

אודות המכונים
קרקעות צחיחות מהוות 40% משטח היבשה בעולם
מאזורים שאקלימם ים-תיכוני ועד מדבריות קיצוניים, קרקעות צחיחות הן העתודה האחרונה להתפשטות האוכלוסייה בעולם. יותר משישית מבני האדם בעולמנו חיים כיום באזורים צחיחים. תושבים התלויים למחייתם ביבול האדמה חיים בעוני מחריף והולך מדי שנה בשל הירידה המואצת בפוריות האדמה. תהליך זה, הנקרא מידבור, נגרם בחלקו הגדול על ידי פעילות האדם. שיטות פיתוח הפועלות היטב באזורים שאינם צחיחים הן בעלות השפעה הרסנית על השונות הביולוגית ופוריות הקרקע באזורים צחיחים, עם השלכות מרחיקות לכת על הסביבה הגלובלית.
כדי להגביר את ערכן של הקרקעות הצחיחות עבור בני האדם ולהפחית את הנזק הסביבתי הנגרם לעולם על ידי המידבור, עלינו להסתגל לסביבה הצחיחה וללמוד לנהל את השימוש בקרקעות צחיחות בקנה מידה גדול על פי עקרונות מדעיים של פיתוח בר-קיימא. יחסי הגומלין בין המרכיבים הפיסיקליים והביולוגיים של הסביבה הצחיחה משמשים בסיס לתוכנית מחקר אינטגרטיבית, שתספק את האמצעים הדרושים לפיתוח כזה.
המכונים לחקר המדבר ע"ש יעקב בלאושטיין באוניברסיטת בן-גוריון בנגב מתמחים במגוון תחומים ומייצרים את הידע הדרוש לפיתוח מדבריות ברחבי העולם. כיום האתגר העומד בפנינו הוא ליצור מחקר בין-תחומי (ולא רק רב-תחומי), במטרה לסייע בפתרון הבעיות הקריטיות ביותר לאוכלוסיות בעולם – מזון, מים וסביבה. המכונים מציעים גישה חדשה להתמודדות עם האתגרים של פיתוח בר-קיימא באזורים צחיחים על ידי שילוב של תחומים. רק כך ניתן יהיה לעמוד במשימות הניצבות לפני ישראל בפיתוח הנגב ולהפיץ ידע חיוני זה בעולם.
המכונים לחקר המדבר ע"ש יעקב בלאושטיין ממוקמים ליד קיבוץ שדה בוקר, כ-50 ק"מ מדרום לבאר-שבע, על המצוק המשקיף על נחל צין. המכונים הם מרכז ידע רב-עניין המושך מדענים וסטודנטים מכל רחבי העולם. לשלושת המכונים שבקמפוס מוניטין עולמי בתחומיהם. המכונים הם: המכון לחקלאות וביוטכנולוגיה של אזורים צחיחים ע"ש שוחרי האוניברסיטה בצרפת; מכון צוקרברג לחקר המים; ומכון שוויצריה לחקר סביבות צחיחות.
המכונים לחקר המדבר ע"ש יעקב בלאושטיין (BIDR)
המכון רואה באופיו הרב-תחומי של מדע הצמחים את הבסיס להצלחתו העתידית. גיוס מדענים צעירים ומצטיינים בעלי רקע בגישות מערכות הוליסטיות ישמש עוגן לפיתוח תוכניות מחקר דינמיות וסינרגטיות בחזית מדעי החיים. שילוב התחומים הביולוגיים המגוונים בתוך המכון יחזק את שיתופי הפעולה בין ביולוגים שונים במכון, כמו גם את שיתוף הפעולה עם הקהילה האקדמית והתעשייתית בישראל ובעולם. בנוסף, המכון ימשיך להיות חלוץ בהכשרת הדור הבא של מדענים, תוך הרחבת תוכניות הלימוד הרב-תחומיות במסגרת בית הספר הבינלאומי ע"ש אלברט כץ ללימודי מדבר. כמו כן, מדעני המכון ימשיכו להנחות סטודנטים לתארים מתקדמים ותלמידי פוסט-דוקטורט מישראל ומחו"ל.
המשימה שלנו
כ-47% משטח היבשה של כדור הארץ מורכב מאזורים צחיחים, בהם מתגוררים למעלה מ-2 מיליארד אנשים.
אזורים צחיחים אלו, הכוללים מערכות אקולוגיות מגוונות כמו מדבריות, סוואנות ויערות יבשים טרופיים, מאוימים על ידי ניצול יתר ומדבור.
על רקע בעיה גלובלית זו, מדעני המכון לחקלאות וביוטכנולוגיה של אזורים צחיחים (FAAB) עוסקים במחקר מתקדם ויישומי לפיתוח פתרונות חקלאיים בני-קיימא באזורים צחיחים, בהם קשה או בלתי אפשרי ליישם שיטות חקלאות מסורתיות או קונבנציונליות.
המחקר במכון מתמקד בשני כיוונים עיקריים:
- רצף קרקע-צמח-אטמוספירה בהקשר לעקות סביבתיות.
- אקווקולטורה (חקלאות מים).
רבים מהאזורים בעלי הפוטנציאל החקלאי הם צחיחים או חצי-צחיחים. הצמחים הגדלים באזורים אלו מתמודדים עם תנאים סביבתיים קשים, כגון בצורת, מליחות גבוהה, קיצוניות טמפרטורות ועוצמות אור גבוהות, המפחיתים משמעותית את הפריון. הבעיה מחריפה כתוצאה ממליחות גוברת של הקרקעות עקב שיטות השקיה שגויות, התחממות גלובלית ומדבור.
מדעני ה-FAAB חוקרים את רכיבי רצף קרקע-צמח-אטמוספירה במטרה לשפר את עמידות הצמחים לעקות, לפתח שיטות ביוטכנולוגיות לייצור חקלאי בר-קיימא, ולמצוא שימושים חקלאיים חדשים לצמחים המותאמים לאזורים צחיחים. תחומי המחקר כוללים ביוטכנולוגיה של צמחים, ביולוגיה מולקולרית, מטבולומיקה, פיזיולוגיה, אקופיזיולוגיה, טיפוח צמחים, אפיגנטיקה, ביוכימיה, פיזיקה של קרקע, כימיה של קרקע ומיקרומטאורולוגיה.
מאמצי המחקר באקווקולטורה מתמקדים בשני נושאים עיקריים:
- מיקרו-אצות.
- גידול דגים.
מחקר ופיתוח על מיקרו-אצות שואפים למקסם את הפוטנציאל המסחרי שלהן לייצור מגוון ביוכימיקלים (כגון קרוטנואידים, חומצות שומן רב-בלתי רוויות ודלקים ביולוגיים), תוך ניצול תנאי האזור הצחיח – קרינה סולארית גבוהה, טמפרטורות גבוהות וזמינות מים מליחים או מי ים לאורך כל השנה.
מחקר הדגים מתבסס על ניצול משאבי האזור הצחיח, ובפרט האקוויפר הגדול שמתחת למדבר הנגב. הפעילויות המחקריות מתמקדות בביולוגיה של דגים, תזונתם ומחלותיהם.
המחקר משלים מחקרים על התאמות בעלי חיים באזורים צחיחים ופרזיטיזם.
עבור תושבים רבים באזורים צחיחים, ייצור בעלי חיים הוא צורת החקלאות העיקרית, אך גם אחת הסיבות המרכזיות לפגיעה בסביבה עקב רעיית יתר ודריסת צמחייה. מדעני ה-FAAB מפתחים פתרונות חדשניים לייצור בר-קיימא של בעלי חיים במדבר, תוך ניצול יעיל של משאבי מים והשפעה סביבתית מינימלית.
מכון צוקרברג לחקר המים
המחלקה להידרולוגיה סביבתית ומיקרוביולוגיה מאגדת צוות אקדמי רב-תחומי הכולל הידרולוגים, הידרוגאולוגים, מיקרוביולוגים וכימאים, העוסקים בשאלות מחקר בסיסיות ויישומיות.
כמכון בינלאומי, אנו משקיעים מאמצים משמעותיים בהכשרת סטודנטים ואנשי מקצוע בתחומים הקשורים למים. המחלקה מציעה שתי תוכניות ייחודיות ללימודי תארים מתקדמים: הידרולוגיה ואיכות מים, ולימודי מדבר. בנוסף, אנו מציעים מגוון הזדמנויות חינוכיות כגון התמחות.
תחומי המחקר המרכזיים במחלקה כוללים:
- תהליכי זרימה והובלה במערכות מי תהום.
- תהליכי זרימה והובלה באזור הבלתי רווי .
- שיקום מים, בוצה וקרקעות מזוהמות.
- טיפול ביולוגי בשפכים ביתיים ותעשייתיים.
- גיוון מיקרוביאלי ואקולוגיה בסביבות מדבריות טבעיות ומזוהמות.
- תהליכים ביוגיאוכימיים בנחלים.
- מידול תופעות זרימה והובלה.
- שיטות איזוטופים יציבים לחקר תהליכי פירוק של מזהמים אורגניים.
המחלקה להתפלה וטיפול במים עוסקת בחקר היבטים שונים של התפלה וטיפול בסוגי מים מגוונים לצורך מחזור, כולל:
- שיפור ופיתוח ממברנות ותהליכים חדשים להתפלה בשיטות אוסמוזה הפוכה, אוסמוזה קדמית וננו-פילטרציה לטיפול במים שונים ובשפכים עירוניים לאחר טיפול שלישוני.
- חקר ובקרת תופעות כמו שקיעה (scaling) וזיהום ביולוגי (biofouling) המשפיעות לרעה על תהליכי טיפול במים מבוססי ממברנות.
- חישה ומעקב בזמן אמת של תהליכי ממברנות.
- תנועה קולקטיבית של קולואידים וחיידקים במערכות טיפול במים.
- פיתוח תהליכים היברידיים לסילוק חומרים רעילים משפכים תעשייתיים ומי תהום מזוהמים.
- הבנת מנגנוני הובלה במערכות התפלה בלחץ נמוך (אוסמוזה הפוכה וננו-פילטרציה) ותהליכים אלקטרוממברניים (דיאליזה דוננית ואלקטרודיאליזה).
- שיפור חומרים המשמשים בממברנות לטיפול במים.
- התפלה יעילה וניהול פסולת מלחים.
- טכניקות יעילות למחזור שפכים עירוניים.
- שיפור תהליכי אלקטרודיאליזה להתפלת מים מליחים ושימוש בתעשייה.
הוראה במחלקה
חוקרי המחלקה, כולם חברי הסגל האקדמי של אוניברסיטת בן-גוריון בנגב, מלמדים מגוון נושאים במחלקות שונות, בהם: טיפול והשבת שפכים, ניהול משאבי מים, התפלת מי ים ומים מליחים באוסמוזה הפוכה ואלקטרודיאליזה, טכניקות ננו-פילטרציה, טיפול בשפכים ובתמלחות, טכנולוגיות ממברנות ותחזוקתן, והנדסת ריאקטורים ליישומים סביבתיים.
חברי הסגל משתפים פעולה בהוראת תוכנית הלימודים לתארים מתקדמים בהידרולוגיה ואיכות מים, שפותחה במכון צוקרברג לחקר המים ומוצעת על ידי בית הספר הבינלאומי ע"ש אלברט כץ ללימודי מדבר (AKIS). כל חברי הסגל משתתפים בהוראה ובהנחיית סטודנטים לתארים מתקדמים ב-AKIS ובפקולטות הרלוונטיות באוניברסיטת בן-גוריון בנגב.
פיתוח עתידי
תוכנית הפיתוח העתידי של המחלקה כוללת:
- הרחבת מפעל הניסויים להתפלה וטיפול במים בקמפוס שדה בוקר לצורך הכשרה מעשית.
- העמקת מחקרי מדעי פני השטח בהקשר לטיפול במים.
- פיתוח יישומי מחקר ופיתוח טכנולוגי.
- שילוב תחומי מחקר חדשים וחיזוק תחומים קיימים כמו כימיה אורגנית של פולימרים לממברנות, כימיה פיזיקלית של פולימרים, והנדסת תהליכי התפלה וטיפול במים.
המכון השווייצרי לחקר סביבה ואנרגיה באזורים צחיחים (SIDEER)
המכון השווייצרי לחקר הסביבה והאנרגיה באזורים צחיחים (SIDEER), אחד מהמכונים לחקר המדבר ע"ש יעקב בלאושטיין באוניברסיטת בן-גוריון בנגב, נוצר מתוך חזון נועז: לפתח גישה מדעית בסיסית למחקר סינתטי של סביבות מדבריות ושל האנשים החיים בהן.
מדעני המכון חוקרים את כל ההיבטים של יחסי הגומלין בין הסביבה הפיזית, טבעית ומעשי ידי אדם – טכנולוגית, לבין החיים בסביבה זו. המחקר כולל חקר מערכות אקולוגיות במדבר והתבניות שהן יוצרות, אקולוגיה של בעלי חיים וצמחים בכל הרמות – מרמת הפרט, האוכלוסייה, הקהילה ועד הנוף; ואת הבסיס הפיזיקלי של רכישה, שימוש ואגירת משאבים טבעיים כמו אנרגיה סולארית וטכנולוגיות סביבתיות מתקדמות.
בהתאם לחזון זה, SIDEER הוא המכון הראשון שמפגיש תחת קורת גג אחת אקולוגים, פיזיקאים ומתמטיקאים לצורך מחקר בסיסי של המדבר.
למה משמש המחקר הזה בפועל?
הידע הבסיסי שמספק המחקר תחת מטריית SIDEER יסייע להכווין אנשים וממשלות בהתמודדות עם האיום הגלובלי של מדבור, לשאוף לפיתוח בר-קיימא ולשימור ושיקום הסביבה.
שתי מחלקות המחקר ב-SIDEER מאוחדות במשימתן המשותפת לקדם מחקר אינטגרטיבי ורב-תחומי.
מטרות ושיטות של SIDEER
משימת המכון השווייצרי לחקר הסביבה והאנרגיה באזורים צחיחים (SIDEER) היא לקדם גישות משולבות ורב-תחומיות לחקר הסביבה באזורים צחיחים בישראל ובעולם. המכון שואף לפתח, ליישם ולהפיץ ידע מדעי וטכנולוגיות סביבתיות באמצעות שילוב בין תחומי הביולוגיה, הפיזיקה, החברה ותכנון הסביבה.
SIDEER פועל לשיפור רווחת האדם בסביבות טבעיות ומעשי ידי אדם באזורים צחיחים, באמצעות קידום שימור הסביבה ופיתוח בר-קיימא.
יעדי החוקרים ב-SIDEER כוללים:
- קביעת המידה שבה ניתן לפתח את האזורים הצחיחים עבור אוכלוסיות גדלות, תוך ניצול משאבי הסביבה במקום לפגוע בהם.
- הערכת המספר האופטימלי של אנשים וכן התמהיל האופטימלי של אמצעי הפרנסה המסורתיים (כגון חקלאות כפרית, רעייה) והחדשים (כגון אקוטוריזם, ביוטכנולוגיה, אקווקולטורה אינטנסיבית, היי-טק), אשר הסביבה הצחיחה יכולה לתמוך בהם בצורה אינטelligנטית ובת קיימא.
- קביעת המידה שבה ניתן לנצל את הקרינה הסולארית העשירה במדבר, בשילוב עם רעיונות נועזים וחדשניים כמו ייעור סביבתי רגיש בשטחים צחיחים נרחבים, לשם הפחתת פליטת גזי חממה לאטמוספירה. מהלכים אלו עשויים להניב תועלות גלובליות והכנסות לאוכלוסיות המדבר, במסגרת מנגנוני סחר הפחמן של פרוטוקול קיוטו.
חוקרי המחלקה עוסקים במחקר אקולוגי מקיף, החל מהיבטים בסיסיים כמו צריכת אנרגיה ברמה הראשונית ביותר ועד לחקר המורכבויות של יחסי גומלין אקולוגיים-התנהגותיים בקהילות, כולל אינטראקציות בין טורפים לטרפם.
הכלים המשמשים את החוקרים כוללים תצפיות סבלניות לצד שימוש בטכנולוגיות מתקדמות כמו ניתוחים גנטיים מודרניים.
החוקרים במחלקה מיישמים מכניקת זורמים לחקר האטמוספירה ולהתפלת מים; חוקרים מערכות דינמיות אקולוגיות ותבניות תצורה; דינמיקת אבק ודיונות חול; פוטו-וולטאיקה וקרינה סולארית מרוכזת מאוד; יצירת רשתות נחלים; תהליכים אקראיים בדינמיקה אטמוספרית ואקלימית; ביוטכנולוגיה של מיקרו-אצות; כלכלת משאבים וחישה מרחוק.
המדבר, עם הקונטרסטים שבו – אקלים קשה, שמש בוהקת, סופות חול, מחסור במים מתוקים לעומת שפע של מים מליחים, ודפוסי אוכלוסיות צמחים ובעלי חיים עשירים – מספק מרחב מחקר בלתי מוגבל עבור חוקרים אלה.