מדריך למדע אזרחי בנחלים

כתיבה: ד”ר נירית לביא אלון (המרכז הישראלי למדע אזרחי, מוזיאון הטבע ע”ש שטיינהרדט, אוניברסיטת תל אביב והחברה להגנת הטבע)
יעוץ מדעי: ד”ר זוהר ינאי (מוזיאון הטבע ע”ש שטיינהרדט, אוניברסיטת תל אביב)

מדריך זה מיועד הן לגופים וארגונים הפועלים בתחום הנחלים או שבתחומם עוברים נחלים והן לפעילי נחל מקומיים ומתעניינים אשר מעוניינים להכיר מיזמי מדע אזרחי בנחלים מהעולם ומישראל ולקדם מיזמים אלו. 

במדריך נציג בקצרה רקע אודות מדע אזרחי, מדוע כדאי ליזום או להשתתף במיזם מדע אזרחי הקשור לנחלים ומה ניתן לבחון בהקשר לנחלים באמצעות מדע אזרחי. עיקרו של המדריך הוא דוגמאות של מיזמים ומחקרים אודותיהם לשם השראה. מדריך זה אינו עוסק בדרכים לבניית מיזם, לשם כך מומלץ לעיין במדריך לפיתוח מיזם של המרכז הישראלי למדע אזרחי. כל מיזם מדע אזרחי חשוב שיהיה מלווה בסיוע מדעי של חוקרים מהתחום.

רקע

בישראל מאות קילומטרים של נחלים, מהם נחלים הזורמים כל השנה (נחלי איתן) ונחלים הזורמים רק בזמן גשמים (נחלי אכזב). כמעט ואין יישוב בישראל שאין בסמיכות אליו ערוץ נחל, כפי שממחישה מפת הנחלים של החברה להגנת הטבע.

למרות החשיבות הרבה של הנחלים, הם נתונים לאיומים רבים, ביניהם:

• זיהום ממקורות נקודתיים (כגון מפעלים ומט”שים) וממקורות מפוזרים (כגון חקלאות ותחבורה).
• הפקעת קרקעות לאורך הנחלים לצורך בנייה, חקלאות והקמת תשתיות אשר פוגעת בתפקוד האקולוגי שלהם.
• פרקטיקות ניקוז בעייתיות, כמו ביטון ושינוי החתך הטבעי של הנחל ולמעשה הפיכתו לתעלת ניקוז.
• השפעות של נופש ותיירות כתוצאה מרחצה, דשדוש, שיט קיאקים, חצייה ברכבי שטח, דיג ועוד.
• מחסומים הידרוביולוגיים לאורך הנחל כמו סכרים, צינורות ומבני שאיבה.
• שינוי משטר הזרימה בגלל מאגרי מים מלאכותיים.
• מינים פולשים המאיימים על המינים המקומיים.
• שחיקת קרקעות וארוזיה של גדות נחלים.
• שאיבה מוגברת של מים מנחלים ואקוויפרים, שפוגעת בזרימת המים הטבעית בנחלים ומובילה להתייבשות.
• שינויי האקלים, שגורמים לשינויים בתנאי הסביבה בנחלים, כגון עלייה בטמפרטורה, שינויים במשטר המשקעים ואירועי קיצון כמו שיטפונות ובצורות.

שמירה על הנחלים היא משימה חשובה ביותר, והיא דורשת שיתוף פעולה בין גורמים שונים, כולל הממשלה, רשויות מקומיות, ארגונים סביבתיים והציבור הרחב. למשל: טיפול במזהמים והפחתת זיהום ממקורות שונים, שמירה על שטחים פתוחים לאורך הנחלים והקמת שמורות טבע, קביעת מדיניות ניהול מים בר קיימא והקצאת מים מספקת לנחלים, העלאת המודעות הציבורית לחשיבות השמירה על הנחלים וקידום פעילויות חינוך סביבתי.

אחת הדרכים לשמירה על נחלים היא יצירת קהילות נחלים בהן תושבים מקומיים פועלים למען הנחלים בסביבתם הקרובה. במהלך 2024 פרסמה החברה להגנת הטבע מדריך קהילות נחל. בנוסף לפעילויות שקהילות נחל יכולות לעשות למען הנחל שלהן, המפורטות במדריך, ראוי לציין מיזמי מדע אזרחי בנושאי נחלים. מיזמי מדע אזרחי של נחלים נפוצים מאוד בעולם וכמעט נעדרים בישראל, ככל הנראה בגלל שישראל נמצאת בראשית דרכה בתחום המדע האזרחי וכמעט ללא תקציבים לפיתוח התחום, ובשל היותה מדינה יובשנית – בהשוואה למדינות בעולם שהן עשירות בנחלים ובמיזמי מדע אזרחי.
מדע אזרחי הוא מדע המתבצע על ידי מדענים ושאינם מדענים. ציבור רחב, פעילים מקומיים, קבוצות מתנדבים, נוער, תלמידים וכל המתעניינים יכולים להשתתף בכל אחד משלבי המחקר המדעי – החל מהעלאת נושא ובחירת השאלות למחקר, דרך איסוף נתונים וניתוח הממצאים ואף עד פרסום הממצאים והצגתם.

היתרונות של מיזמי מדע אזרחי בנחלים

תרומה למדע ולניהול השטח: הנתונים שנאספים מסייעים למחקר מדעי או מגיעים למאגר נתונים המסייע לרשויות וארגוני סביבה להבין טוב יותר את מצב הנחל ולנהל את הממשק שלו על מנת לשמור עליו. למידע מקומי יש ערך רב שלא תמיד מצוי בידי מומחים מקצועיים.

למידה והעשרה: ההשתתפות במיזם תורמת ללמידה אישית על המערכת האקולוגית של הנחלים, על בעלי החיים והצמחים החיים בהם, על האיומים להם הם נתונים ועל דרכים לשמירתם.

חיבור לטבע: ההשתתפות במיזם מעודדת את המתנדבים והקהילה המקומית לצאת לטבע, לחקור את הסביבה הקרובה ולהנות מהיופי של הנחלים.

חיבור לקהילה: מיזמי מדע אזרחי קהילתיים מאפשרים להכיר אנשים נוספים השותפים לאותה מטרה, וליצור קהילה של אוהבי טבע.

שימור ושיקום הנחל: המדע האזרחי מאפשר איתור מפגעים וטיפול בהם, כמו גם שינויים שנעשים בסביבת הנחל אותם יש למנוע או לתקן.

מה ניתן לבחון בקשר לנחלים באמצעות מדע אזרחי?

מדע אזרחי מתחיל מהגדרת המטרות של המיזם. במיזמי מדע אזרחי יש לעיתים מטרות מגוונות. ניתן לענות על שאלת מחקר ספציפית (כמו, כיצד משתנה איכות המים של הנחל לאורך השנה?) או לבנות מאגרי נתונים לשאלות מחקר עתידיות (כמו תיעוד מגוון ביולוגי באגן הנחל). איסוף נתונים ורכישת תובנות חדשות אמורים להיות תמיד בליבו של המדע האזרחי. מטרות נוספות יכולות להיות: לעודד דמוקרטיזציה של המידע והשתתפות של הציבור, לעורר מודעות לסוגיות מקומיות וסביבתיות, לחבר קהילות לנחל, לתת מענה לצרכים של מקבלי החלטות וכיו”ב.

הנה נושאים שיכולים לשמש בסיס לשאלות מחקר ולמטרות המיזם:

בפרק הבא מובאות דוגמאות מגוונות מהעולם (ומיעוטן מישראל) של מיזמי מדע אזרחי בנחלים לפי הנושאים השונים המוצגים לעיל וכן מחקרים שבדקו מיזמים כאלו. הדוגמאות מובאות על מנת להמחיש ולתת השראה לפיתוח מיזמים דומים בישראל. לשם פיתוח מיזמים מקומיים כדאי לאתר מידע נוסף, לקרוא בהרחבה ואף ליצור קשר עם מובילי המיזמים הרלוונטיים בחו”ל.

דוגמאות למיזמי מדע אזרחי בנחלים

תיעוד מגוון ביולוגי באגן הנחל

חשוב שפעילי הנחל יכירו את מגוון מיני החי והצומח לאורכו, את המינים הנדירים והמיוחדים או את המינים הפולשים שאינם רצויים. כדאי גם להכיר את השתנות המינים לאורך השנה. תיעוד של כל אלו יסייע כאשר חלה הפרעה בשטח אגן הניקוז של הנחל (שריפה, עבודות עפר, כיסוח צומח או הפרעות זמניות כמו פעולות לשיקום ועוד) וניתן יהיה לבדוק אילו מינים היו שם קודם ואלו מינים יש להשיב. ניתן לעשות זאת על ידי תיעוד מגוון המינים לאורך הנחל ובתוכו באמצעות פלטפורמה עולמית פשוטה בשם iNaturalist. פעילות בפלטפורמה זו מהווה גם תרומה למיזם מדע אזרחי בינלאומי המתעד את המגוון הביולוגי ברחבי העולם.

כיצד ניתן לעשות זאת?

1. יש להוריד את אפליקציית iNaturalist לטלפון ולהרשם אליה. הנחיות והסברים על האפליקציה כאן.
2. לצאת לשטח, לטייל לאורך הנחל ולדווח באפליקציה על המינים שרואים. יש לשים לב – חל איסור על קטיפת פרחים מוגנים וכן על הוצאת מיני בעלי חיים מהמים בשמורות טבע.
   אם לא ניתן לזהות את המין לדיווח, ניתן להיעזר בלחצן “מה ראיתי” ולקבל הצעות של בינה מלאכותית (AI) למינים דומים, או לבחור “לא ידוע” או שם של קבוצה אליה המין שייך, כמו צומח, חרק, עטלף, ציפור וכדומה. אל חשש – חברים מקהילת iNaturalist יוכלו לסייע בהמשך בזיהוי המין.
   הדיווחים נאספים וניתן לצפות בתצפיות האישיות תחת “התצפיות שלי”, או בכלל התצפיות שנאספו באזור תחת “גלו את העולם” (יש לבחור במפה את הנחל וכך ניתן לראות את כל הדיווחים סביבו).
3. לבנות פרויקט לאוסף התצפיות בנחל. ניתן לבנות פרויקט שיאסוף באופן מסודר את כל התצפיות באגן הנחל, כמו למשל בפרויקטים “ניטור מגוון ביולוגי באגן נחל תנינים, עדה, ברקן ומשמרות“, “כן לציפורי” ו”שימור ושיקום נחל עירון“. לשם כך צריך להגדיר את גבול האגן או השטח שבו רוצים לאסוף תצפיות, ליצור קובץ KML של גבולות השטח (למשל בעזרת Google earth), להקים מקום חדש ב-iNaturalist ולפתוח שם פרויקט אוסף. יש לתת שם לפרויקט, וכדאי להוסיף גם מפה ותמונת נושא. ניתן להיעזר בהנחיות שבאתר או לפנות במייל למרכז בידינו.
4. להזמין חברים לדיווח. כדאי לפרסם את הפרויקט ולהזמין חברים בקהילה להצטרף ולתעד את המינים סביב הנחל. כך מספר התצפיות יגדל והתיעוד יתרחב. ניתן לשלב פעילות תיעוד אירועי הקהילה סביב הנחל ואפילו לארגן אירוע ביובליץ לתיעוד מינים בזמן קצר. כדאי לעודד מומחי טבע להשתתף בזיהויים של התצפיות.

למטה ניתן לראות את מפת התצפיות (מימין) וניתוח סטטיסטי של התצפיות לפי טקסונים (משמאל), שניהם נכונים לינואר 2025, במיזם ניטור מגוון ביולוגי באגן נחל תנינים, עדה, ברקן ומשמרות. המיזם החל כיוזמה של פעיל בקהילת חיי נחל עדה והושק בפעילות קהילתית “פסטיבל תניניעדה” 2024. באחת מהפעילויות בפסטיבל המשתתפים הוזמנו להכיר את האפליקציה ולאסוף תצפיות על מגוון החי והצומח בה. כל תצפית המדווחת בתחום שהוגדר לפרויקט נכנסת אל אוסף התצפיות.

ניתן להיעזר בתיעוד מגוון המינים כדי לחקור שאלות מעניינות כמו אילו מינים “אדומים” ומוגנים יש בשטח וצריך לפעול להגנתם, מהי ההשפעה של פעילות כיסוח צומח על מגוון המינים, האם פעולות לטיפול במינים פולשים מצליחות, ועוד. לשם כך כדאי להיעזר במומחים ובאקולוגים של גופים שיסייעו במענה לשאלה או בתכנון איסוף הנתונים, כמו רשויות ניקוז ונחלים, איגודי ערים, תחום נחלים ותחום מדע אזרחי בחברה להגנת הטבע, המרכז הישראלי למדע אזרחי, אוניברסיטאות וגופי מחקר ועוד.

ניטור בעלי חיים

בעלי חיים רבים יכולים לשמש כביואינדיקטורים משום שהם רגישים מאוד לשינויים בסביבה, כמו זיהום, שינוי האקלים או הרס בית הגידול. מעקב אחריהם יכול להזהיר אותנו מפני בעיות סביבתיות לפני שהן הופכות נרחבות מדי. למשל, דו-חיים כמו צפרדעים וטריטונים סופגים חומרים מזיקים דרך עורם, ולכן הם רגישים מאוד לזיהום, ומינים מסוימים של חרקי מים רגישים לשינויים בטמפרטורת המים ולכמות החמצן המומס. חלק מבעלי החיים הם מיני מפתח, כלומר יש להם תפקיד קריטי במערכת האקולוגית, כמו טורפי על, מאביקים או מפיצי זרעים. מעקב אחריהם עוזר לנו להבין כיצד שינויים באוכלוסיות שלהם משפיעים על כל המערכת האקולוגית. גם מינים בסכנת הכחדה זקוקים להגנה מיוחדת, ומעקב צמוד אחריהם מאפשר להעריך את יעילות פעולות השימור ולנקוט בצעדים נוספים במידת הצורך. לדוגמה, מעקב אחר לוטרות כמו בדוגמה מטה.

מעקב אחר בעלי חיים נבחרים ניתן לבצע באמצעות הפלטפורמה iNaturalist כאשר פותחים פרויקט שאוסף תצפיות רק של המין הנבחר. התצפית תספק מיקום, תמונה וסיוע בזיהוי. אם נדרשים פרטים נוספים כמו מידע על מספר, זוויג, גיל, התנהגות או נתונים ייחודיים אחרים, ניתן לפתוח פרויקט ייחודי, למשל בפלטפורמה Biocollect.

הנה מספר דוגמאות של מיזמי מדע אזרחי בדגש בעלי חיים בנחלים ובבתי גידול לחים.

ניטור לוטרות בארה”ב

מיזם של המחלקה לזואולוגיה באוניברסיטת המבולדט (Humboldt State University) ממערב ארה”ב, הפועל מאז 1999 בשל מחסור חמור במידע על תפוצת הלוטרות. לוטרות הן ביואינדיקטור מרכזי לבריאות הנהר משום שהן יושבות בראש שרשרת המזון של המערכת המימית. מטרות המחקר: הערכת שונות מרחבית וזמנית בתפוצת הלוטרות; הערכת שונות מרחבית וזמנית בפיריון הצאצאים; ביצוע מחקרים תצפיתיים על חיפוש מזון של לוטרות; הערכת התזונה שלהן; הערכת טווח התנועה מהבית ונאמנות לאתר.
המיזם פונה לציבור המתגורר בסמיכות לנהר Otter ומבקש לדווח על לוטרות ולעודד מודעות ללוטרות, עקב ירידה במספרן בגלל זיהומים. בפרוטוקול המיזם המתנדבים מתבקשים לדווח נ.צ של תצפית ולצרף תמונות ע”י דיווח בדף פייסבוק או באמצעות טופס מקוון. המידע מעובד ע”י סטודנטים לכדי מחקרים המפורסמים בכתבי עת.

ניטור צבי מים באוסטרליה

צבי המים המתוקים של אוסטרליה נתונים לאיומים רבים כמו בצורת, טריפת שועלים ופעילויות אנושיות. כדי לענות על שאלות כגון: איפה חיים צבים, איפה הם מתרבים, האם יש ‘נקודות חמות’ חשובות לגידול, מהם הגורמים העיקריים לדעיכה של צבים, האם הסיבות לירידה באוכלוסיות הן שונות ברחבי אוסטרליה, מה תחום התפוצה של הצבים, האם יש אוכלוסיות מקור חשובות שעוזרות לאכלוס אזורים אחרים, ושאלות נוספות הוקם ב-2009 מיזם מדע אזרחי TurtleSAT באוסטרליה אשר מזמין מתנדבים לזהות צבי מים מתוקים ולדווח סוג, מספר פרטים, מיקום, ומידע על קינים. מיזם זה הוא חלק מיוזמה רחבה בשם The 1 Million Turtles השואפת לתעד מיליון צבים במקווי מים מתוקים באוסטרליה. בפלטפורמה ניתן להעלות תמונות ולצפות בתמונות של מנטרים אחרים וכן לראות את התוצאות במפה. המיזם מציע הכשרה מקדימה וכן תמונות ומידע על מינים.

ניטור צפרדעים וקרפדות

תוכנית FrogWatch USA היא פרויקט מדע אזרחי ביוזמת גן החיות אקרון שבאוהיו, ארצות הברית, שמזמין אנשים להכיר את קולות הצפרדעים והקרפדות ולדווח באמצעותם על תצפיות, זאת על מנת שילמדו על אזורים לחים ובתי גידול מימיים בקהילותיהם ויעזרו לשמור על דו-חיים. המעקב מתבצע לאחר שהמתנדבים עוברים הכשרה, במהלך עונת הרביה מאפריל ועד אוגוסט. מעל 16,000 משתתפים תרמו קרוב ל-200 אלף דיווחים בעשרות סניפים שונים של המיזם. שאלות המחקר של המיזם הן: עד כמה מגוונת האוכלוסייה המקומית של צפרדעים וקרפדות? היכן נמצאים מינים נדירים או פולשים? האם יש שינויים ארוכי טווח במגוון המינים, בטווח התפוצה ובזמני הפעילות העונתיים? ועוד. באתר ניתן לבחון את מאגר הנתונים במפה או בטבלה לפי אזור או לפי מין.

ניטור חרקי מים כביואינדיקטורים לאיכות המים

The Riverfly Partnership היא רשת של בעלי עניין באנגליה ובאירלנד (גופי שמירת טבע, גופים ממשלתיים, ארגוני מחקר ונוספים) הפועלים יחד להגנה על גופי מים, הרחבת הידע וההבנה של אוכלוסיות נחלים ושימור בתי גידול. בין היוזמות השונות שלהם, הם מפעילים תוכנית ניטור חרקי מים בנחלים ע”י דייגים מתנדבים או קבוצות עניין. המתנדבים מנטרים נוכחות של שעירי כנף (Trichoptera, דומים לעשים אבל הזחלים שלהם חיים במים), בריומאים (Ephemeroptera, חרקים שרוב הזמן חיים במים) וגדותאים (Plecoptera, חובבי מים). בעקבות ההצלחה פתחו פרוטוקולים נוספים הכוללים יותר חרקים ופרוטוקול לנחלים עירוניים. פרוטוקול הניטור מתואם עם הרשויות להגנה על הסביבה והוא נערך במטרה לבדוק את איכות הנחלים בתדירות גבוהה מהדיגום שנערך ע”י הרשויות. המתנדבים נדרשים ליום הכשרה ונעזרים במשאבי הדרכה באתר, כמו למשל סרטון עם הנחיות לביצוע הדיגום, מידע על מינים ועוד. דיווח הנתונים והצגתם אפשריים באתר החל מ-2014. לאחר שהמידע נבדק ומאומת הוא מועבר לרשויות הרלוונטיות להמשך פעולה. המתנדבים מקבלים משוב ועדכון לגבי מה שנעשה. המידע מוצג במפות, גרפים או טבלאות פתוחות.

ניטור נדידת צלופחים בתמזה

כל שנה בין מרץ ליוני מתקיים מיזם מדע אזרחי לניטור נדידה של צלופחים באתרים נבחרים לאורך נהר התמזה. הצלופח האירופי שגשג בעבר בנהרות, אבל משנות ה-80 האוכלוסייה שלו דעכה והוא מוגדר בסכנת הכחדה. ב-2005 החל מחקר מדעי אודות הצלופחים המשלב מתנדבים שפועלים בבדיקת מלכודות, מדידה ושחרור הצלופחים. כתוצאה מהמחקר פורסם כלי להערכת חסמים בנחלים המשפיעים על הצלופחים והוכנה תוכנית ממשק לתמזה. בנוסף נערך ניטור דגים. כל המתנדבים מקבלים הכשרה וציוד. המחקרים נערכים בשיתוף מכוני מחקר ואוניברסיטאות.

ניטור מינים פולשים בנחלים

ניטור מינים פולשים מתייחס לתיעוד ומעקב אחר מיני חי או צומח המוגדרים כמינים פולשים (מינים שהופצו בעקבות פעילות האדם לאזור שמחוץ לתחום תפוצתם הטבעית, ואוכלוסייתם שם מתרבה ומתפשטת). מינים פולשים יכולים לגרום להכחדה של מינים מקומיים, לשנות את המאזן האקולוגי ולגרום נזקים כלכליים. מניעה היא האסטרטגיה הזולה והמועדפת לטיפול בבעיה ואפשרית ע”י בקרות גבול נוקשות והחלפת מידע ברמות אזוריות, לאומיות ובינלאומיות. לאחר שהמינים הפולשים התבססו, השמדתם היא הטיפול היעיל ביותר, אולם כדי לכסות אזורים גדולים נדרשים תיאום ומימון מרכזי. אם השמדה אינה אפשרית, יש לנקוט באמצעי סגר ובקרה ארוכי טווח כדי לעצור את התפשטות המינים הפולשים. הניטור של מינים אלו חיוני לשם טיפול והסרת המינים הפולשים כמו גם על מנת לבחון את האפקטיביות של הטיפול ולדעת עד כמה המין מתאושש או נעלם מבית הגידול.יש לא מעט מיזמים ייעודיים לניטור מינים פולשים, כמו InvaPlant – מיזם לניטור מיני צומח פולשים בספרד, Groupe Espèces invasives de la Réunion (GEIR) – ניטור מינים פולשים באי ראוניון, LIFE Alien Species Awareness Program (ASAP) – מיזם באיטליה, Tracking Invasive Alien Species (TrIAS) בבלגיה ונוספים, אולם בדוגמאות הבאות נתמקד במינים פולשים בנחלים ובמקווי מים בלבד.

מינים פולשים בתמזה

מיזם מדע אזרחי ארוך טווח מנטר מינים פולשים בנהר התמזה שבלונדון. משנת 2006 נערך סקר שנתי במהלך נובמבר (אז מורם סכר מקומי ונוצר שפל במפלס המים)’ בו מתבקשים המדווחים לדווח על 4 מינים בקרקעית הנהר:

• Chinese mitten crab (Eriocheir sinensis) – סרטן כפפות: סרטן שקיבל את שמו בשל צורת צבתותיו הדומות לכפפות.
• Asian clam (Corbicula fluminea) – צדפת אסיה: צדפה קטנה המתפשטת ביעילות, מסוגלת לשרוד בתנאים קשים ולגרום נזק לתשתיות.
• Zebra mussel (Dreissena polymorpha) – צדפת זברה: צדפה בעלת פסים דמויי זברה, שנוטה להיצמד למשטחים קשים ולגרום נזקים לתשתיות מימיות.
• Quagga mussel (Dreissena rostiformis bugensis) – צדפת קוואגה: קרובת משפחה של צדפת הזברה, אך בעלת צבעים כהים יותר וצורה מעוגלת יותר. גם היא גורמת לנזקים דומים.

נלחמים במינים הפולשים בחצי האי האיברי

מיזם אירופי בשם LIFE INVASAQUA התבצע בין השנים 2018-2023 במטרה להתמודד עם בעיית המינים הפולשים במערכות אקולוגיות מימיות בחצי האי האיברי (חצי אי בדרום-מערב אירופה שבשטחו שוכנות ספרד, פורטוגל, אנדורה וגיברלטר), במימון תוכנית LIFE של האיחוד האירופי. המיזם שאף להגביר את המודעות בקרב הציבור הרחב ובעלי עניין לבעיית המינים הפולשים במים מתוקים ובשפכי נהרות, לפתח כלים להתרעה מוקדמת ותגובה מהירה למינים פולשים חדשים ולקדם שיתוף פעולה בין גורמים שונים כדי להחליף ידע על פתרונות סביבתיים מוצלחים וליישם את התקנות האירופיות בנושא מינים פולשים.

במסגרת המיזם נבנו רשימות עדכניות של מינים פולשים אקווטיים, נוצרו מדריכי מידע וחומרי הסברה והוקמו פלטפורמות מקוונות כמו IBERMIS והאפליקציה (EASIN (European Alien Species Information Network. נערכו קורסים וסדנאות להכשרת גורמים שונים, החל מאנשי מקצוע ועד לציבור הרחב, ועודדו את השתתפות הציבור בפעילויות ניטור ובהפצת מידע.כחלק מהמיזם נעשו גם פעולות מעשיות בשטח. למשל בנהר אובגואה, ספרד השתמשו בסכר נייד כדי למנוע התפשטות של דג השפמנון האירופי (מין פולש) שמהווה איום על מינים מקומיים כמו הטרוטה. הסכר הנייד הותקן בנהר כדי למנוע את מעבר הדגים כלפי מעלה הזרם. הסכר הוכח כיעיל במניעת מעברם של הדגים הצעירים, אך לא הצליח למנוע את מעברם של הדגים הבוגרים יותר. למרות זאת, נצפתה ירידה באוכלוסיית דג השפמנון מתחת לסכר, ככל הנראה בשל תחרות על מזון. דוגמה נוספת היא הפעולה למניעת התפשטות צדפת הזברה, מין פולש שמהווה איום סביבתי וכלכלי חמור. צדפות הזברה גורמות נזק רב למערכות אקולוגיות מימיות, הן תוקפות תשתיות הידראוליות ומגדילות את עלויות תחזוקתן. ההתפשטות של הצדפות גורמת נזק משמעותי לחקלאות, לדייג ולתיירות. הצדפה התגלתה לראשונה במאגר בספרד בשנת 2001. הרשויות הספרדיות יזמו פעולות מהירות כדי למנוע את התפשטות הצדפה: הורדת מפלס המים במאגר, שגרמה להתייבשות חלק מהצדפות והקלה על הסרת האחרות; ביצוע בדיקות קבועות במאגר ובסביבה הקרובה כדי לזהות ולסלק את הצדפות; מתן הנחיות לציבור הדייגים ולמשתמשים אחרים במים על חשיבות ניקוי ציוד הדיג וחפצים אחרים כדי למנוע את התפשטות הצדפות; הטלת איסורים על פעילויות מסוימות, כמו ניווט באזורים מסוימים כדי למנוע את התפשטות הצדפות.

ניטור וטיפול באמברוזיה

מיזם מדע אזרחי בגרמניה – Ambrosia Scout – מבקש את עזרת הציבור לדווח על תצפיות בצמח הפולש אמברוזיה, כמו גם מציע הנחיות כיצד להסיר אותו (מהשורש ולא בזמן הפריחה על מנת להימנע מהפצת זרעים) ומזמין את הציבור לפעולות מרוכזות. האמברוזיה (Ragweed) הוא צמח ממשפחת המורכבים. בישראל יש חמישה מינים, מתוכם ארבעה הם מינים זרים שמקורם בארצות הברית כנראה. ממינים זרים הפכו מיני האמברוזיה לפולשים, התפשטו מגדות הנחלים לשטחים חקלאיים והפכו לסכנה ממשית לצומח של מישור החוף. גם באירופה חלה התפשטות מואצת של המין בשל שינויי האקלים, סחר בינלאומי (למשל של מזון לציפורים), תנועת כלי רכב ותיירות. הצמח מהווה גם סכנה בריאותית משמעותית, שכן אפילו כמויות מזעריות של אבקת הפרחים שלו עלולות לגרום לתגובות אלרגיות חמורות אצל אנשים רגישים. הצמח יכול להגיע לגובה של עד 2 מטרים אך גובהו משתנה בהתאם לתנאי הסביבה, והוא מתפשט במהירות משום שצמח בודד יכול לייצר אלפי זרעים, שיכולים לשרוד בקרקע במשך עשרות שנים.

גם בבלגיה רתמו את המדע האזרחי לטיפול באמברוזיה. בכל שנה מאז החל הפרויקט בשנת 2020 התקבלו דיווחים על כ-20 אתרים שבהם נצפו אוכלוסיות חדשות של הצמח, ואתרים אלו טופלו. תיאור הפרויקט מפורט בהרצאה שבסרטון. גם בצרפת כבר ב-2011 הושק סקר בנושא האמברוזיה בקרב בוטנאים והציבור הרחב ואתר בשם The Ragweed Observatory מרכז מידע כללי על הנושא בארצות השונות.

ניטור וטיפול בחורפן האמריקאי בסקוטלנד

בסקוטלנד פועל מיזם ייעודי לניטור מינים פולשים לאורך נחלים ומקווי מים בשם The Scottish Invasive Species Initiative (SISI) הכולל מספר פרויקטים. אחד מהם הוא The Mink Control Project, העוקב אחר פלישת המין חורפן אמריקאי (יונק ממשפחת הסמוריים החי באזורי מים שונים בצפון אמריקה) באמצעות מלכודת עקבות צפה, ומזמין את המתנדבים שעברו הסמכה לכך ללכוד אותם. הפרויקט התחיל ב-2018 ומאז הוצבו 650 רפסודות ומלכודות (ראו מפה) שמטופלות ע”י 350 מתנדבים. במהלך שלוש שנים (עד סוף 2020) נלכדו 371 חורפנים מ-172 מיקומים שונים. כמו כן ניתן לדווח על תצפית בחורפן האמריקאי בטופס ייעודי.

מלכודת עקבות (ימין) ומפת מלכודות (שמאל). מקור: אתר המיזם

זיהוי גורמים סביבתיים ותנאי שטח שמשפיעים על נוכחותם והתפשטותם של צמחים פולשים

מיזם מדע אזרחי בהובלת המרכז לשימור מוהונק (Mohonk Preserve) בניו יורק, התמקד במעקב אחרי צמחייה פולשת באזור המים (גדות נחלים) של אגן ההדסון בשנים 2017-2019. מתנדבים מהקהילה המקומית ביצעו סקרי שטח ב-20 אתרים לאורך אזור החיץ של נהר ההדסון, כדי לאתר עשרה מיני צמחים פולשים. הם ביצעו 329 דיגומים בתקופת הפרויקט. בכל אתר המתנדבים בחנו את השטח סביב נקודה מסומנת וביצעו הערכה של נוכחות עשרת המינים הפולשים. כל מין תועד לפי רמת צפיפות: “ללא”, “דליל”, “בינוני” ו”צפוף”. בנוסף המתנדבים השתמשו במד-צפיפות כדי להעריך את כיסוי הצמחים הנותנים צל לאורך גדות הנחל. הדיגומים בוצעו בממוצע 12 פעמים בשנה בכל אתר. המתנדבים הוכשרו על ידי אנשי צוות המרכז, השתמשו בציוד מתאים לבדיקת הצמחייה ולמדידת כיסוי הצל באתרי הדגימה, ואיכות הנתונים נבדקה על ידי מומחים.

בזכות המיזם נמצא שהמינים הפולשים נוטים להופיע באזורים נמוכים ומופרעים, ובעיקר באזורים קרובים לכבישים, כשבאתרים עם אחוז גבוה של יערות בסביבתם נצפו פחות מינים פולשים. הנתונים שנאספו שימשו לפיתוח תוכנית לניהול הסביבה ואזור החיץ לאורך מקורות המים באזור, ולהגברת המודעות הציבורית לחשיבות הניטור וההגנה על הסביבה מפני מינים פולשים.

מקור:

Garretson, A., Mohney, S., Cahill, M., Griffin, L., Silarszka, R., Preserve, S. W. C. S. M., … & Long, E. C. (2022). Citizen science and land use data provide insight into the invasive riparian plant composition of the Hudson River Valley watershed. Invasive Plant Science and Management, 15(4), 174-182.‏

ניטור ומעקב אחר שיקום נחלים

בכל פרויקט לשיקום נחלים ושטחי הצפה חשוב לבחון את הצלחתו ולראות באיזו מידה הפרויקט עובד בהרמוניה עם התהליכים הטבעיים של הנחל. ניתן לעשות זאת רק באמצעות הערכת הפרויקט ובחינת התאמות נדרשות. לשם כך יש לשלב ניטור כחלק בלתי נפרד מתהליך השיקום. יש להגדיר מראש מטרות פרויקט ברות מדידה, לבחור אילו נתונים ייאספו וינותחו וכיצד יוכלו להעשיר את מאגר הידע ובחינת הצלחת השיקום.
לעיתים ניטור הפרויקט אינו מיושם, עקב מגבלות כספיות וחוסר במידע לגבי שיטות ניטור מתאימות. אחת הדרכים להקל על מגבלות אלו היא שיתוף פעילי סביבה, תושבים מקומיים ותלמידים באמצעות מיזמי מדע אזרחי. ניתן להיעזר במסמך Practical River Restoration Appraisal Guidance For Monitoring Options (PRAGMO) אשר מציע סט נהלים לפיתוח תוכנית ניטור מתאימה, בהתבסס על גודל הפרויקט, מורכבותו, רמת הסיכון שבצעדים, סוג הנחל והתקציב הזמין. המדריך כולל גם פרוטוקולים שונים לניטור. 

להלן דוגמאות מרחבי העולם של מיזמי מדע אזרחי הקשורים לשיקום נחלים.

שיקום נחל הרבי (Harvey) באוסטרליה

פרויקט שנערך כחלק ממהלך להפיכת תעלות ניקוז לבתי גידול טבעיים. במסגרת פעולות השיקום הונחו בולי עץ בתוך התעלה כדי לחקות נחל טבעי שבו בולי עצים שנפלו יוצרים תאים של מים קרים יותר המסייעים לחיים האקווטיים לשרוד בימי הקיץ. כמו כן נשתלו יותר מ-15,000 שתילים לאורך הגדות כדי ליצור בית גידול ולספק צל שיסייע בקירור המים. בית הגידול החדש של הנחל צפוי לספק בית לבעלי חיים מקומיים כגון סרטני נהרות, מכרסמים, צבי מים מתוקים, ציפורים וחרקי מים. יוזמי הפרויקט – תאגיד המים ו”אוסטרליה ירוקה” – הזמינו מתנדבים למעקב אחר שיקום הנחל יחד עם חוקרים מאוניברסיטת מרדוק. המתנדבים כוללים אוכלוסיות ילידיות מקומיות, קבוצות נוער ותלמידים, שעקבו אחר מיני דגים, סרטנים וצומח. לאחר שלוש שנים של מחקר גילו שחלה עלייה של מספר חסרי החוליות באתרים המשוקמים בהשוואה לאזורי ביקורת. מספר המינים עלה מ-22 מינים במקור ל-39 מינים וזו עדות להשתקמות הנחל. עוד מידע בדף הפייסבוק של הפרויקט.

שיקום נחל מרצנגו באיטליה

פרויקט שיקום שבו בוצעו פעולות להגנה על צמחיית הנחל, הרחבת ערוצים, יצירת בתי גידול טבעיים ושיקום של ביצות. השיקום התבצע בעזרת שיטות שונות מבוססות טבע, בהן הגנה ושתילה מחדש של צמחיית גדות, הרחבה ועיצוב מחדש של תעלות הנחל ושיקום בתי גידול טבעיים. בתהליך זה נעשה שימוש במתודולוגיית עיצוב משותף (co-design) עם תושבים, בארבע סדנאות בהן השתתפו 45 תושבים. בסדנאות הם מיפו ותיעדפו את הבעיות של הנחל על מנת לבחון מה לנטר. בתהליך זה הוחלט שאיכות המים ואופן השיקום הם הסוגיות המרכזיות וכתוצאה מכך בוצעו ניטור של איכות המים, כולל בדיקות שטח ומעבדה לזיהומים בקטריאליים, וניטור צמחיית גדות וצמחיית המים. 

במסגרת המדע האזרחי השתתפו תלמידים ותושבים בתהליך הניטור והמחקר. כ-50 תושבים השתתפו לפחות באירוע אחד, בהם כ-10 תושבים היו פעילים בניטור והשתתפו גם בליווי של כ-600 תלמידים ומורים. הם אספו נתונים על איכות המים, כולל ניטריטים, פוספטים ועכירות המים, וכן מידע על צמחיית גדות. מטרת האיסוף הייתה לבחון את יעילות פרויקטי השיקום ולתמוך בקבלת החלטות עתידיות.
פרויקט זה היה חלק ממערך מחקר MICS: Measuring the impact of citizen science שבחן אפקטיביות של מיזמים שונים של מדע אזרחי. במחקר נבחנו פרמטרים הנוגעים להיבטים חברתיים (מידת המעורבות והעשייה של המשתתפים), ממשלתיים (השפעה על מדיניות, התאמה ליעדי הקיימות של האו”ם), כלכליים (יצרנות כלכלית, היתכנות כלכלית בת קיימא של המיזם), סביבתיים (תרומה למודעות סביבתית, טביעת רגל סביבתית של הפרויקט מבחינת משאבים, פליטות גזי חממה וכו’) ומדעיים (תרומה למדע, רב תחומיות של המדע). פרויקט המדע האזרחי של שיקום נחל מרצנגו קיבל ציונים טובים ברוב המדדים בהשוואה לממוצע של כלל המיזמים שנבחנו במחקר.

ניטור חסרי חוליות כמדד לשינויים בעקבות שיקום נחלים

בפרויקט זה, שיטת המחקר של שיקום הנחל התבססה על גישת BACI) Before-After-Control-Impact), המאפשרת השוואה של נתונים שנאספו לפני ואחרי השיקום, תוך שימוש באזורים שעברו את השיקום ובאזורים ללא שינוי. בפרויקט נבחנו שני נחלים במדינת אורגון שבארצות הברית: Rock Creek, אשר עבר עבודות שיקום, ו-Balch Creek ששימש כביקורת. תהליך השיקום ב-Rock Creek כלל מספר פעולות מכניות שנועדו לשפר את סביבת הנחל ולהפוך אותו למתאים יותר לאוכלוסיות מקומיות של דגים ובעלי חיים אחרים: נוספו כ-140 בולי עץ וכ-30 סלעים גדולים כדי לספק מקומות מסתור לדגים, במיוחד לדגי סלמון צעירים, ולשפר את המגוון המבני של הקרקעית; נבנו 18 בריכות לאורך כ-600 מטרים מהנחל על מנת ליצור מקומות עם זרימה איטית, שמאפשרים לדגים לנוח ולהתפתח; ונשתלה צמחייה מקומית לאורך הגדות כדי לייצב את הקרקע, למנוע שחיקה ולתרום לשיפור איכות המים. עוד על השיקום בסרטון.

המיזם התמקד במעקב אחר השפעת השיקום על חברות של חסרי חוליות, באמצעות איסוף נתונים על ידי תלמידי תיכון בהנחיית מדענים מהאוניברסיטה. התלמידים אספו דגימות באביב ובסתיו בעזרת רשתות באזורים רדודים בנחלים. הם השתמשו בשיטה אקראית ולא קטלנית כדי לאסוף דגימות מגוף המים ומהמצע שבקרקעית הנחל. את בעלי החיים במים זיהו התלמידים עד לרמת המשפחה, והזיהויים אושרו בשטח על ידי טקסונום מנוסה. התלמידים אספו בממוצע כ-575 פרטים לאירוע דגימה.

פעולות השיקום גרמו להפרעות בגלל הפעולות המכניות וכן ירידה באיכות המים. נתוני הדיגום מעידים על שינויים זמניים באוכלוסיות, כך למשל זבובאים התפשטו במים ואילו חרקי מים אחרים, בעיקר מינים רגישים להפרעות, פחתו זמנית אחרי השיקום. המערכת האקולוגית חזרה יחסית מהר למצבה הקודם, ממצא שמצביע על התאוששות לאחר ההפרעה שנגרמה – תוך כשנה-שנתיים לאחר סיום העבודות בנחל חזרה אוכלוסיית חסרי החוליות ב-Rock Creek לרמות דומות לאלו שנצפו בנחל הביקורת Balch Creek.

מקורות:

Edwards, P. M., Shaloum, G., & Bedell, D. (2018). A unique role for citizen science in ecological restoration: a case study in streams. Restoration Ecology, 26(1), 29-35.‏

Rock Creek Restoration, Oregon Watershed Enhancement Board

שיקום נחל אלווה (Elwha River) בוושינגטון, בארה”ב

כחלק מהשיקום של הנחל, הוסרו שני סכרים אשר פגעו בזרימה הטבעית של הנחל ומנעו נדידה של דגים. פרויקט השיקום כלל גם פעולות לשיקום בתי גידול, שיקום זרימת הסדימנט וביצוע ניטור קהילתי למעקב אחר התאוששות המערכת האקולוגית של הנחל.במסגרת מדע אזרחי, הקהילה המקומית ובפרט תושבים בעלי ידע מקומי כמו שבט הקלאלם התחתון (Lower Elwha Klallam), וכן סטודנטים, תלמידי תיכון ויסודי, תושבים ומתנדבים השתתפו בניטור שוטף וארוך-טווח. המעורבות נעשתה בשיתוף עם ארגונים מקומיים ונתמכה בשיתופי פעולה להנגשת הכלים וההכשרה. המשתתפים אספו נתונים על הביולוגיה של הדגים, זרימת סדימנט ואיכות בתי הגידול, במטרה לעקוב אחר השפעות השיקום ולבחון את התאוששות המערכת האקולוגית. כמה עשרות מיזמים שונים של מדע אזרחי התקיימו בשלבים שונים של הפרויקט – לפני הסרת הסכרים, במהלכה ובעקבותיה. ביניהם: ניטור דגים בקרבת הגדות; איסוף נתונים של מאפיינים ביוטיים, פיזיים וכימיים של למעלה מ-40 אתרים באגני הניקוז של אלווה וקווינולט – המתנדבים סייעו בהזנת נתונים, ניהול מסדי נתונים, עיבוד דוגמאות, ניתוח נתונים והכנת כתב עת; מחקר של תלמידים על היבטים מדעיים ותרבותיים של פרויקט שיקום נהר אלווה; ניטור משקעים מימיים; ניטור צמחייה, ועוד (מידע מפורט בטבלה 1 במאמר).

כחלק מהמיזם נערך מיפוי של אתגרים ופתרונות:

אתגר	פתרון	דוגמאות
צורך במשתתפים מיומנים מאוד	הסתייעות ברשת של מדענים וקהילה מקומית מעוניינת למציאת שותפים או לטיפול בהכשרה	מתנדבים לדגימת צמחייה נמצאו באמצעות מתנדבים מפרויקט אחר צוות של סקר צוללנים התחבר לארגון ReefCheck באמצעות צוות החוקרים
חששות בטיחותיים	התאמת משימות וחלוקתן בין המשתתפים לצמצום לקיחת סיכונים מתן יותר זמן להכשרה	טיפול ביונקים קטנים כרוך בסיכון נשיכה, אבל מתנדבים יכולים לפתות ולהציב מלכודות ללא מגע ישיר תלמידים יכולים לדגום איזוטופים יציבים בקצה המים בעוד המורים יכולים לרדת רחוק יותר לתוך הנהר
אחריות ובירוקרטיה	עבודה עם צוותי חינוך והסברה של רשויות ממשלתיות או ארגוני סביבה כדי לייעל את התהליך ולהשתמש במנגנונים בירוקרטיים קיימים יצירת שיטה למעקב אחר זמינות המתנדבים, תעודותיהם וחתימתם על הסכם וויתור אחריות	צוות ניטור של מיזם Freshwater foodweb עבד על פישוט תהליך קליטת מתנדבים צוות ניטור דגי דגים בקרבת החוף יצר טופס Google וגליון אלקטרוני כדי לעזור במעקב אחר לוגיסטיקת המתנדבים
נגישות לאתרים וציוד	ספריית הלוואות של כלים פיצול הפרויקט בין קבוצות של מתנדבים עם יכולות שונות כאשר אתר הדייג סגור, בניית/הרחבת קשרים עם דייגים	צוות ניטור של Freshwater foodweb פיתח ספריית הלוואות של מגפי מים וציוד אחר מדי טמפרטורה מחולקים בין המתנדבים במקומות שונים
מעורבות מתנדבים מתמשכת	מעורבות מתנדבים באיסוף נתונים שיתוף נתונים שנאספו עם מתנדבים תזמון גמיש כדי לספק הזדמנויות למתנדבים עם לוחות זמנים פחות גמישים בניית מערכות יחסים הדדיות משמעותיות	בניית קשרים בין מדענים לדייגים מקומיים, כולל חברי שבט בנייה ופרסום אירועים של מאמץ איסוף נתונים אינטנסיבי, כמו “היום הגדול של אלווה” עבור תצפיות eBird הסתייעות במתנדבים להסרת תמונות ריקות מנתוני מצלמות מעקב לפני העיבוד כדוגמה לפעילות גמישה פורטל נתונים שפותח עבור מתנדבים כדי לגשת לנתונים שנאספו
ניהול נתונים וניתוח	סטודנטים שעובדים עם מורים יכולים לעזור בבקרת איכות הנתונים וניהול שלהם מתמחה ייעודי יכול לעזור בבקרת איכות הנתונים וניהול שלהם סיוע טכני בהערכת כלים ואפליקציות לאיסוף נתונים ואחסון נתונים	ארגון בשם NatureBridge ומוסדות השכלה לתואר ראשון (למשל, אוניברסיטת וושינגטון) הצמידו מורים מנוסים לתלמידים ארגון ScienceScape שכר מתמחה כדי לעזור לתאם ולרכז את איסוף הנתונים בפרויקטי הניטור בנחל אלווה שותפים באוניברסיטת קליפורניה בדייוויס עזרו להעריך כלים לניתוח תמונות עבור תמונות רחפן או ניתוח גודל גרגר
מימון נדרש	רשת שותפים ממגזרים שונים (למשל, מוסד אקדמי עם ארגון ללא כוונות רווח)	ארגון בשם ReefCheck בירר עם שותפים שונים כדי לאתר מקורות מימון שונים עבור סקר צלילה

מקורות:

Eitzel, M. V., Morley, S., Behymer, C., Meyer, R., Kagley, A., Ballard, H., … & Blackie, B. (2023). Community and citizen science on the elwha river: past, present, and future.‏

Eitzel, M. V., Meyer, R., Morley, S., Miller, I., Shafroth, P. B., Behymer, C., … & Ballard, H. (2023). Lessons learned from community and citizen science monitoring on the Elwha River restoration project. Frontiers in Ecology and Evolution, 11, 1216080.‏

מדע אזרחי בפרויקט שיקום נחל ציפורי בגליל

שיקום נחל ציפורי הוא מיזם לאומי שתחילתו בשנת 2020 והוא כולל מרכיבים שונים כמו ניהול שותפויות, מעורבות קהילה, תכנון אינטגרטיבי, שיפור איכות המים, שיקום צומח ועוד. בין המרכיבים השונים גם מספר מיזמים של מדע אזרחי שמטרתם לבחון את תוצאות פרויקט השיקום ותהליכים שונים לאורך הנחל. את מיזמי המדע האזרחי מלווה צוות רחב של חוקרים ואקולוגים. בין המיזמים:

• ניטור מיני צומח פולשים ומינים נדירים לאורך הנחל – מאז 2023 מתנדבים סוקרים את גדות הנחל ומדווחים בטופס ייעודי במערכת GIS תצפיות במינים פולשים, בפרט לאחר שנעשו פעולות לטיפול במינים הפולשים הללו (למשל צחר כחלחל, פרתניון אפיל, אמברוזיה מכונסת, מיני דטורה) ובמיני צומח נדירים (למשל אירוס הביצה, ארכובית הגליל, בוצין הגליל, מיני חומעה, מיני עפעפית). יש לציין שהמתנדבים לא אוספים תצפיות במינים פולשים נפוצים כמו לכיד נחלים וקיקיון מצוי משום שאין לגביהם טיפול עקב הנוכחות הגדולה שלהם.

מיזמי מדע אזרחי נוספים המתוכננים בעתיד לבחינת השלכות פרויקט השיקום בנחל ציפורי: בדיקת לחות בקרקע בעזרת מדי לחות שיבדקו עד כמה יש חידור (חלחול) מים לשכבות הקרקע ובאיזה אופן זה משפיע על התפתחות צמחים בגדות הנחל; ניטור חסרי חוליות לפני ואחרי מעברי מים מבטון על מנת לבחון את ההשפעה שלהם על המגוון הביולוגי; דיווח על מיקום עדרי בקר בנחל, ועוד. פעילות המדע האזרחי כוללת פעילים מהחברה היהודית והערבית ומשלבת גם פעילות של בתי ספר ומורים. הפעילות מתרחשת בזכות רשת של שיתופי פעולה של רשות הניקוז והנחלים קישון, הרשויות המקומיות, בתי ספר, מדענים מהאוניברסיטה, אקולוגים המלווים את פרויקט השיקום, משרדי ממשלה כמו משרד החקלאות ונוספים.

ניטור צומח לאחר שיקום נחל

מכון דש”א היושב במוזיאון הטבע ע”ש שטיינהרדט באוניברסיטת תל אביב עוסק באיסוף וניתוח של מידע על שטחים פתוחים ובגיבוש עקרונות, מדיניות וכלים לשמירתם וכן מהווה מרכז ידע לשיקום נחלים. המכון פיתח פרוטוקול מודולרי לניטור צומח ומעקב אחר מבנה הנחל המיועד לקטעי נחל שעברו שיקום צומח. הפרוטוקול בוצע עד כה ע”י אנשי מקצוע במספר נחלים (תבור, שורק, שפירים, ציפורי ותעלות הירדן) וכעת מוזמנות רשויות וקהילות לבצע גרסה פשוטה ומותאמת של הפרוטוקול כיוזמת מדע אזרחי. לשם כך נבנית מערכת לאיסוף נתונים ולצפייה בהם באמצעות טופס מבוסס GIS. מערכת הנתונים תאפשר ייצוא של המידע ושאילתות, כמו גם בחינת מדדי הצלחה בהשוואה לתקופה קודמת או לנתונים שנאספו מקטעי ביקורת שלא עברו שיקום.

ניטור צמחייה בנחלים

איסוף נתונים אודות הצמחייה הגדלה לאורך הנחלים במסגרת מדע אזרחי נפוץ בעיקר בהקשרים הבאים:

1. מעקב אחר מינים פולשים – ראו דוגמאות לעיל כמו מיזם Invasive Plant Project בסקוטלנד או ניטור צמח האמברוזיה.
2. מעקב אחר שינויים בצמחייה לאורך זמן, אם כתוצאה מהפרעה (שריפה, כיסוח צומח גדות) או בעקבות שיקום נחל – למשל ניטור צומח לאחר שיקום נחל של מכון דש”א המתואר לעיל.
3. מעקב אחר מינים נדירים – למשל הדוגמה הבאה מאיטליה.

ניטור מינים נדירים בבתי גידול לחים באיטליה

מיזם מדע אזרחי בשמורת הטבע Ansa e Valli del Mincio שבצפון איטליה נערך במהלך עשר שנים (2003-2012) והתמקד במעקב אחר מיני צמחים אופייניים לבתי גידול לחים, כולל שני מינים נדירים מקומיים – Trapa natans ו-Nymphaea alba (נימפאה לבנה), ומין פולש עיקרי אחד – Nelumbo nucifera (לוטוס קדוש) שנבדק במיוחד בשל היותו מין פולש המשפיע על המינים המקומיים ומרחיק אותם מהשטחים הלחים. השטח הנחקר הוא אזור רווי מים של נחל Mincio עם ערכי טבע ייחודיים וצמחייה מגוונת, אך גם רגיש לשינויים בשל קרבתו לאזורים עירוניים ובשל לחצי תיירות. שטחי המים מאופיינים בצמחייה צפופה במים רדודים.

המתנדבים במיזם היו אנשי עמותות מקומיות לשימור הסביבה, והם נעזרו במומחים כדי לאסוף את הנתונים ולדווח אותם על גבי מפות טופוגרפיות. הפעילות כללה כ-15 ימי עבודה בכל שנה, בהם המתנדבים העריכו את כיסוי השטח של כל מין בסיוע סירות מדידה וכלי שרטוט. הסקרים נערכו בחודשי הקיץ כאשר הצמחים נמצאים בשיא הצמיחה. כל שטח בו כיסוי הצמח היה 40% או יותר תועד. המדידה נעשתה באמצעות הערכה חזותית מהסירה, והמתנדבים כתבו את אורך ורוחב השטח המכוסה בכל מין. בסיום כל עונה הנתונים עברו דיגיטציה ועיבוד גיאוגרפי. התוצאות העלו שאחד המינים (Trapa natans) התמעט משמעותית בשנים שנבחנו, בעיקר בשל תחרות עם הלוטוס הפולש, בעוד שהמין השני (Nymphaea alba) הראה מגמת עלייה מתונה, אך צמח בשטחים מוגבלים יחסית. המין הפולש השתלט על חלקים נרחבים באזור ונצפה כי הוא מהווה אתגר אקולוגי לצמחי המים המקומיים.

ניטור איכות מים

בריאות נחלים נמדדת במספר פרמטרים, ואחד המרכזיים מביניהם הוא איכות המים. איכות המים משקפת את המצב הכללי של הנחל ומשפיעה על המגוון הביולוגי החי בו. על ידי ניטור איכות המים ניתן לזהות שינויים סביבתיים, זיהום והשפעות של פעילות אנושית על המערכת האקולוגית. מעקב אחר איכות המים עוזר להגן על המגוון הביולוגי הייחודי של הנחלים ולמנוע הכחדה של מינים. יתרה מכך, מים מזוהמים עלולים להוות סכנה לבריאות הציבור. על ידי מעקב אחר איכות המים, ניתן לזהות מקורות זיהום פוטנציאליים ולנקוט בצעדים למניעת התפרצות מחלות, בפרט כאשר הנחלים משמשים מקורות מים לשתייה, השקיה או רחצה. מידע על איכות המים יכול לשמש מקבלי החלטות לפיתוח מדיניות סביבתית, תכנון שימושי קרקע והקצאת משאבים לשמירה על הסביבה.

המעקב אחר איכות המים בישראל חשוב במיוחד – נחלי ישראל הם משאב טבע יקר והם מציעים מגוון שירותי מערכת אקולוגית, כגון אספקת מים, טיהור מים, בקרת שיטפונות, פנאי ונופש. למרות זאת הנחלים סובלים מלחץ אנושי רב, כגון זיהום ממקורות נקודתיים ומפוזרים, ניצול יתר של המים והרס בתי גידול, לצד שינוי האקלים. שינוי האקלים מהווה איום נוסף על איכות המים בנחלים בישראל, על ידי שינויים במשטר המשקעים, עליית הטמפרטורות ועלייה בתדירות אירועי קיצון.

ישנן מספר גישות למדידת איכות המים:
מדידות פיזיקליות – טמפרטורה, מוליכות חשמלית, עכירות.
מדידות כימיות – ריכוז חומרי מזון (חנקן, זרחן), מתכות כבדות, חומרי הדברה וחומרים אורגניים.
מדידות ביולוגיות – נוכחות או היעדרות של מינים ביולוגיים רגישים לזיהום (כגון אצות, חסרי חוליות ודגים), נוכחות חיידקים ומזהמים.

פרמטרים

להלן מידע על כל פרמטר, משמעותו ואופן המדידה שלו.

פרמטרים פיזיקליים

טמפרטורה

טמפרטורת המים היא פרמטר המשפיע על מיני חיים שונים בנחל, על ריכוז החמצן המומס במים ועל קצב תהליכים כימיים וביולוגיים במים. נמדדת מדידה ישירה באמצעות מדחום (Thermometer) או חיישן טמפרטורה טבול במים. הטמפרטורה מושפעת משלל גורמים חיצוניים (מזג אוויר אטמוספרי, שעה ביממה, צל או חשיפה לשמש) ופנימיים (עומק, מהירות הזרימה, נוכחות צמחייה טבולה, אפילו אופי תשתית מסוים).

עכירות המים (Turbidity)

עכירות מעידה על כמות החלקיקים המרחפים במים. עכירות גבוהה יכולה להשפיע על חדירת אור ועל קיום אורגניזמים כמו אצות. ככל שצפיפות החלקיקים גבוהה העכירות עולה, ובמקביל יורדת מידת חדירות המים לאור. האור נחוץ לגדילה של מגוון אורגניזמים. רמת העכירות מושפעת מאופי התשתית, מכמות הסחף המגיעה עם מי הגשם, ממהירות הזרימה וגם מכמות האצות החד-תאיות והחיידקים המרחפים במים. העכירות נמדדת ידנית בשטח באמצעות סקי דיסק (בשיטה זו מורידים דיסק צבוע בשחור-לבן בעזרת חוט עם סרט מדידה למים. תוך כדי הורדת החוט מודדים את העומק עד שהדיסק נעלם מהעין בגלל העכירות. עומק זה הוא מידת העכירות בס”מ) או באמצעות חיישן אשר מודד את עכירות המים על ידי העברת קרן אור דרך דגימת מים ובחינת הפיזור שלה. החיישן מודד את העכירות ביחידות NTU (Nephelometric Turbidity Units).

מוליכות חשמלית (Conductivity)

מוליכות חשמלית במים היא מדד ליכולת של המים להוליך זרם חשמלי. המוליכות נקבעת לפי כמות היונים המומסים במים (יוני נתרן, כלור, סידן, מגנזיום ועוד) ולכן היא אינדיקציה לריכוז מלחים מומסים במים. ככל שריכוז היונים גבוה יותר, כך המוליכות החשמלית של המים גבוהה יותר. מוליכות חשמלית נמדדת בדרך כלל במיקרוסימנס לסנטימטר (µS/cm). המוליכות מושפעת מהסביבה הטבעית כגון הגיאולוגיה ותנאי מזג אוויר, ומהשפעות אנתרופוגניות כגון שפכים בנחל וזליגת חומרי הדברה מחקלאות. מכיוון שברוב הנחלים המליחות בדרך כלל נמוכה יחסית, מוליכות גבוהה מעידה על מליחות גבוהה שיכולה לפגוע באורגניזמים שונים בנחל. מד מוליכות מודד את כמות הזרם החשמלי או המוליכות בנוזל. המדידה מתבצעת על ידי העברת זרם חשמלי במים ובחינת התנגדותם. מוליכות חשמלית מושפעת מאוד מהטמפרטורה, ולכן מכשירי המדידה לעיתים כוללים חיישן טמפרטורה להתאמה אוטומטית. לצורכי השוואה ומעקב נהוג לתעד את המוליכות החשמלית המתוקנת למצב של 25 מעלות צלזיוס, שרוב המכשירים מסוגלים כיום להציג. ניתן לבדוק מוליכות ע”י מכשיר נייד בשדה כמו חיישן מסוג אחד או אחר, או בבדיקת מעבדה.

פרמטרים כימיים

ערך הגבה (pH)

מדד לחומציות או בסיסיות המים. ערכי pH נמוכים (מתחת ל-7) מצביעים על חומציות וערכים גבוהים (מעל 7) על בסיסיות. רמת ה-pH יכולה להגביל את ההתפתחות של אורגניזמים, כשלכל אורגניזם יש טווח מיטבי (צר או רחב) שבו הוא ישגשג. כמו כן היא מהווה מדד מלווה טוב לבדיקות לזיהוי עומס אורגני במים או פריחת אצות. יש לקחת בחשבון שה-pH מושפע מאוד מהגיאולוגיה והקרקע בסביבת הנחל. יש מספר דרכים לבדוק pH בשדה – ע”י נייר לקמוס שמשנה את צבעו בהשוואה ללוח צבעים (בדיקה זולה אבל פחות מדויקת) או ע”י מד טסטר – מכשיר המשתמש באלקטרודות שמזהות את ריכוז יוני המימן במים.

חמצן מומס (Dissolved Oxygen, DO)

לחמצן המומס במים שני מקורות: הוא מפעפע אל המים מהאוויר ונוצר מאצות זעירות או צמחים הפולטים אותולחמצן המומס במים שני מקורות: הוא מפעפע אל המים מהאוויר ונוצר מאצות זעירות או צמחים הפולטים אותו אל המים בתהליך הפוטוסינתזה. כמות החמצן המומסת במים חשובה לקיומם של יצורים חיים במים הצורכים את החמצן בתהליך הנשימה התאית. ריכוז החמצן במים משתנה גם כתלות בטמפרטורת המים – ככל שהמים חמים יותר, כמות החמצן המומס בהם נמוכה יותר. ריכוזים נמוכים של חמצן לאורך היום עשויים להעיד על ריכוז גבוה של חומר אורגני בנחל, שנצרך ע”י חיידקים אווירניים. ככל שהריכוז נמוך יותר במהלך היום, בדגש על שעות הצהריים, זו עדות לזיהום אורגני גדול יותר. ניתן לבדוק חמצן מומס בשטח באמצעות מכשיר הכולל חיישן שמודד את הלחץ החלקי של החמצן במים, ומציג את התוצאה ביחידות מיליגרם לליטר (mg/L) או אחוז רוויה. אפשרות זולה יותר היא שימוש בערכה לבדיקת חמצן מומס-קלורימטרית. שתי בדיקות נוספות הן:

• BOD – צריכת חמצן ביוכימית – מדד עקיף לריכוז חומרים אורגניים קלי פירוק במים שמשפיעים על ריכוז החמצן המומס. בדיקה זו לא מתאימה לשטח אלא רק למעבדה.
• COD – צריכת חמצן כימית – מדד לריכוז כלל החומרים האורגניים במים (קלי פירוק וקשי פירוק). תוצאתו תמיד תהיה גבוהה מריכוז ה-BOD כי הוא כולל גם חומרים אורגניים שחיידקים מתקשים לפרק. ניתן לבדיקה בשטח במכשיר פוטומטר נייד, אך עדיף במעבדה.

חנקות וניטרטים (Nitrates)

חנקן הוא יסוד חיוני לחיים ומצוי בכל החלבונים וחומצות הגרעין ובמולקולות אורגניות חיוניות נוספות. עם זאת, עודף תרכובות חנקניות במים גורם לתהליכים שליליים מסוגים שונים. רמות גבוהות של חנקות עלולות לגרום לזיהום מי שתייה ולנזקים בריאותיים. מקורות החנקן יכולים להיות מהפרשות בע”ח (בקר), הזרמת ביוב או קולחים באיכות נמוכה וחומרי דישון מחקלאות.

• אמוניה (NH₃) – אחת מהתרכובות הרעילות בבתי גידול לחים. תרכובת חנקן ומימן. האמוניה נוצרת באופן טבעי בגוף חי בעת חילוף החומרים של חומצות אמינו ומתהליכי ריקבון בגוף המים. ריכוזי אמוניה גבוהים יכולים להגיע בעיקר מביוב, קולחים באיכות נמוכה ותשטיפים. בתהליך שנקרא ניטריפיקציה, מתרחש חימצון של חנקן ואמוניה כאשר חיידקים הופכים אמוניה לניטריטים ובהמשך לניטראטים.
• ניטריט (NO₂⁻) – תרכובת הנוצרת כתוצאה מפירוק חומרים אורגניים המכילים חנקן, כמו אמוניה (NH₃), על ידי חיידקים בתהליך שנקרא ניטריפיקציה.
• ניטראט (NO₃⁻) – תרכובת הנוצרת כאשר ניטריטים ממשיכים לעבור חמצון בתהליך של ניטריפיקציה, ובו חיידקים מחמצנים את הניטריטים לניטראטים. זהו השלב הסופי בתהליך הניטריפיקציה.

רמת אמוניה, ניטריטים וניטראטים במים נבדקת באמצעות ערכות כימיות המבוססות על ריאגנטים שיוצרים צבע תגובתי עם החנקות. בשטח ניתן להשתמש בניירות (סטיקים) – נייר בדיקה שכאשר נטבל במים יראה שינוי צבע בהתאם לסולם ריכוזים המצורף לערכה. מדידה זו נעשית בצורה פשוטה יחסית, אך פחות מדויקת משיטות מעבדתיות. ניתן להשתמש במכשירי מדידה ניידים כמו מד אמוניה או חיישן ניטראט. במעבדה צבע זה נמדד על ידי מכשיר ספקטרופוטומטר, שמנתח את רמת האור הנספג במים כדי לחשב את ריכוז החנקות.

מתכות כבדות

מתכות כמו עופרת, כספית וקדמיום נחשבות רעילות. נמדדות במעבדה באמצעות שיטות ספקטרוסקופיה אשר מנתחות את פליטת האור או ספיגתו באורכי גל שונים כדי לקבוע את ריכוזי המתכות.

כלור

כלור משמש כחומר חיטוי במערכות לטיפול במים ובבריכות שחייה, ולכן יתכן שיגיע לנחלים דרך נגר עילי (מיכלור משמש כחומר חיטוי במערכות לטיפול במים ובבריכות שחייה, ולכן יתכן שיגיע לנחלים דרך נגר עילי (מי גשמים שמזדהמים במגע עם מקורות כלוריים), פריצות של ביוב או פסולת תעשייתית. כלור משפיע לא רק על אורגניזמים גדולים, אלא גם על אוכלוסיות מיקרוביאליות במים. מיקרואורגניזמים אלה ממלאים תפקיד חיוני במיחזור החומרים, בפירוק חומר אורגני ובשמירה על האיזון האקולוגי בנחלים. הכלור נדיף מאוד, ובריכוזים גבוהים הוא מתנדף מהמים לאוויר ולא ניתן להתעלם מהריח שלו, ובמקרים קיצוניים הוא אף גורם לצריבות בעיניים או בדרכי הנשימה. ניתן למדוד בעזרת ערכות הכוללות ריאגנטים כימיים שמגיבים עם כלור ומשנים את צבע המים, כך שניתן להשוות את הצבע לסולם צבעים בהתאם לריכוזי כלור שונים. זהו פתרון מהיר וזול, אך פחות מדויק משיטות מעבדתיות. עוד אמצעים בשטח הם חיישן כלור עם אלקטרודה או מד דיגיטלי. כמו עם ניטרטים, ניתן למדוד כלור במעבדה בעזרת ספקטרופוטומטר המודד את השינוי בצבע.

זרחן

יסוד חשוב וחיוני לקיום של צמחים בע”ח. מקורות הזרחן יכולים להיות טבעיים (בקרקע, צמחים ובע”ח מתים) או מלאכותיים (הפרשות בע”ח, ביוב, חומרי דישון מחקלאות וכו’). עודף זרחן במים יכול לגרום לאיטרופיקציה (הַעֲתָרָה), תהליך שבו חלה עליה בייצור הראשוני של אצות וצמחי מים עקב עודף נוטריינטים ובעיקר זרחות וחנקות. כלומר, עודף הזרחן גורם לפריחת אצות בנחל ולשרשרת של תהליכים שליליים שפוגעים במערכת האקולוגית. זרחן קיים במים בשתי צורות עיקריות: זרחן אורגני וזרחן אנאורגני (כגון פוספטים). מדידת זרחן נעשית בעזרת ערכות הכוללות ריאגנטים כימיים המגיבים עם זרחן ומשנים את צבע המים. ניתן למדוד באמצעות חיישנים אלקטרוכימיים או ערכות כימיות ניידות פשוטות. במעבדה הבדיקה נעשית באמצעות ספקטרופוטומטר, בו נמדדת כמות האור הנספגת בדגימה. רמת הספיגה של האור מאפשרת לחשב את ריכוז הזרחן במים. התוצאה מוצגת בדרך כלל ביחידות של מיליגרם לליטר (mg/L).

פרמטרים ביולוגיים

מדדי קוליפורמים צואתיים

E. coli הוא חיידק נפוץ מאוד, והוא נמצא בסביבה ובמקורות מים, כמעט תמיד, בריכוזים מאוד נמוכים. כאשר יש זיהום ממקור של צואה (למשל, הפרשות של בקר) או ביוב עולה ריכוזו. כלומר, נוכחות בריכוזים גבוהים של חיידקים כמו Escherichia coli מעידה על זיהום ביולוגי ממקורות צואה. היא נמדדת באמצעות בדיקות מעבדה לאחר לקיחת דגימת מים, העברתה דרך פילטר המפריד חיידקים ואז גידול תרביות במעבדה על מצע גידול סלקטיבי. אחרי תקופת אינקובציה במעבדה, נספרות המושבות של חיידקים קוליפורמים כדי להעריך את רמת הזיהום הביולוגי. התוצאה מדווחת כיחידות קוליפורמיות לכל 100 מ”ל מים (CFU/100 mL).

חיידקים, וירוסים וטפילים

נבדקים לצורך הערכת רמות זיהום ביולוגי העלול להזיק לבריאות. בדומה לבדיקת קוליפורמים צואתיים, המים מודגרים על מצעי גידול ולאחר מספר ימים נספרות המושבות שצמחו. התוצאה מדווחת במספר מושבות לכל 100 מ”ל מים.

לסיכום, חלק מהפרמטרים ניתן לבדוק בשדה בעזרת מכשירים ניידים, כמו pH, חמצן מומס, טמפרטורה ומוליכות. מנגד, פרמטרים כימיים וביולוגיים שהם מורכבים יותר, נבדקים לרוב על ידי איסוף דגימות למעבדות מתקדמות עם ציוד אנליטי מדויק.

לשם בדיקה במעבדות יש לאסוף דגימות מים בבקבוקים סטריליים, מזכוכית או מפלסטיק, לאחסן בקירור ולשלוחלשם בדיקה במעבדות יש לאסוף דגימות מים בבקבוקים סטריליים, מזכוכית או מפלסטיק, לאחסן בקירור ולשלוח למעבדה לבדיקת איכות מים קרובה תוך 24 שעות מזמן איסוף הדגימה. בנחלים יש לדגום בנקודה הסמוכה ככל האפשר למרכז האפיק, או ממקום בו קיימת זרימה מהירה או ערבוליות, כגון אחרי סכר קטן או מפל. יש לאסוף את הדגימה מעומק של 20-30 ס”מ ולמלא את בקבוקון הדגימה עד גובה של כ-2 ס”מ מתחת לשפת הבקבוק (כלומר להשאיר מרווח לאוויר). יש מעבדות המעדיפות למלא את הבקבוקון עד סופו כך שכדאי להתייעץ מראש עם המעבדה שתבצע את הדגימות. לפני נטילת כל דגימה, יש לעטות כפפות חד פעמיות או לחלופין לשטוף או לחטא את הידיים. יש לציין על גבי הדגימה (למשל במדבקה או טוש לא מחיק) את מיקום ותאריך הדיגום. הנחיות נוספות במסמך הנחיות לדיגום מים של משרד הבריאות.

תכנון מיזם ניטור איכות מים

ריבוי הפרמטרים, שיטות המדידה ואמצעי המדידה מחייבים היערכות והתייעצות עם גורמים מקצועיים לפני בחירת פרוטוקול ניטור איכות מים. בעת תכנון מיזם לניטור איכות מים יש להגדיר את מטרות הפרויקט והניטור, למשל: שיפור איכות המים ושימור החי והצומח באזורי המעקב, איתור מקורות זיהום, בחינת השפעות של פעולות בנחל על איכות המים, וכדומה. כדאי שהגדרת מטרות הניטור תהיה מבוססת על עקרונות SMART (ספציפיות – Specific, מדידות – Measurable, ברות השגה – Achievable, רלוונטיות – Relevant ומוגבלות בזמן – Timebound).

לאחר מכן יש לתכנן את אסטרטגיית הניטור – להגדיר את השאלות שהניטור אמור לענות עליהן, לקבוע את סוגי הנתונים הדרושים ולהחליט על שיטות איסוף המידע. גישת ניטור נפוצה היא גישת BACI (לפני-אחרי, בקרה-השפעה) לניטור אתרים, הכוללת איסוף נתוני קו בסיס להשוואה לאורך זמן וכן שימוש באתרי ביקורת להשוואה.
יש להתחשב במשאבים הזמינים, כמו תקציב, כוח אדם, מיומנויות והשותפים הפוטנציאליים. יש לקחת בחשבון עלויות של רכישת ציוד ותחזוקתו, חומרים מתכלים ותמחור בדיקות מעבדה. כמו כן יש להתייחס לשינוע ציוד בין מתנדבים או שינוע דגימות למעבדה, ועוד פרמטרים העלולים להקשות על ניטור איכות מים ע”י מתנדבים.

על אף המורכבות הרבה, יש לא מעט דוגמאות של מיזמי מדע אזרחי בעולם הבוחנים איכות מים. המידע שימושי מאוד בעיקר בערוצי נחלים קטנים שהרשויות לא מנטרות, אך יכולות בזכות המידע שנאסף לנהל את משאבי המים טוב יותר.

אתגרים בניטור איכות מים ע”י מתנדבים

ניטור איכות מים על ידי מתנדבים הוא כלי חשוב לאיסוף מידע סביבתי ושמירה על מקורות מים, אך הוא מציב מספר אתגרים שחשוב להיות מודעים אליהם:

• היעדר מומחיות – מתנדבים רבים אינם בעלי הכשרה מדעית או טכנית בתחום ניטור מים, ולכן נדרש תהליך הכשרה מעמיק. חוסר הכשרה עלול להוביל לשגיאות במדידות או בפרשנות הנתונים. זה עלול להשפיע על הדיוק והאמינות של הנתונים שנאספים.
• ציוד – ערכות ניטור פשוטות וזולות המתאימות לשימוש מתנדבים לא תמיד מדויקות כמו הציוד המעבדתי המקצועי, דבר שעלול להוביל לתוצאות פחות מדויקות. בנוסף, אי כיול מדויק של הציוד או אחזקה לא נכונה עלולים להשפיע על תוצאות המדידות, בעיקר כאשר המתנדבים משתמשים בציוד לאורך זמן רב ללא בדיקות תקופתיות.
• תנאים בשטח – התנאים המשתנים בשטח (גשם, רוחות, שינויי עונות) יכולים להקשות על ביצוע מדידות עקביות ומדויקות. מתנדבים עשויים שלא להיות מוכנים להתמודד עם תנאי סביבה מאתגרים או להבין את השפעתם על תוצאות המדידה.
• אחידות בשיטות הניטור – מתנדבים שונים עשויים לפרש את תוצאות המדידה באופן שונה, דבר שעלול לגרום לבעיות בהשוואת נתונים או באחידות המדידות. ללא פרוטוקול אחיד וברור, המדידות עשויות להשתנות בין המתנדבים.
• מגבלות זמן ויכולת התחייבות – כיוון שהמתנדבים פועלים באופן התנדבותי ולא תמיד יכולים להתחייב לניטור ארוך טווח, יתכן חוסר יציבות בהמשכיות הניטור לאורך זמן. מתנדבים נוטים לפעול בעיקר בעונות נוחות, דבר שעלול להוביל לפערי נתונים בעונות קריטיות אחרות, כגון עונת החורף שבה יש שינויי איכות מים משמעותיים.
• אחסון וניתוח נתונים – איסוף נתונים הוא רק חלק מהתהליך. שמירת הנתונים בצורה מסודרת, אמינה ונגישה היא אתגר חשוב. מתנדבים עשויים להתקשות בארגון והזנת הנתונים לפלטפורמות דיגיטליות אם הנתונים לא נאספים ישירות בפלטפורמה.
• פרשנות מקצועית – פרשנות נכונה של הנתונים דורשת לעיתים הבנה מדעית מעמיקה. מתנדבים עלולים שלא לזהות תופעות חריגות או מגמות שדורשות התערבות מקצועית.

דוגמאות לניטור איכות מים באמצעות מדע אזרחי מרחבי העולם

FreshWater Watch

פרויקט שראשיתו ב-2012, כחלק מארגון Earthwatch Europe, אשר מכשיר ותומך בקהילות ובמתנדבים שאוספים דגימות לבדיקת איכות מים (ומדדים נוספים) ברחבי העולם במטרה לבחון את האיכות של מערכות אקולוגיות מימיות. נכון לסוף 2024 נאספו מעל 40,000 דגימות ויותר מ-18,000 מתנדבים הוכשרו. לפרויקט מטרות ברמה הגלובלית – הבנת הסיבות לירידה באיכות המים במערכות אקולוגיות ואיך ניתן לנהל אותן טוב יותר על מנת להגן עליהן. ברמה המקומית נערך שת”פ עם אוניברסיטאות וארגונים מקומיים במטרה לענות על סוגיות מקומיות, למשל – שינוי ותועלות בעקבות מאמצי שיקום (סינגפור), בחינת מקורות זיהום (שיקגו, מונטריאול) ועוד (מידע על דוגמאות מקומיות). התוצאות של כל דיגום מופיעות במפה ויש גם עיבוד נתונים של ניתוח הדגימות.

פרוטוקול הניטור של FreshWater Watch כולל פרמטרים קבועים ומחייבים, עליהם ניתן להוסיף פרמטרים לפי צרכים מקומיים (כמו pH, טמפרטורה, נוכחות חסרי חוליות או חיידקים וכו’):

פרמטרים אקולוגיים	סוג גוף מים מתוקים שימושי הקרקע בסביבה הקרובה צמחיית הגדה נוכחות של קצף, אצות צפות, פסולת וברק שמנונימקורות זיהום בסביבה הקרובה עדות לשימוש במים (כגון דיג, שחייה) נוכחות וסוגים של בעלי חיים מימייםנוכחות וסוגים של אצות
פרמטרים הידרולוגיים	אומדן זרימת המים אומדן מפלס המים
פרמטרים כימיים	רמת החנקה (0.2 – 10 מ”ג/ליטר) רמת הפוספט (0.02 – 1 מ”ג/ליטר)
פרמטרים נצפים	עכירות/איכות המים (10 – 240 NTU)אומדן של צבע המים

לצורך הניטור כל מתנדב מקבל ערכת בדיקה שמספיקה לשנה וניתנת לחידוש (בתשלום). הערכה כוללת: מבחנה לבדיקת עכירות, כוס לדגימת מים, שפופרות לבדיקות ניטראט (חנקות) ופוספט (זרחות) במים וטבלת צבעים, זוג כפפות. עלות ערכת בדיקה היא 40 אירו ומילוי מחדש – 10 אירו. בחירת מיקום הדיגום באחריות המתנדב ומומלץ להשוות כמה גופי מים. ההמלצה היא לבחור גוף מים שיש בו מים כל השנה. כל מתנדב מתבקש לבצע את הדיגום לפחות ארבע פעמים בשנה ואפשר כמובן יותר. יש לוודא שיש אישור להגיע לגוף המים מבחינת בעלי הקרקע ומנהלי השטח. כל ניטור כולל את השלבים הבאים (הנחיות בסרטון):

• שימוש באפליקציה לתיעוד מיקום ותאריך
• צילומים של הסביבה שמתייחסים לגוף המים ושימושי הקרקע בסביבה, גובה המים ביחס לנקודת ייחוס (גשר, עץ, אבן גדולה), כיסוי צומח גדה, צבע המים, מקורות זיהום נראים לעין
• הערכה ויזואלית של הסביבה ומתן מענה לסדרת שאלות הבוחנות את האלמנטים לעיל
• הערכה של מהירות זרימה ביחס למהירות הליכה
• הערכה של צבע המים ומצב אצות
• בדיקת עכירות המים בעזרת סקי (מבחנת פלסטיק שיש להכניס אליה מים עד שהסקי נעלם)
• בדיקת ניטראט ופוספט ע”י שפופרות בדיקה שמכילות כבר את הריאגנטים הנדרשים

היוזמה פונה לעסקים וחברות שרוצים לשפר את ההשפעה שלהם על מערכות אקולוגיות, אוניברסיטאות ומכוני מחקר, פעילות חינוכית בבתי ספר (כחלק מהפעילות העולמית של EARTHWATCH – מורים מקבלים ערכת בדיקה וגישה לפורטל עם משאבים). הפעילות היא מול מתנדבים בודדים עצמאיים או קהילות וקבוצות מאורגנות של 5-20 משתתפים שכל אחד מהם תורם נתונים באופן קבוע. ההשתתפות של קהילות היא בתשלום (שימוש באפליקציה, הכשרה וסיוע, גישה למאגר נתונים, סיוע בניתוח נתונים) של 400 עד 1000 אירו כתלות באופי הקבוצה ותקציביה, לא כולל ערכות בדיקה. כמו כן הציבור הרחב מוזמן לאירועי ביובליץ של ניטור מים מרוכז בסוף שבוע אחד.

בבריטניה יש מספר יוזמות דומות כמו The Rivers Trust – ארגון גג המאגד תחתיו מעל 80 ארגונים מקומיים העוסקים בשמירת נחלים וגופי מים, ומזמין מתנדבים לנטר איכות מים כמו גם לפעול ביוזמות אחרות למען נחלים: יצירת בתי גידול – נטיעת עצים, בניית גדרות ואמצעים לחיזוק גדות למניעת סחף קרקע; גידול מיני צומח מקומיים; הסרת מינים פולשים; ניקוי ואיסוף אשפה בנחלים; הסרת מחסומי דגים ושיקום המסלול הטבעי של הנחלים, ועוד. יוזמה נוספת היא Catchment Based Approach – ארגון אזרחי הפועל למען הנחלים בשיתוף רשויות ממשלה, גופים וארגונים ביותר ממאה נחלים ברחבי בריטניה ביוזמות שונות. בין היתר אירגן סדנה לשיתוף ידע בנושא ניטור איכות מים בדגשים של תכנון ועיצוב פרויקט, מידע על שיטות וציוד, ניתוח ופירוש הנתונים, ניהול ותקצוב תוכנית ניטור, ומידע על בדיקות בקטריאליות במים.

“ספארי פתחי ניקוז” בתמזה בלונדון

מיזם של החברה הזואולוגית של לונדון (ZSL) מערב תושבים בניטור אקולוגי של התמזה בלונדון. מאז 2011 הוכשרו למעלה מ-600 מתנדבים לפרויקטים שונים של ניטור ולפעולות שמירה, ביניהם ניטור מקורות זיהום. לתמזה יש למעלה מ-600 ק”מ של נחלים וערוצים ברחבי לונדון וסביבותיה אשר מתנקזים לנהר התמזה. לבתים במרחב הזה יש שתי רשתות ניקוז: סט אחד של צינורות המעביר ביוב למפעל טיהור שפכים וסט שני שמעביר מים עיליים (מי נגר של גשמים) אל הנהר הקרוב. כאשר אין הפרדה נאותה בין המערכות או כשהחיבורים שגויים, מי השפכים מגיעים למי הנגר ודרכם לנהרות, ובכך גורמים לזיהום המים ולרמות גבוהות של פוספט ואמוניה. גם סתימות בתעלות הביוב, הנגרמות למשל מהצטברות של שומן או מגבונים לחים, יכולות לגרום לתקלות כך שמי ביוב מתנקזים לרשת המים העיליים ולאחר מכן לנהרות. ניתן לזהות פתחי ניקוז של מים עיליים מזוהמים בעזרת עדויות כמו פטריות ביוב, מוצרי היגיינה ויציאת מים לא צלולים.

במיזם מדע אזרחי “ספארי פתחי ניקוז” (“Outfall Safari”) נערך ניטור, דיווח ותעדוף פתחי ניקוז מזוהמים לטיפול. לאחר ההכשרה כיצד לזהות פתחי ניקוז מזוהמים, המתנדבים צועדים לאורך גדות הנהרות בקבוצות, ומדווחים על ראיות לזיהום באפליקציה מיוחדת שמאפשרת להם לאתר, לצלם ולהעריך את פתחי הניקוז. קטעי נחלים העוברים דרך שטחים פרטיים או בעלי נגישות מוגבלת נסקרים על ידי צוותי ה-ZSL (וגורמים נוספים) שצועדים בתוך הערוץ במקום המתנדבים. הסקרים נערכים בחודש מרוכז, בדרך כלל ב-48 השעות שלאחר גשם, שכן מי הגשמים יכולים לשטוף ראיות לזיהום. המתנדבים מתבקשים להעריך כל פתח ניקוז בציון בין 0 ל-20. ציון 0 מסמל שהפתח אינו מזוהם בזמן הסקר, בעוד שציון 20 מתאר מצב של זיהום ניכר לעין בשטח של יותר מ-30 מטר מפתח הניקוז, לפי צבע המים, פטריות, ריחות רעים ומוצרי היגיינה צפים בפתח צינור הניקוז. המידע מועבר לרשויות לצורך טיפול בהמשך. ניתן לצפות בסרטון להמחשת תהליך הניטור בסקר.

גם בארצות הברית, כמו באירופה, יש מאות יוזמות (חלקן בינלאומיות) של מיזמי מדע אזרחי הפועלים לניטור איכות המים. להלן כמה דוגמאות:

Waterkeeper Alliance

תנועה עולמית שהיא רשת של ארגוני סביבה הפועלים לשמירה על מים נקיים, בריאים וזמינים לכלל האוכלוסייה. המקור של הארגון בארצות הברית והמטה שלו יושב במנהטן. הרשת כוללת יותר מ-350 ארגונים שונים והיא פועלת לתיאום וטיפול בנושאים הקשורים לשמירה על נחלים, אגמים ושאר גופי מים. הרשת מובילה יוזמות מקומיות להגנה על זכויות המים ומעודדת קהילות מקומיות להתארגן להגנת גופי המים שלהן. Waterkeeper Alliance הוקמה בשנת 1999 ע”י ארגון Riverkeeper שקדם לה.

Riverkeeper הוא ארגון שנוסד ב-1966 כשנהר ההדסון בארה”ב החל לדעוך כתוצאה מזיהום והזנחה. הארגון פועל לשמירת איכות המים והנהר ומזמין מתנדבים להיות שומרי נחלים ולהשתתף בפרויקטים שונים. כאמור, כיום פועלת רשת של ארגונים דומים תחת Waterkeeper Alliance. ב-2008 החל תיעוד שיטתי של איכות המים בנהר ההדסון ע”י צוות מחקר ומתנדבי מדע אזרחי. הפרמטרים הנמדדים הם מוליכות, חמצן, טמפרטורה, משקעים מרחפים, כלורופיל וחיידקים מסוג אנטרוקוקוס הנחשבים כאינדיקטור לאיכות מים משום היותם חיידקי מעי הנמצאים בצואת אדם. הניטור מתבצע באמצעות סירה ב-74 תחנות לאורך הנהר. הניטור במסגרת מדע אזרחי מתחיל באפריל, כשהמתנדבים מתבקשים להתחייב לניטור במשך לפחות 6 חודשים. תוצאות הניטור משמשות ליצירת מפה שתאפשר לדעת היכן בטוח לרחוץ במי ההדסון ולהכנת דוחות על איכות המים.

רשת שומרי הנחלים של פוטמאק (Potomac Riverkeepr Network)

נהר הפוטומק הוא נהר גדול בארצות הברית, שאורכו 652 ק”מ בין מערב וירג’יניה במעלה לשפך שלו במפרץ צ’ספיק במרילנד. בין שלל הפעילויות, מתקיים מיזם מדע אזרחי של דיגום איכות מים בלמעלה מ-30 אתרים שונים, במעלה ובמורד הנחל. המתנדבים עוברים תוכנית הכשרה ואוספים נתונים על מנת לדווח לציבור האם המים ראויים לשחייה או לפעילויות ספורט אחרות.

Anacostia Riverkeeper

ארגון מקומי הפועל לשיקום הנחל Anacostia בוושינגטון הבירה ובמרילנד, בין היתר ע”י מיזם מדע אזרחי של ניטור 22 אתרים לאורך הנחל. המנטרים מספקים בין מאי לספטמבר נתונים של טמפ’ אוויר ומים, pH, נוטריינטים וחיידקי אי קולי. הנתונים מתפרסמים במפה כולל מידע על אתרים שמותר ואסור לשחות בהם.

International Water Institute

ארגון שפועל באגן של נחל Red River of the North (בין מינסוטה לקנדה) ומקדם אחריות סביבתית בכל הנוגע לבתי גידול לחים ע”י הכוונת מקבלי החלטות, ניטור סביבתי וחינוך. המחקר נערך בשיתוף פעולה עם מנהלי גופי מים, מוסדות אקדמיים ורשויות ממשלתיות לטיפול בסוגיות ממשקיות הקשורות להפחתת נזקי שיטפונות ושמירת מקורות טבעיים. המחקר כולל ניטור איכות מים ע”י מתנדבים לאחר הכשרה מתאימה. במקביל מתבצעת פעילות חינוכית עם קהילות מקומיות, הכוללת פעילות חקר התנסותית חוויתית לבני נוער. יותר מ-200 בתי ספר באגן מנטרים ועושים פעילויות חקר ואחרות.

The South Yuba River Citizens League

ארגון קליפורני שהוקם ב-1983 במטרה למנוע הקמת סכר להפקת חשמל על נהר היובה והפך לארגון לשמירתו. במשך השנים הכשיר יותר מ-400 מתנדבים במיזמי מדע אזרחי שונים לניטור איכות מים לאורך הנחל ויובליו. הניטור החל כתוצאה מהדאגה של קהילות לאורך הנחל, בשל חשש מזיהומים של תעשיית מתכת ומזהמים אחרים, ובפרט עקב הימצאות מספר סכרים לאורכו, שמשפיעים על פיזור המזהמים. מתוך כך פותחה תוכנית ניטור חודשית במטרה לאסוף מידע על איכות המים שתאפשר פעולות שיקום. המימון ממשלתי אבל גם מקרנות פרטיות, תרומות ודמי חברות. בדיקות ניטור המים כוללות: חמצן מומס, pH, טמפ’ אוויר ומים, עכירות ומוליכות. המתנדבים עוברים הכשרה של ארבע שעות. הם אוספים את הנתונים בשטח ומעבירים דגימת מים לבדיקת מוליכות וזיהוי מזהמים. על פי התוצאות, מכריזים בשיתוף עם רשות ארצית על חופים מסוכנים לרחצה. בין היתר המתנדבים אוספים מידע על צמחים פולשים ושינויים במים שמשמשים להמשך בדיקה. הנתונים מושווים לתקנות הפדרליות של ארצות הברית בנושא מים – The Clean Water Act.

James River Watch

ארגון הפועל למען הנהר שבמדינת וירג’יניה. בין היתר בודק באמצעות מתנדבים רמות חיידקים ותנאים נוספים, בעיקר בעונת הרחצה. המתנדבים, שקיבלו הכשרה וציוד, אוספים דגימות מים פעם בשבוע. “עכברי הנהר” (“River Rats“) היא תוכנית מדע אזרחי שבה מתנדבים עורכים סיורים לאורך הנחל (ברגל, בקיאקים, בסירות…) ומדווחים על מקורות זיהום וההשפעות שלהם וכן על תופעות טבע. מפת הדיווחים (בתמונה) ותוצאות הניטור זמינים באתר.

ניטור איכות מים ע”י לווינים ותיקוף באמצעות מדע אזרחי

באוסטרליה פיתחו אפליקציה בשם EyeOnWater המאפשרת לצלם תמונה של פני הנחל ולהגיש ל-AquaWatch Australia, השירות הלאומי לניטור איכות מים. השירות משתמש במידע משולב מחיישנים בתחנות דיגום בנחלים, חיישנים מלווינים המרוחקים 600 קילומטר מפני הקרקע ומידע המתקבל ממדע אזרחי. הנתונים של המדע האזרחי משמשים לבדיקת מהימנות ואימות של נתוני הלווינים. גם קהילות ילידיות התלויות באיכות המים וכן תלמידים שותפים במיזם ומנטרים בנחלים באוסטרליה.

ניטור איכות מים בישראל

בישראל החל לפעול בשנת 2022 מיזם מדע אזרחי הבוחן את איכות המים בנחל עין זהב בקרית שמונה, במסגרת קורס בשם “מים “נקיים” או “מזוהמים”: ניטור בעיר הנחלים”. תוכנית הניטור נוצרה בשיתוף פעולה בין המכללה האקדמית תל-חי ומכון המחקר מיגל לבין בעלי תפקידים בעיריית קריית שמונה ופעילים חברתיים בעיר. במסגרת הקורס, שהובילה יוזמת אקדמיה בכיכר, המשתתפים שמעו הרצאות מומחים וכן עברו הכשרה וביצעו ניטור בשטח הכולל את הפרמטרים הבאים: רמת חומציות (pH), מוליכות חשמלית, חמצן מומס במים, טמפרטורת מים וספיקת זרימה. כמו כן נאספו דגימות מים לניתוח במעבדות, במסגרתו נערכו מדידות ריכוזים של תרכובות זרחן וחנקן, מוצקים מרחפים (TSS), חומר אורגני מרחף (SOM), צריכת חמצן כימית (COD) וחומרים אורגניים.

תחנות הדיגום, מועדי הדיגום והמדדים הספציפיים לדיגום בכל נקודה נקבעו מראש על ידי החוקרים בשיתוף עם נציגים מעיריית קריית שמונה, במטרה לענות על מספר שאלות מחקר, כגון: מהם נתוני איכות המים באזור הדיגום בשנים 2022–2025? איזה שינוי חל במדדי איכות המים בעקבות אירועי גשם? איזה שינוי חל במדדים הכימיים של איכות המים לאחר ביצוע שינויים פיזיים בתוואי הנחל וסביבתו? המיזם הפסיק לפעול בשל מלחמת חרבות ברזל. 

יוזמת מדע אזרחי נוספת לניטור איכות מי נחלים בישראל, שהחלה להתהוות בסוף 2024, היא יוזמה של פעילים בנחלים עדה ותנינים לנטר את איכות המים על מנת לאתר מקורות זיהום בנחלים. ביוזמת הפעילים נוצר חיבור לתוכנית צלול ברשויות ונבנתה תוכנית לניטור שכללה ניטור ידני בשטח באמצעות מכשירים ניידים ע”י הפעילים במספר נקודות דיגום, ניטור רציף ע”י שתי תחנות ניטור שנבנו למיזם ואיסוף דגימות מים לבדיקות מעבדה.

מעקב אחר שינויים פיזיים בנחל

במדע אזרחי, מתנדבים יכולים לבצע ניטור של מספר היבטים הקשורים למבנה הפיזי של הנחל, כולל:
רוחב ועומק הנחל – מתנדבים יכולים לבצע מדידות קבועות לאורך חלקי הנחל כדי לעקוב אחר שינויים במימדים הפיזיים לאורך זמן.
מהירות הזרימה ועוצמתה – ניתן למדוד את מהירות הזרימה באזורים שונים של הנחל, מדד המצביע על קצב תנועת המים ומשפיע על איכות הסביבה המימית.
יציבות גדות הנחל ושחיקה – מעקב אחר התפוררות הגדות, שחיקה ושינויים במבנה הקרקע יכול לסייע בהבנה של השפעות זרימה ותנודות סביבתיות על מבנה הנחל.
חסימות טבעיות ומלאכותיות – ניטור חסימות כמו סחף, אבנים, עצים או מבנים מלאכותיים (כגון סכרים קטנים), שמפריעים לזרימה או משפיעים על בתי הגידול המקומיים.
תצורת קרקעית הנחל – מתנדבים יכולים לאסוף מידע על סוג התשתית (חול, חצץ, סלעים) כדי להבין טוב יותר את סוגי בתי הגידול ותמיכת הקרקע בחי ובצומח המקומיים.
מפלס המים – מעקב אחר שינויי מפלס המים בהתאם לעונות השנה, לאירועי מזג אוויר ולשינויים בתוואי הנחל מסייע בהבנת מצבי ההצפה והיובש.

ניטור כזה יכול לתרום להבנת הבריאות הפיזית של הנחל ולעזור בזיהוי בעיות כמו שחיקת גדות, חסימות או זרימה שאינה טבעית. אין הרבה יוזמות מדע אזרחי המתמקדות בניטור המבנה הפיזי של נחלים. להלן דוגמאות שנמצאו:

Modular River Physical Survey (MoRPh) בבריטניה

מיזם זה נבנה ב-2016 ובהדרגה אומץ בנחלים בחלקים שונים של בריטניה. המתנדבים במיזם זה מנטרים את תנאי בית הגידול הפיזי של הנחל המקומי. הם מודדים את המבנה הגיאומורפולוגי של ערוץ הנחל – מורכבות הקרקעית, סוגי צמחייה מימית וסוגי משקעים בקרקעית (חול, חלוקי נחל, סחף ועוד); את גדות הנחל – מורכבות צמחייה ובינוי מלאכותי על גדות הנחל, נוכחות צמחייה מקומית או מינים פולשים; ומאפיינים פיזיים כלליים – חיזוק הגדות עם אלמנטים כמו בטון, עמודים, גדרות, ומבנים אחרים שמגבילים את זרימת המים.

לשם כך המתנדבים נעזרים בטופס סקר ייעודי, לוח כתיבה עמיד למים, מכשיר GPS, מצלמה, סרט מדידה, וציוד בטיחות כמו נעליים עמידות למים. המדידות מתבצעות אחת לשנה, בדרך כלל במהלך החודשים מאי-ספטמבר, לאורך קטע של הנחל. אורך המקטע הנדגם נקבע לפי רוחב הערוץ – בערוצים קטנים שרוחבם בין חמישה לעשרה מטרים אורך המקטע הנדגם הוא 20 מטרים, בערוצים רחבים שרוחבם 20-30 מטר, אורך המקטע הנדגם הוא 40 מטר. הרוחב של המקטע הנדגם כולל את רוחב הערוץ ועוד עשרה מטרים מכל גדה (ראו איורים מטה מתוך ההנחיות למתנדבים). הנתונים מועלים למאגר נתונים מקוון, שם הם נבדקים ומנותחים כדי לספק תובנות לגבי מצב הנחלים​.

המיזם בנוי באופן מודולרי, כך שהיקף הניטור משתנה בהתאם לסוג הנחל ונכונות המתנדבים. במודולה המצומצמת משתמשים בסקר שתואר לעיל סביב אתר ניטור של חסרי חוליות במטרה לאפיין את מבנה הנחל ומאפייניו. במודולה רחבה יותר (MultiMoRPh) נסקרים עשרה מקטעים וכך ניתן לסקור טווח נרחב של בתי הגידול הזמינים גם למינים ניידים כמו דגים. מודולה שלישית (HydroMoRPh) היא סקר על פני שטח נרחב של למעלה מעשרה ק”מ העושה שימוש בצילומי אוויר.

מקורות:

Gurnell, A. M., England, J., Shuker, L., & Wharton, G. (2019). The contribution of citizen science volunteers to river monitoring and management: International and national perspectives and the example of the MoRPh survey. River Research and Applications, 35(8), 1359-1373.‏

Shuker, L. J., Gurnell, A. M., Wharton, G., Gurnell, D. J., England, J., Finn Leeming, B. F., & Beach, E. (2017). MoRPh: a citizen science tool for monitoring and appraising physical habitat changes in rivers. Water and Environment Journal, 31(3), 418-424.‏

שיטות לניטור מהירות זרימה בנחל 

במחקר שנערך באוניברסיטת דלפט לטכנולוגיה (TU Delft) שבהולנד, בשיתוף פעולה עם ארגון SmartPhones4Water שפועל בארה”ב ובנפאל, נבחנו שיטות לבדיקת מהירות זרימה באמצעות מדע אזרחי, שיכולות להתאים לאנשים שאינם אנשי מקצוע, כמו תלמידים וסטודנטים. המחקר נועד לגשר על הפער בנתוני זרימת המים בעולם, בעיקר באזורים מרוחקים או מתפתחים שבהם המידע לוקה בחסר. המחקר בחן שלוש שיטות למדידת זרימת מים:

• שיטת הציפה (Float): מבוססת על עקרון שטח המהירות, ומטרתה למדוד את מהירות המים על ידי מעקב אחרי עצם צף. המשתתפים מחלקים את חתך הזרם לתתי-אזורים, מודדים את מהירות המים עם עצם צף כגון מקל, ואת עומק ורוחב כל תת-אזור.
• שיטת דילול המלח (Salt Dilution): מתבססת על עקרון שימור המסה. בשיטה זו מוסיפים למים תמיסת מלח בריכוז גבוה ומשחררים אותה במעלה הזרם. מדידה חוזרת של מוליכות המים במורד הזרם משמשת לחישוב הזרימה. השיטה מתאימה בעיקר לנחלים בעלי שיפוע תלול, עם זרימה טובה ומוליכות חשמלית נמוכה.
• שיטת ברנולי: מבוססת על עקרון ההידרוסטטיקה של ברנולי, ובה מודדים את הפרש הלחצים בנקודות שונות של הזרם כדי להסיק את מהירות המים. משתמשים במקל מתכת דק כדי למדוד את גובה המים כשהמקל במקביל לזרם ובניצב לו. הפרש הגובה בין המדידות נותן את מהירות הזרם.

במחקר נמצא כי שיטת דילול המלח היא המדויקת ביותר והשימושית ביותר למדע אזרחי בשל פשטות הביצוע והדיוק היחסי לעומת שיטות אחרות. היא נבחרה לשימוש בקמפיין שבמהלכו התבצעו מדידות רבות בנחלים בקטמנדו. יחד עם זאת, יש להבין שלא בטוח שהשיטה מתאימה לישראל, שהנחלים בה שונים בכמות המים ובאיכותם מנחלים בנפאל. סטודנטים ממכללת ההנדסה בנפאל השתתפו בקמפיין מדע אזרחי בשם CS Flow שנמשך כשבוע באפריל 2018. הם גויסו, עברו הכשרה וביצעו 145 מדידות זרימה בשיטת דילול המלח. המדידות התבצעו ב-10 תת-אגני היקוות בעמק קטמנדו שבנפאל, באזורים ראשוניים של נחלים באזורים הרריים. כדי להעריך את הדיוק של המדידות, נערכה השוואה בין חלק ממדידות הסטודנטים לבין מדידות ייחוס שנעשו באמצעות מד מהירות מקצועי של צוות המחקר. בחמישה אתרים שונים נמצא שהמדידות של הסטודנטים היו בעלות דיוק גבוה למדי עם סטיית תקן ממוצעת של 11.5%.

מקור:

Davids, J. C., Rutten, M. M., Pandey, A., Devkota, N., Van Oyen, W. D., Prajapati, R., & Van De Giesen, N. (2019). Citizen science flow–an assessment of simple streamflow measurement methods. Hydrology and Earth System Sciences, 23(2), 1045-1065.

‏מיפוי זרימת נחלים

מיזם FLOwPER פותח על מנת לאסוף נתונים על נוכחות או היעדרות מים בראשי נחלים במערב אורגון, ארצות הברית על ידי שירות היערות של ארה”ב (USFS) ולשכת ניהול הקרקעות (BLM). מטרת הפרויקט היא לשפר את ההבנה של קביעות המים בנחלים שבשטחי היערות, על ידי איסוף תצפיות על נוכחות מים על פני השטח ושימוש בטכנולוגיות מיפוי ומידול דיגיטליות מתקדמות כדי לספק תחזיות על זרימת נחלים בסוף הקיץ.
מיפוי מדויק של נחלים ותנאי זרימת המים שלהם, כלומר נוכחות או היעדר מים על פני השטח, חשוב להבנת תהליכים פיזיקליים, כימיים וביולוגיים בנחלים, וכן לניהול משאבי קרקע, מים ואקולוגיה. המידע סייע בעדכון סיווגי נחלים במרחב והיערכות לטיפול בזרימות במורד הערוץ.איסוף הנתונים כלל תצפיות חזותיות פשוטות שניתן לערוך מהכביש מעל הנחל או בעת עמידה על גדת הנחל, ובוצע ע”י טפסים מבוססי GIS (אפליקציית Survey123). המתנדבים דיווחו על מצבים של “זרימה רציפה”, “זרימה מקוטעת” או “יבש” לאורך מקטע של עשרה מטרים בהתאם למצב הנחל בנקודת התצפית. בפרויקט השתתפו כ-400 מתנדבים, כולל עובדי סוכנויות ממשלתיות ומתנדבים עצמאיים. הפרויקט אסף מעל ל-9,000 דיווחים על מצב זרימת הנחלים והתצפיות נאספו למאגר מידע ראשי שזמין לציבור.

ניטור נחלים קטנים להערכת איכותם

FLOW הוא מיזם מדע אזרחי של מרכז למחקר סביבתי בלייפציג בגרמניה, שפותח לניטור נחלים קטנים המהווים 65% מרשת נתיבי המים בגרמניה, במטרה להעריך את איכותם. זאת, משום שלמעלה מ-90% מהנחלים המנוטרים בגרמניה הם במצב אקולוגי לא טוב וחסר מידע מהימן על נחלים קטנים (שרוחבם 0.5-2 מטר ושטח אגן הניקוז שלהם קטן מעשרה קמ”ר). נחלים אלו אינם מנוטרים במסגרת הדירקטיבה האירופית (European Water Framework Directive (EC-WFD, 2000)).
לשם הערכת נחלים אלו מתנדבים מדווחים על מספר היבטים: המורפולוגיה של הערוץ (ערוץ המים, מבנה הגדה, תשתית הנחל, משטר הזרימה, השימושים בקרקע הסמוכה), איכות המים (ניטריט, חנקות, פוספט ותכולת חמצן) וחסרי החוליות במים (שעירי כנף, בריומאים, שפיריות, סרטנים קטנים, שבלולי מים ועוד) המשמשים כביואינדיקטורים לבריאות המערכת האקולוגית של הנחל וניטור חומרי הדברה. הניטור מתרחש פעם בשנה בין אפריל ליוני ומדי שנה מתקיים כנס לשיתוף תוצאות הניטור.החל משנת 2021 ובתמיכת משרד החינוך והמחקר הפדרלי בגרמניה, המיזם הורחב לכל רחבי גרמניה ביחד עם הסניף הגרמני של ידידי כדור הארץ שמפעיל רשת גדולה של מתנדבים. מעל 900 מתנדבים ו-90 קבוצות עברו הכשרה. לדברי מנהלת הפרויקט, הניטור תרם ליצירת קהילות בעלות עניין בניטור נחלים שמעוניינות גם להיות אקטיביסטיות ולפעול לשיקום הנחלים. כמו כן נבנה מאגר מידע על איכות הנחלים הקטנים.

ניטור מפלס המים, שיטפונות והצפות

מיזמי מדע אזרחי לניטור מפלס המים בנחלים, שיטפונות והצפות הם כלים רבי עוצמה לשיפור ההבנה שלנו על מערכות מים, לשיפור ניהול משאבי המים ולהגנה על הקהילות והסביבה מפני סיכונים הקשורים למים. נתונים על מפלס המים ומאפייני השטח יכולים לשמש לפיתוח מודלים לחיזוי שיטפונות, שמאפשרים להיערך מראש ולהציל חיי אדם ורכוש. נתונים על זמינות המים יכולים לסייע בקבלת החלטות מושכלות בתחום ניהול משאבי המים והקרקע, וניתוח נתונים ארוכי טווח יכול לסייע בהבנת ההשפעות של שינויי האקלים על משטר המים וההשפעות של אירועי קיצון.

מיזם לניטור מפלס המים בנחל

באוניברסיטת ציריך פיתחו סטודנטים וחוקרים אפליקציה פשוטה ונוחה לתיעוד מפלס המים בנחלים מקומיים. האפליקציה, CrowdWater, מסייעת באיסוף מידע על מפלס המים על פי מדי מים פיזיים שנמצאים בערוץ או באופן וירטואלי, על פי נקודת ייחוס בשטח. הדיווחים עולים למאגר מידע כולל. על פי נתוני האתר, נכון לתחילת נובמבר 2024 הועלו 21,755 דיווחים של מדידות מפלס וירטואליות מ-2534 אתרים ו-4,964 דיווחים מ-273 אתרים שבהם מותקנים מדים פיזיים.

בנוסף למפלס המים, האפליקציה מאפשרת לדווח על מצבי יובש זמניים של הנחל לפי הקטגוריות הבאות:

• ערוץ יבש – אין מים נראים לעין והערוץ יבש.
• ערוץ לח – אין מים נראים לעין, אך הערוץ לח (בעומק של לפחות 2 ס”מ מתחת לפני השטח).
• בריכות מבודדות – בערוץ נמצאות בריכות מים נפרדות שאינן זורמות באופן גלוי.
• מים עומדים – יש מים אך אין זרימה נראית לעין.
• זרימה זעירה – זרימה קטנה מאוד, אך ניתן לראות בבירור מים זורמים.
• זרימה רציפה – נתיב מים רציף זורם.

כמו כן ניתן לדווח על לחות הקרקע של קרקעית הנחל לפי הקטגוריות הבאות:

• יבשה – אפשר להניח את התיק על הקרקע והוא ישאר יבש גם לאחר זמן רב.
• לחה בהדרגה – אפשר להניח את התיק על הקרקע, אבל לאחר זמן מה הוא יתחיל להיות לח בהדרגה.
• רטובה בהדרגה – אפשר להניח את התיק על הקרקע, ולאחר זמן מה הוא ירטב בהדרגה.
• רטובה מיידית – אם נניח את התיק על הקרקע, הוא ירטב מיד.
• בוצית – אם נדרוך על הקרקע, נשמע קול מהקרקע הרטובה.
• נביעות – אם נדרוך על הקרקע, נוכל לראות מים יוצאים מהקרקע ליד הנעל.
• מוצפת – יש מים על פני השטח.
• גשם/שלג – יש שלג על פני השטח או שירד גשם כעת. פירוש הדבר שלא ניתן לבצע תצפית.

עוד ניתן לדווח באפליקציה על זיהום פלסטיק במים או בגדה ולאפיין את סוג הנחל. בדיווח על סוג הנחל יש סדרת שאלות ואייקונים המתייחסים למאפיינים של גודל הנחל (סדק, ערוץ, נחל, נהר), איכות המים (האם היינו מוכנים לשחות בו או לשתות את מימיו), האם ערוץ הנחל טבעי או מבונה, האם המים צלולים או עכורים, האם ניתן לראות את הקרקעית, האם יש צמחי מים, האם נראים בנחל דגים או בעלי חיים אחרים, האם נראה קצף במים, האם עולה ריח מהמים, האם יש פסולת במים או על גדת הנחל, האם יש סימנים לזיהום, האם הנחל לעיתים יבש, ועוד.

על מנת לעודד השתתפות, המיזם מציע תחרות נושאת פרסים בין שלושת המנצחים שקיבלו את הניקוד הגבוה ביותר בכל חודש. מטרת המשחק לבחון ולשפר את איכות מדידת מפלס המים הווירטואלית. בכל יום מתפרסמים 12 זוגות של תמונות של אתרים והשחקנים צריכים לציין את השינוי במפלס המים בין שתי תמונות מאותו אתר. פעמיים בשנה מארגני המיזם שולחים תעודות למשתתפים הפעילים ביותר שדיווחו מעל 50 דיווחים בחצי שנה ולא קיבלו תעודת הוקרה לפני כן. בנוסף, האפליקציה משלבת משחק לעידוד המוטיבציה לדווח – על כל דיווח (נקודה חדשה או עדכון נקודה) באפליקציית CrowdWater מקבלים נקודה אחת וכאשר מגיעים למספר מסוים של נקודות מקבלים תג.

ניטור מפלס מים באמצעות מצלמות

מצלמות מעקב לתיעוד מפלס מים (Photo-Trap Cameras או Stage-Cam), הן מצלמות שממוקמות לאורך ערוצי נחל בגובה נמוך מספיק כדי לצלם את מפלס המים, וכך מאפשרות מעקב רציף אחר שינויים בגובה המים בנקודות קריטיות, למשל במעלה ובמורד הזרם במהלך אירועי גשם. המצלמות ממוקמות מול עמוד מדידה לבן עם קו שחור במיקום ידוע, כך שניתן להשוות בין גובהי המים הנראים בתמונות כדי לחשב את גובה המים המדויק באותו רגע. המצלמות פועלות במרווחי זמן מוגדרים מראש (למשל כל 20 דקות) או באמצעות חיישני תנועה הרגישים לשינוי בתנאי השטח כמו תנודות הנגרמות עקב עלייה במפלס המים; כאשר חיישן המצלמה מזהה תנועה או שינוי בטווח הצילום, הוא מפעיל את המצלמה ומתחיל בתיעוד.

מחקר שנעשה באוניברסיטת טוסקיה שבאיטליה בחן את יכולת המתנדבים במדע אזרחי למדוד מפלסי מים בצורה מהימנה, דרך ניתוח תמונות ממצלמות אלו. התוצאות הראו כי מתנדבים, אף שאינם מומחים, הצליחו לספק מדידות יחסית מדויקות של גובה המים. ממוצע שגיאת האומדן של המתנדבים היה 24.5 פיקסלים (בערך 70 מ”מ) והמדדים הראו שיפור בדיוק המפלסים עם הזמן והתרגול.

מקור:

Spasiano, A., Grimaldi, S., Nardi, F., Noto, S., & Braccini, A. M. (2023). Testing the theoretical principles of citizen science in monitoring stream water levels through photo-trap frames. Frontiers in Water, 5, 1050378.‏

ניטור מפלס מים לדיוק מודלים הידרודינמיים

לא רק באפליקציות או במצלמות מתקדמות – גם במקלות וחבלים ניתן למדוד את מפלס המים. באדיס אבבה שבאתיופיה נערך מיזם מדע אזרחי בו מתנדבים שעברו הכשרה עסקו במדידות גובה המים בעזרת כלים פשוטים כמו חבלים ומקלות מדידה. הנתונים שנאספו כללו מדידות של עומקי מים במרווחי זמן קצרים (15-30 דקות), במיוחד במהלך אירועי גשם משמעותיים, כאשר תנודות מפלס המים נמדדו מתחת לגשרים קיימים.
בעזרת נתונים אלה נבנה מודל הידרודינמי לשיטפונות, והם שימשו לניתוח רגישות של מודלים והערכת תנאי גבול ותנאים של עומסים משתנים (כגון ספיקות של יובלים בלתי מדודים). באמצעות המידע שנאסף נבנה מודל שיטפונות בתלת-ממד (HEC-RAS) אשר איפשר לחוקרים לבדוק רגישות מודל לתנאי שדה ולמידע על טופוגרפיה, זרימות יובלים, ומקדם החספוס של תעלות ושטחי הצפה סמוכים. התוצאות הדגימו שהוספת נתוני מתנדבים שיפרה את דיוק המודל בהשוואה לנתוני מדידות קודמות בלבד וכן התאפשר שיפור משמעותי ביכולת הניבוי של המודל ובדיוק של מיפוי השיטפונות. המודל הצליח לחזות בצורה מהימנה את עומק המים, השטחים המוצפים ואפילו את השעות המדויקות של שיא הזרימה – תוצאות המאפשרות הערכה טובה יותר של סיכוני שיטפונות ותגובת מערכת הניקוז העירונית.

גם בוייטנאם נערך מיזם ששילב תושבים מקומיים באיסוף נתונים הקשורים לסיכוני שיטפונות, בנהר בוי הנמצא בצפון וייטנאם, בשטח המועד לשיטפונות בעונת הגשמים. מטרת המיזם היתה להשלים את המחסור בנתונים חשובים להערכת סיכוני שיטפונות, במיוחד באזורים בהם קיים חוסר במידע זמין. במיזם השתתפו כ-60 תושבים שסיפקו מידע על הצפות, שינויים בשימושי קרקע ונזקי שיטפונות לגידולי אורז. הם השתמשו במכשירי מדידה פשוטים כמו מדי גשם בעלות נמוכה. התושבים אספו נתונים באמצעות אפליקציות ייעודיות, טפסים דיגיטליים וניירת, כדי לתעד את עומק ההצפות, תדירותן והשפעתן על האזורים המיושבים. הנתונים שנאספו הושוו עם נתונים רשמיים לצורך הערכת האמינות, והתוצאות הראו כי הנתונים שנאספו על ידי המתנדבים היו עקביים והיוו תוספת משמעותית למידע הקיים.

מקורות:

Alemu, A. N., Haile, A. T., Carr, A. B., Trigg, M. A., Mengistie, G. K., & Walsh, C. L. (2023). Filling data gaps using citizen science for flood modeling in urbanized catchment of akaki. Natural Hazards Research, 3(3), 395-407.

Tran, H. N., Rutten, M., Prajapati, R., Tran, H. T., Duwal, S., Nguyen, D. T., … & Miegel, K. (2024). Citizen scientists’ engagement in flood risk-related data collection: a case study in Bui River Basin, Vietnam. Environmental Monitoring and Assessment, 196(3), 280.‏

ניטור מקורות הבוץ בנחלים

מיזם נוסף מבית Modular River Physical Survey הוא מיזם לתיעוד מקורות ודרכי התנועה של בוץ וסדימנטים המועברים לנחלים במהלך גשם או זמן קצר לאחריו. כמויות גדולות של בוץ יכולות לגרום לבעיות חמורות במערכות אקולוגיות מימיות. הן יכולות לכסות משקעים גסים יותר (כמו סלעים או חלוקי נחל), להפחית את אספקת החמצן ליצורים מימיים, ולעתים קרובות לקשור חומרים רעילים או בלתי רצויים.

Mud Spotter הוא מיזם מדע אזרחי שמטרתו לעקוב אחר מקורות הבוץ שנכנס לנחלים במטרה להבין את הבעיה ולמצוא פתרונות כדי לשמור על בריאות הנחלים. המיזם פותח ע”י חוקרים של אוניברסיטת Queen Mary בלונדון. המתנדבים מורידים את אפליקציית Mud Spotter לסמארטפון, נעזרים בדפי הנחיות ומתעדים בנחל הקרוב אליהם את המקומות שמהם נכנס בוץ, כמו תעלות, צינורות, זרימות על פני הקרקע או גדות מתפוררות, ואת מספרם. הם מזינים את הנתונים לאפליקציה, כולל מיקום, תמונות, והערכה של כמות הבוץ. כמות הבוץ במים הזורמים נבחנת ע”י צבע המים בדגימה לפי ארבע רמות: צלול (Clear) – מים שקופים ונטולי צבע; צבוע (Coloured) – מים שקופים אך בעלי צבע; שקוף למחצה (Translucent) – מים עכורים אך ניתן לראות דרכם; עכור (Opaque) – מים עכורים כל כך עד שאי אפשר לראות דרכם. הנתונים נשלחים למאגר נתונים מקוון, שם מדענים יכולים לנתח אותם וללמוד יותר על מקורות הבוץ.

פיילוט של המיזם נערך בעיירה צ’שם (Chesham) כדי לאתר מקורות של בוץ המגיעים לערוץ הנמצא במרכז העיר העתיקה והיווה גורם לדאגה. במסגרת הפיילוט זוהו המקורות ונמצאה שכיחות גבוהה למים עכורים.

ניטור והתרעה מפני הצפות במרחב האורבני

הדיווח על ידי המתנדבים באפליקציה מתייחס לכמות הגשמים (אין / גשם חלש / גשם בינוני / גשם חזק / מבול)  ולהצפות – סימנים לנזקים מההצפה, סימנים לגורמים חוסמים, עוצמת ההצפה, עומק ההצפה, שכיחות ההצפות, צלילות המים, סוג השטח שהוצף, ועוד. ניתן לראות את הדיווחים במפה וכן מידע על כל דיווח. הפיילוט בבריסל כלל 15 חיישנים פשוטים שהוצבו ע”י מתנדבים כאמצעי להשלמת המידע של רשת חיישנים מקצועיים שהוצבו ע”י הרשויות. כתוצאה מכך הושג כיסוי מרחבי טוב יותר של שטחי הצפה באמצעות חיישני גשם זולים (כחול במפה) המשלימים את מדדי הגשם המקצועיים (צהוב/ירוק). החיישנים הזולים לא חפים מאתגרים – למשל בתקשורת העברת הנתונים, אורך חיי סוללה בזמן החורף ובאמינות שלהם בהשוואה לחיישנים המקצועיים (נמצאה התאמה בינונית-גבוהה בין הנתונים שנאספו ע”י שני סוגי המכשירים).