אקולוגיה, ביולוגיה ימית ומדעי הצמח (בוטניקה)

דינמיקה ביולוגית במערכות אקולוגיות מגוונות ובגידולים חקלאיים

ביולוגיה ימית • אקולוגיה מיקרוביאלית • אקולוגיה התנהגותית • מדעי הצמח

בפקולטה למדעי החיים באוניברסיטת בר-אילן אנו מחברים בין מולקולות למערכות אקולוגיות באמצעות טכנולוגיות מתקדמות ועבודת שטח ארוכת טווח כדי להבין כיצד כוכב לכת משתנה מעצב את החיים, וכיצד החיים מסתגלים אליו בתגובה.

ביולוגיה ימית: פענוח חוסנו של האוקיינוס

כיצד אורגניזמים מתזמנים את מחזורי חייהם בעולם המאוים יותר ויותר על-ידי זיהום אור אנושי?

המחקר בביולוגיה ימית מבקש לענות על שאלה זו באמצעות חקר סביבות ימיות ממי חופים רדודים ועד לעומק הים, תוך שימוש בביולוגיה פלאואקולוגית ימית ליצירת קווי בסיס חיוניים, שבאמצעותם ניתן להעריך את השפעות האדם בעידן המודרני.

המחקר מתמקד בבסיס המולקולרי של תפיסת הזמן, ובוחן את האבולוציה והתפקוד של שעונים ביולוגיים צירקדיים וצירטידאליים באורגניזמים מקבוצת הצורבים, כגון אלמוגים ושושנות ים, המאפשרים להם לצפות מחזורים יומיים ומחזורי גאות ושפל. בנוסף, נחקרת תופעת השינה ותפקידה הבסיסי באורגניזמים פשוטים כגון מדוזות ושושנות ים.

אפיק מחקר מרכזי נוסף עוסק בזיהום אור אקולוגי (Ecological Light Pollution, ELP), ובוחן כיצד תאורה מלאכותית בלילה (Artificial Light at Night, ALAN)  משבשת מחזורים טבעיים, בין היתר באמצעות פגיעה בסנכרון הרבייה והגדילה של אלמוגים, וכן במחזורי השינה והערות של דגים בים האדום.

המחקר כולל גם יוזמות חדשניות לשימור ימי, ובהן שחזור שוניות עתיקות בים האדום ופיתוח שוניות מלאכותיות ניידות בהדפסת תלת-ממד, המנוטרות באמצעות DNA סביבתי (eDNA) בשיטות לא פולשניות.

אקולוגיה מיקרוביאלית: האדריכלים הזעירים שמווסתים את האוקיינוס

כיצד אורגניזמים מיקרוביאליים — אבותיהם האבולוציוניים של הכלורופלסטים — מתארגנים ברמת הקהילה כדי לווסת מחזורי פחמן בקנה מידה גלובלי כשהם מהווים את הכוח המניע של תהליכים ביוגאוכימיים באוקיינוס?

מחקרינו מתמקדים באקולוגיה מיקרוביאלית ימית ובביוגאוכימיה, תוך בחינת האופן שבו תהליכים תאיים ואינטראקציות בקנה מידה מיקרוסקופי מתורגמים לדינמיקה של קהילות ולמחזורים גלובליים באוקיינוסים.

העבודה מתמקדת בפיטופלנקטון, ובפרט בדיאטומים — יצרנים ראשוניים מרכזיים — ובווירוסים המדביקים אותם. אנו בוחנים את התנאים שבהם זיהום ויראלי מסיט קהילות ממצב של צמיחה לקריסה, וכיצד נקודת המעבר הזו משפיעה על יצוא הפחמן לעומק האוקיינוס. במקביל, אנו חוקרים ציאנובקטריות, אורגניזמים קדומים שמהם התפתחו הכלורופלסטים, ומתמקדים במבנה ובתפקוד של ביופילמים ציאנובקטריאליים, לרבות חלוקת עבודה, התמחות תפקודית, ומנגנוני ויסות עצמי של התפתחות הביופילם.

תחום מחקר מרכזי נוסף עוסק בשלפוחיות ממברנליות חוץ־תאיות בציאנובקטריות, ובתפקידן בתיווך תגובות לעקה, תקשורת בין־תאית, וויסות אינטראקציות בתוך קהילות מיקרוביאליות.

אקולוגיה והתנהגות של בעלי חיים: איזונים בין סטרס, רבייה והישרדות בטבע

אילו איזונים מבצעים בעלי חיים בין סטרס, רבייה והישרדות בסביבתם הטבעית?

במחקרינו באקולוגיה והתנהגות של בעלי חיים אנו שואפים להבין מדוע בעלי חיים מתנהגים כפי שהם מתנהגים, במונחים של עלות-תועלת, באמצעות מדידות של הורמוני סטרואידים בשטח.

שילוב של מחקרי שטח ארוכי טווח עם בדיקות שיער לא פולשניות מאפשר לכמת רמות אינטגרטיביות של גלוקוקורטיקואידים ואנדורוגנים, ולחשוף את האיזונים ההורמונליים שמאחורי הישרדות, בחירת פרטנר, רבייה והתנהגות חברתית. התוצאות מספקות תובנות על רווחת בעלי החיים, מהפרט ועד האוכלוסייה, בסביבות טבעיות וכן באלה שהושפעו מפעילות אנושית.

מדעי הצמח: פיתוח גידולים עמידים דרך שפה מולקולרית

האם ניתן להנדס גידולים עמידים לחום, למחלות ולבצורת על ידי פיענוח “אותות מצוקה” של הצמח?

במחקרי מדעי הצמח אנו חוקרים את מיני החמצן התגובתיים (ROS) כסוג של “שפה מולקולרית” שבאמצעותה הצמח מבטא מצוקה ומגיב לשינויים סביבתיים.אנחנו בוחנים כיצד חילוף החומרים של ROS תורם לעמידות האבקה לחום ולחיזוק מערכות ההגנה של גידולים חקלאיים.

נושא נוסף הוא תגובת האבקה לעקת חום – שלב רגיש במיוחד בתהליך הרבייה של הצמח – ומטרתנו לזהות מנגנונים המשפרים את עמידות הצמחים לתנאי התחממות.

במקביל, אנו עוסקים במחקר גנטי במשפחת הדלועיים (מלון, מלפפון, אבטיח), הכולל מיפוי גנומי, ניתוח שונות ועריכה גנטית, במטרה לזהות גנים לעמידות בפני מחלות ולפתח שיטות השבחה מדויקות ויעילות יותר.