---

תקציר

למרות הגידול בהיקף הקמתם של גגות ירוקים בעולם, בישראל מספר הגגות הירוקים עדיין מצומצם והתהליך להתאמת הפרקטיקה לתנאים המקומיים עדיין בהתהוות. במחקר זה נבדקה במשך ארבע שנים השפעתם של מאפיינים רלוונטיים לישראל – רמות שונות של עושר מינים של צמחים חד-שנתיים, סוג המצע (טוף ופרלייט) ונוכחות או היעדר של יריעת ניקוז – על מגוון מדדים (כיסוי צמחי ירוק, מינים זרים שנוספו, לחות וטמפרטורה של המצע) המשקפים את תפקוד הגג הירוק.

הממצאים הראו שעושר מינים התחלתי גבוה הגביר את הכיסוי הצמחי הירוק בכל השנים, אף על פי שעושר המינים בפועל בשני הטיפולים (גבוה ונמוך) התכנס למספר מינים דומה לקראת סוף הניסוי. בחלקות עם עושר התחלתי גבוה מספר המינים הזרים שנוספו במהלך השנים היה נמוך יותר. סוג המצע השפיע על הכיסוי הירוק בחלקות באופן שונה על פני השנים – בשנה הראשונה הכיסוי היה גבוה יותר בחלקות הטוף, ואילו בשאר השנים הכיסוי היה גבוה יותר בחלקות הפֶּרלייט. בכל ארבע השנים הלחות במצע הייתה גבוהה יותר והטמפרטורה נמוכה יותר בחלקות הפרלייט, דבר המעיד על תרומת טיפול זה לבידוד הגג, לאגירת משקעים וליצירת בית גידול טוב יותר לצמחים. יריעת הניקוז היא רכיב יקר בגג הירוק, ולמרות זאת לא נמצאה להימצאותה השפעה כלשהי. ממצאים אלה מספקים את הבסיס להקמת גגות ירוקים אקסטנסיביים אפקטיביים בְּעלוּת מופחתת.

מבוא

הקמת גגות ירוקים (שכבת צמחייה על גג מבנים) בעת המודרנית החלה בגרמניה בתחילת המאה ה-20 במטרה להקטין את עוצמת הנגר באירועי גשם. ככל שעבר הזמן נזקפה תועלת נוספת לגגות ירוקים, כגון צמצום אפקט אי החום העירוני, בידוד תרמי למבנה ויצירת בית גידול לח וצומח בתוך העיר ^{[9, 3]}. גגות ירוקים מסווגים באופן כללי בתור אקסטנסיביים או אינטנסיביים. הגגות האינטנסיביים מאופיינים בשכבת מצע עמוקה, בגינון ובהשקיה משמעותיים ובשכבת צמחייה מפותחת, ואילו האקסטנסיביים מאופיינים במצע רדוד, בהיעדר השקיה, בגינון מינימלי ובשכבת צמחייה מינימליסטית (המבוססת ברבות ממדינות העולם על מינים מהסוג צורית [Sedum]) ^[7]. לאור עלותם הנמוכה ותרומתם למרחב הבנוי גגות ירוקים אקסטנסיביים הם אלמנט משמעותי בערים רבות.

גגות ירוקים אינטנסיביים קיימים במקומות רבים בישראל, למשל בפארק אזורים בפתח תקווה ובמדרגה של הגנים הבהאיים שמקַרה את שדרות הציונות בחיפה. בשנים האחרונות הוקמו גם גגות אקסטנסיביים במבנים שונים, ובהם התחנה לחקר ציפורים ומכון מנדל בירושלים. למרות ניסיונות לתווך ולתרגם את הנושא ^[2],  קיים מחסור בידע ובהבנה של הדינמיקה והפוטנציאל של גגות ירוקים אקסטנסיביים באקלים ים תיכוני בהשוואה למחקר ולניסיון הנרחבים הקיימים באזורים ממוזגים.

מחקרים אקולוגיים קלאסיים ^{[10, 6]} וכן מחקרים בגגות ירוקים באקלים ממוזג ^[6] מצאו והעריכו שלמגוון מינים גבוה תהיה השפעה חיובית על תפקוד המערכת, ובכלל זה כיסוי צמחייה מוגבר, צמצום התבססותם של מינים פולשים ועוד ^[4]. כמו כן, ההגבלות המכניות על משקל הגג הירוק (נשיאה של 150 ק”ג למ”ר) העלו את הצורך לבחון את היתרונות בשימוש בחומר גלם קל משקל, יקר ומיובא – פֶּרלַייט (גרגירי זכוכית געשית מותפחים) אל מול חומר גלם כבד יותר אך זול ומקומי – טוף. לבסוף, ביקשנו לבחון גם את התועלת בקיומה של יריעת ניקוז הנדרשת על פי ההנחיות המקובלות בתעשייה ^[5] כדי לשפר את ניקוז הנגר וכן לאגור מים לאורך זמן בגג הירוק.

השערות המחקר היו ששימוש בעושר מינים גבוה יגביר את הכיסוי הצמחי הירוק ויצמצם את התבססותם של מינים פולשים, שהלחות במצע על בסיס פרלייט תהיה גבוהה יותר והטמפרטורה בתחתית המצע תהיה נמוכה יותר, וכן שיריעת ניקוז תגביר את הלחות במצע ותגביר את הכיסוי הצמחי הירוק.

שיטות מחקר

מערך הניסוי הוקם על גג ירוק קיים בבניין “בית הסטודנט” שבאוניברסיטת חיפה ב-12.11.2012. המערך כלל 48 חלקות באורך 120 ס”מ, ברוחב 120 ס”מ ובעומק 20 ס”מ, שכללו שש חזרות עם הצלבה מלאה של שלושת המשתנים הבאים – א. עושר מינים גבוה (20 מינים, 50 זרעים מכל מין) ונמוך (5 מינים, 200 זרעים מכל מין) ממינים שנבחרו באקראי ממאגר של 32 מינים חד-שנתיים מקומיים; ב. מצע המבוסס על טוף או פרלייט; ג. קיום או היעדר יריעת ניקוז – יריעת פלסטיק קשיחה בעלת מבנה מורכב שאמורה, בין השאר, לאגור משקעים ולשפר את התנאים עבור הצמחייה בגג הירוק. סך כל השילובים האפשריים של הצלבות שלושת הטיפולים הוא 48 = 2 * 2 * 2 * 6 (עושר מינים גבוה/נמוך * מצע טוף/פרלייט *  נוכחות/היעדר יריעת ניקוז).

במשך ארבע שנים תועדו בזמנים שונים המדדים: כיסוי צמחי ירוק (על-ידי צילום עילי), טמפרטורה, לחות וזהות המינים בכל חלקה. בסוף כל אחת משלוש השנים הראשונות נלקחו דגימות מצע ונבדקו תכונותיו (אמוניום [NH₄], חנקה [NO₃], מוליכות חשמלית [EC], ערך ההגבה [pH]). פירוט שיטות המחקר נמצא בנספח 1.

תוצאות

בניתוח סטטיסטי של הממצאים לאחר בחינת מספר המינים המקוריים שנזרעו בכל חלקה, מספר המינים שנוספו לכל חלקה וסך המינים הכולל בכל חלקה, נמצא שבחלקות עם עושר התחלתי גבוה מספר המינים שנזרעו הצטמצם יותר מאשר בחלקות עם עושר התחלתי נמוך (איור 1א), אבל נוספו להן פחות מינים לאורך התקופה הזו (איור 1ב). מספר המינים הכולל, שהוא חיבור של שני הערכים הקודמים, הראה התכנסות בטיפולים של העושר הגבוה והנמוך עם 10.2 ו-10.5 מינים בהתאמה במהלך השנה הרביעית (איור 1ג). רוב הצמחים שנוספו לחלקות הגיעו מחלקות סמוכות, וחלק מהם מיני מעזבות. בניסוי זה לא נמצאה השפעה של הרכב המצע (טוף/פרלייט) על עושר המינים.

הכיסוי הירוק בחלקות נותח גם הוא, ונמצא כי קיים קשר חיובי בין המגוון ההתחלתי לבין הכיסוי הצמחי הירוק בכל ארבע השנים (איור 2א), גם לאחר שעושר המינים בפועל התכנס למספר דומה בכלל החלקות בשנה הרביעית. בחינת ההשפעה של טיפול המצע הראתה שבשנה הראשונה הכיסוי היה הגבוה ביותר במצע הטוף, ואילו בשאר השנים הכיסוי הגבוה היה בחלקות עם מצע הפרלייט (איור 2ב). לאורך כל ארבע השנים לא הייתה לנוכחות יריעת הניקוז כל השפעה על כמות הכיסוי בחלקות השונות (איור 2ג).

ניתוח של השפעות המשתנים השונים על הטמפרטורה והלחות בחלקות השונות הראה שהמשתנה המשפיע היחיד היה הרכב המצע. בחלקות עם מצע הטוף נמדדה לחות נמוכה יותר בכל השנים, והטמפרטורה שנמדדה בחלקות אלה בחודשים החמים של המדידות (מתחילת אפריל עד שהחלקות התייבשו) הייתה גבוהה יותר.

אופן בדיקת המצע (יחסי מסיסות שונים עבור סוגי מצע שונים) לא אִפשר להשוות בין טיפולי המצע השונים בכל הנוגע לריכוזי האמוניום והחנקה. בכל הטיפולים נמצא שערך ההגבה עלה במשך השנים יחד עם המוליכות החשמלית, ערכי החנקה לא ירדו בשנתיים הראשונות, וערכי האמוניום ירדו בשנה השנייה ועלו שוב בשנה השלישית. לא נמצאה השפעה של הטיפולים השונים על מדדים אלה. פירוט המבחנים הסטטיסטיים נמצא בנספח 2.

איור 1

השינויים לאורך זמן במספר מיני הצומח בחלקות הניסוי

נמצאה ירידה משמעותית במספר המינים המקוריים בחלקות שנזרעו עם מגוון מינים גבוה (20 מינים) (א), ואילו בחלקות שנזרעו עם מגוון מינים נמוך נמצא שנוספו מספר גבוה יותר של מינים שלא נזרעו בהן בתחילת הניסוי (ב). עושר המינים הכולל של המינים (אלה שנזרעו בחלקות יחד עם המינים שנוספו) הראה התייצבות על מספר מינים דומה בשני הטיפולים בסוף תקופת המחקר (ג). המדדים מוצגים בצורת תרשים קופסה (boxplot) המציג את קו החציון כקו מאוזן, את תחומי הרבעונים המרכזיים בשטח הקופסה ואת ערכי הקיצון (outliers) עבור כל טיפול בכל שנה בנפרד. 

איור 2

השפעת הטיפולים השונים על הכיסוי הצמחי הירוק בחלקות הניסוי

מגוון מינים גבוה השפיע לחיוב על אחוז הכיסוי הירוק המצטבר בכל ארבע שנות הניסוי (א). השפעת המצע השתנתה על פני השנים: בשנה הראשונה הכיסוי היה גבוה יותר בחלקות הטוף, ואילו בשאר השנים אחוז הכיסוי המצטבר היה גבוה יותר בחלקות הפרלייט (ב). לא נמצאה השפעה לנוכחות יריעת ניקוז (ג). 

דיון ומסקנות

הודות לתרומתם במגוון תחומים – כגון קיבוע פחמן, ויסות טמפרטורה של בניינים, ספיגת מי גשם ומניעת נגר – גגות ירוקים הם חלק מסל פתרונות בנייה ירוקה שמקודמים לאחרונה ברמות השונות, החל במשרדי ממשלה וכלה ברשויות מקומיות, וכן על-ידי ארגוני סביבה וקרנות פילנתרופיות. ובכל זאת, עלותם הכלכלית הגבוהה והקושי בביסוס סוגי התועלת השונים שלהם מותירים אותם בתור אלמנט חולף ויקר.

מתח נוסף הממשיך ללוות את הגגות הירוקים הוא הפער שנובע מהציפייה מ”גג ירוק” שיהיה ירוק ופורח, אל מול הצורך בגג פונקציונלי שאינו משרת בהכרח היבט אסתטי. בעוד שבכל הנוגע לגגות ירוקים אינטנסיביים קיים ידע גנני משמעותי, שמבטיח את הצלחת התפתחות הצומח, הרי שעבור גגות אקסטנסיביים אין כיום מסגרת שתסדיר ותבחן הרכבי צמחייה מיטביים ותספק מפרט מוכח שיבסס את התועלת הפוטנציאלית שלהם.

במסגרת ניסוי זה מצאנו ששימוש במצע המבוסס על פרלייט עדיף על מצע מבוסס טוף. מצע מבוסס פרלייט מספק בידוד טוב יותר ושומר על לחות גבוהה יותר לאורך זמן. יתרון נוסף נמצא בכיסוי צומח גבוה יותר מהשנה השנייה ואילך (לא ברור מה הגורם לכך שבשנה הראשונה הכיסוי במצע מבוסס טוף היה גבוה יותר). אין בידינו לקבוע שיתרון זה שווה את התוספת הכספית או את השינוע והאנרגיה הכרוכים בייצור הפרלייט, אבל הניסוי הצליח להראות שיש יתרונות מובהקים לשימוש בחומר זה.

לעומת זאת, כשבחנו את השפעתה של יריעת הניקוז, לא מצאנו שיפור באף אחד מהמדדים שנבדקו. הטענות המייחסות לה תועלת הודות ליכולתה לאגור מים, לא זכו לחיזוק במסגרת הניסוי. לנוכח העובדה שהיריעה היא אלמנט סטנדרטי במפרטים הבין-לאומיים, יש להמשיך ולבחון תועלת אפשרית לנוכחות יריעות אלה, אבל בשל מחירה היקר אנו ממליצים לבחון את חיוניות היריעה לעומק לפני הכללתה בתור רכיב סטנדרטי בגגות ירוקים בישראל.

לבסוף, הצלחנו לבסס במחקר את התועלת שבזריעת מגוון גבוה של מינים, למשל בשל הגברת הכיסוי הצמחי הירוק וצמצום פלישת מינים זרים. יש להמשיך ולבחון אפשרויות נוספות לשילובים של צמחייה חד-שנתית עם צמחייה רב-שנתית, כדוגמת צורית גבוהה (Sedum sediforme) ^{[1 ,11]}, ואת השפעתה על החי ^[8], וכן לבחון צמחייה מתאימה לגגות באקלים ישראלי שאינו ים תיכוני.     

לסיכום, מחקרנו הציג מספר תובנות, התורמות לשיפור ההבנה וההתאמה של פרקטיקת הגגות הירוקים האקסטנסיביים לאקלים הים תיכוני המקומי. אנו מקווים שתובנות אלה יתרמו לתכנון ולהקמה נרחבים של גגות ירוקים אפקטיביים בעלות מינימלית.

---

לזכרו של ליאון בלאושטיין 1953-2020

ליאון בלאושטיין היה פרופסור מן המניין במכון לאבולוציה ובמחלקה לביולוגיה אבולוציונית וסביבתית באוניברסיטת חיפה. ליאון היה אקולוג ועסק בהיבטים שונים של אקולוגיה של חברות. מחקריו התמקדו ביתושים, בסלמנדרות ובמקווי מים זמניים. מחקריו של ליאון עסקו גם בכרישים ובשפני סלע, ובשנים האחרונות עסק גם במחקר אקולוגי בגגות ירוקים במסגרת המרכז שהקים ובראשו עמד.

ליאון עלה לישראל בשנת 1988, לאחר שהשלים את לימודיו באוניברסיטת ראטגרס ובאוניברסיטת קליפורניה שבדייוויס. הוא היה העורך הראשי של כתב העת Israel Journal of Ecology and Evolution מאז שנת 2006 יחד עם פרופ’ ברט קוטלר, ושימש במהלך השנים חבר מערכת בכתב העת Ecology Letters.

הוא היה מנחה אהוב, בעל חוש הומור ולב רחב לצד מקצועיות בלתי מתפשרת.

ליאון נפטר בחודש יוני 2020 לאחר מאבק ממושך במחלה קשה.

יהי זכרו ברוך.

---

מקורות

1. אגרא ה, קליין ת, וסל ע ואחרים. 2016. השפעת הרכב הצמחייה על קצב קיבוע פחמן בגגות ירוקים. אקולוגיה וסביבה 7(3): 251–252.
2. צרפתי מ ושפרן ר. 2018. קיימות וסביבה ככלי פיתוח בשלטון המקומי, מדריך יישומי לרשויות מקומיות. משרד הפנים, ירושלים.
3. Blaustein L, Kadas GJ, and Gurevitch J. 2016. Integrating ecology into green roof research. Israel Journal of Ecology and Evolution 62(1-2): 1–6.
4. Cook-Patton SC and Bauerle TL. 2012. Potential benefits of plant diversity on vegetated roofs: A literature review. Journal of Environmental Management 106: 85–92.
5. FLL (Forschungsgesellschaft Landschaftsentwicklung Landschaftsbau). 2008. Guidelines for the Planning, Construction and Maintenance of Green Roofing. Bonn: Germany.
6. Lundholm JT. 2015. Green roof plant species diversity improves ecosystem multifunctionality. Journal of Applied Ecology 52(3): 726–734.
7. Oberndorfer E, Lundholm J, Bass B, et al. 2007. Green roofs as urban ecosystems: Ecological structures, functions, and services. BioScience 57(10): 823–833.‏
8. Salman IN and Blaustein L. 2018. Vegetation cover drives arthropod communities in Mediterranean/Subtropical green roof habitats. Sustainability 10(11): 4209.
9. Shafique M, Kim R, and Rafiq M. 2018. Green roof benefits, opportunities and challenges – A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews 90: 757–773‏
10. Tilman D, Wedin D, and Knops J. 1996. Productivity and sustainability influenced by biodiversity in grassland ecosystems. Nature 379(6567): 718–720.
11. Vasl A, Shalom H, Kadas GJ, and Blaustein L. 2017. Sedum – Annual plant interactions on green roofs: Facilitation, competition and exclusion. Ecological Engineering 108: 318–329.

קריאה נוספת

הפרק במדריך מסכם את הידע והמונחים בתחום הגגות הירוקים ומפרט את התועלת והחסמים של התופעה ברמת התושב והרשות המקומית שהגגות מותקנים בה.

צרפתי מ ושפרן ר (עורכות). 2018. קיימות וסביבה ככלי פיתוח בשלטון המקומי, מדריך יישומי לרשויות מקומיות. ירושלים: משרד הפנים.

---

מאמר הסוקר היבטים רלוונטיים מהתאוריה האקולוגית, שעשויים לאפשר קיום מגוון מינים גבוה בגגות ירוקים אסקטנסיביים. כמו כן, נסקרים במאמר המחקרים בתחום שעשויים לתמוך בתובנות הללו.

Vasl A and Heim A. 2016. Preserving plant diversity on extensive green roofs – theory to practice. Israel Journey of Ecology and Evolution 62(1-2):103–111.

---

נספחים

נספחים 5-1
E&E_Spring2021_Vasl al-appendixes1-5

הכותבים של פריט זה:

עמיאל וסל – מרכז קדס לחקר אקולוגיה של גגות ירוקים, המחלקה לביולוגיה אבולוציונית וסביבתית והמכון לאבולוציה, אוניברסיטת חיפה;

שי לוי – מרכז קדס לחקר אקולוגיה של גגות ירוקים, המחלקה לביולוגיה אבולוציונית וסביבתית והמכון לאבולוציה, אוניברסיטת חיפה; החוג הרב תחומי במדעי החברה, המכללה האקדמית עמק יזרעאל;

ג'יונג'יבר קדס – מרכז קדס לחקר אקולוגיה של גגות ירוקים, המחלקה לביולוגיה אבולוציונית וסביבתית והמכון לאבולוציה, אוניברסיטת חיפה; המכון לחקר הקיימות, אוניברסיטת מזרח לונדון;

ליאון בלאושטיין – מרכז קדס לחקר אקולוגיה של גגות ירוקים, המחלקה לביולוגיה אבולוציונית וסביבתית והמכון לאבולוציה, אוניברסיטת חיפה.

הזכויות שמורות לכתב העת "אקולוגיה וסביבה" – www.magazine.isees.org.il