידודים גנטיים שונים. הממצאים מראים שעבור קודונים מסוימים קיימת תלות סטטיסטית מובהקת בין זהות הקודון למבנה המקומי של החלבון, כלומר במיקום התואם בדיוק למיקום הקודון ברצף הגנטי.

החוקרים מדגישים כי התוצאות עדיין אינן יכולות להצביע על קשר סיבתי, כלומר עדיין לא ניתן להסיק למשל אם השינוי בקידוד גנטי גורם לשינוי במבנה החלבון המקומי, או שמבנה החלבון המקומי משפיע על הקידוד הגנטי – לדוגמה דרך תהליכים אבולוציוניים. שאלה זו עומדת בבסיסו של מחקר המשך שעליו עובדת הקבוצה בימים אלה. לדברי ד”ר מרכס, ביולוגית בהכשרתה ובהשכלתה, “אם נגלה במחקרי המשך כי הקודון אכן משפיע סיבתית על אופן קיפול החלבון, עשויה להיות לכך השפעה עצומה הן על הבנת פעילות הריבוזום והן על שימושים עתידיים כגון הנדסה של חלבונים חדשים.”

ד״ר מרכס מדגישה שהגילוי המוצג במאמר לא היה מתאפשר בלי החיבור ליכולות המחשוב והאנליזה של פרופ’ ברונשטיין. “העבודה הזאת מבוססת על מחקר רב תחומי אמיתי, כי הביולוגיה לבדה אינה יכולה להתמודד עם כמויות מידע גדולות כל כך בלי סיוע ממדעי הנתונים, ואנשי מדעי המחשב אינם יכולים לערוך מחקר כזה לבדם כיוון שאין להם את המומחיות הנדרשת בנושא הביולוגיה של הריבוזום. לכן זו דוגמה מצוינת ליתרון העצום שבמחקר בין-תחומי המחבר יכולות מתחומים שונים לכדי שלם הגדול מסכום חלקיו.”

פרופ’ אלכס ברונשטיין השלים את כל תאריו האקדמיים בטכניון – תואר ראשון ושני בפקולטה להנדסת חשמל ומחשבים ע”ש ויטרבי ותואר דוקטור בפקולטה למדעי המחשב ע”ש טאוב, שם הוא מכהן כחבר סגל. כבר במהלך התואר הראשון שלו, שאותו עשה במסגרת תוכנית הטכניון למצוינים, בנה מערכת זיהוי פנים שידעה להבדיל בינו לתאומו הזהה מיכאל. מחקר זה התפתח לימים לדוקטורט בהנחייתו של פרופ׳ רון קימל ולחברת הסטארטאפ אינוויז’ן שנרכשה על ידי אינטל ב- 2012.

ד”ר איילי מרכס השלימה תואר ראשון במדעים באוסטרליה מולדתה, המשיכה לתואר שני ושלישי בטכניון בהנחיית פרופ’ נעם אדיר ולפוסט-דוקטורט בביולוגיה. כיום, אחרי כמה שנים של עבודה ברשות המחקר במוסד הטכניון, היא עובדת כחוקרת במעבדתו של פרופ’ אלכס ברונשטיין.

אביב רוזנברג השלים בטכניון תואר ראשון בפקולטה להנדסת חשמל ומחשבים ע”ש ויטרבי ותואר שני בפקולטה להנדסה ביו-רפואית וכיום הוא דוקטורנט במעבדתו של פרופ’ ברונשטיין. מחקריו עוסקים בבעיות יישומיות של למידת מכונה ברפואה ובביולוגיה ובהן מידול וניתוח של השתנות קצב הלב, זיהוי פתולוגיות באותות אק״ג, שיטות סטטיסטיות ושיערוך אי ודאות ואמינות של מערכות לומדות ביישומים רפואיים.

למאמר המדעי ב- Nature Communications לחצו כאן