חרץ (גאומורפולוגיה)

בגאומורפולוגיה, חרצים (באנגלית: rills) הם נתיבי מים המתחתרים בשכבות הקרקע העליונות כתוצאה משחיקה של מים את הקרקע באזור הזרימה. נתיבים אלה הם תעלות ליניאריות רדודות, לרוב בצורת V, המתחתרות לגובה נמוך במקצת מסביבתן, עד 30 ס"מ לערך. החרצים מתפתחים במדרון מבלי להשפיע על שיפוע של המדרון.

צורת התחתרות החרצים

החרצים מתחתרים מהאזור הגבוה של המדרון לכיוון מורדותיו. דפוס התחתרותם משתנה כתלות בגודל שיפוע המדרון. בשיפועים נמוכים נצפה לראות דפוס מעוצה (דנדריטי), כיוון שכוח המשיכה לא חזק והמים נוטים להתפשט רוחבית. זרם המים לוחץ על קירות החרץ ומתפזר במרחב. מנגד, בשיפועים גדולים נצפה לראות דפוס מקבילי כיוון שכאן, כוח הכבידה הוא רב משמעות ומושך בחוזקה את המים ישר למטה מבלי לאפשר להם להתפזר במרחב. כאשר זרימת המים מתרחשת בשטח נרחב יחסית ואספקת המים היא רציפה, העומק של הזרם והיכולת שלו לסחוף איתו חומרים בדרכו גדלים. כמות המים מספיקה לא רק כדי למלא את החרץ, אלא גם לגרום לפיצולו. זרם המים שואף להתרחב אל מעבר גבולותיו של החרץ, כדי לייעל את זרימתו. כתוצאה מכך מתמוטטים קירות החרץ, והמים נשאבים לחרץ סמוך, הנמצא בגובה נמוך יותר על פני הקרקע. כך התהליך נמשך עד שהמים מגיעים לחרץ ראשי.

תנאים להיווצרות חרצים

היווצרות החרצים היא כאמור תולדה של שחיקת מים את הקרקע. לכן היווצרות החרצים מושפעת הן מזרימת המים ומעוצמתם והן מתכונות הקרקע ושיפוע המדרון. כאשר שיעורי הגשם גבוהים משיעורי החידור של הקרקע, קרקע לא מספיקה לספוג את כל כמות המים שנכנסת למערכת. כתוצאה מכך, מים אינם מחלחלים לתוכה וממשיכים לזרום. זרימת מים זו אשר שוחקת בדרכה את הקרקע נקראת נגר עילי. שחיקת הקרקע תתרחש בתנאי שהמבנה הפיזיקאלי של הקרקע יהיה לקוי ומעורער. כלומר, תאחיזת החלקיקים (קוהזביות) תהיה נמוכה והתארגנות החלקיקים זה על גבי זה תהיה ארעית ובלתי מאורגנת. לכן כשכוח הגזירה של המים יהיה חזק יותר מכוח החלקיקים להיאחז אחד בשני, החלקיקים ינתקו ותתרחש סחיפה. המים יפלסו נתיבים בקרקע, נתיבים אלו הם החרצים.
תאוצת המים הגדלה והפגיעות ההדדיות של חלקיקי הקרקע המנותקים עשויים להוביל לתנועת חומר מוגברת בתוך החרצים. תנועת זו מושפעת מגודל שיפוע המדרון. ככל ששיפוע המדרון גבוה יותר, כוח הכבידה בעל השפעה רבה יותר על זרימת המים. כוח הכבידה מושך בחוזקה את המים כלפי מטה ולכן הם נעים במהירות רבה יותר ובעוצמה חזקה יותר. בנוסף, תאוצה חיצונית מהווה גם היא גורם לתנועת החומר. התאוצה החיצונית נובעת מזעזוע טבע פתאומי כגון גשמים, הפשרת שלגים, גלישת שלג ואף דריכת אדם וחיה.

אקלים

חרץ נפוץ באזורים צחיחים וצחיחים למחצה. אזורים אלה מאופיינים בכמויות משקעים נמוכות יחסית בין 200–800 מילימטרים בשנה, ובאידוי גבוה. משטר הגשמים ועוצמתם באזורים אלה משתנה בין החורף לקיץ ומשנה לשנה. באקלימים אלה הקרקע לרוב יבשה, בעלת חדירות נמוכה ודלילה בכיסוי צומח. ברגע שנכנסים מים למערכת, על ידי משקעים, נגר עילי מתפתח בקלות, וחרצים מתחילים להיווצר. היווצרות הנגר העילי תתרחש לרוב בזמן גשמים לאחר תקופה יחסית ארוכה של יובש וחום.

השפעת כיסוי הצומח על יצירת חרצים

כיסוי צומח הוא גורם מגביל רב משמעות על היווצרות נגר עילי. נגר עילי אכן נוצר כתוצאה מירידת משקעים רבים, אך טיב זרימתו ומהירותו תלויים, גם כן, בצפיפות הצומח באזור. כאשר לא קיים כיסוי צומח, נוצרים על פני הקרקע שני סוגי קרום קרקע עיקריים, אשר מהווים שכבה דקה ואטומה לחדירת מים. סוג ראשון- קרום הנוצר על ידי מיקרואורגניזמים בשם כחוליות. כחוליות אלה מבצעות תהליכים ביוכימיים בקרקע ובכך מצמידות את גרגירי הקרקע זה לזה. סוג שני- קרומים מכניים אשר נוצרים בעקבות פגיעת מטר המים ישירות בקרקע. במהלך הפגיעה מתרחש מיון בקנה מידה קטן של חלקיקי הקרקע. בעוד שהחלקיקים הקטנים ניתזים רחוק ממקום פגיעת טיפת המים, החלקיקים הגדולים ניתזים קרוב. מיון זה גורם להיווצרות הקרומים המכניים. לעומת זאת, בנוכחות כיסוי צומח, התכונות הפיזיות, כימיות וביולוגיות של הקרקע שונות. זאת מכיוון שעוצמת המים לא פוגעת ישירות בקרקע ואנרגיית הפגיעה בקרקע נמוכה. ובנוסף, בקרבת שורשי הצמח מתקיימת פעילות ביולוגית וכימית של מעבר חומרים מן הצמח לסביבתו. פעילות השורשים בקרקע מעשירה ומטייבת אותה, עושה אותה נקבובית יותר ומפוררת יותר. במקביל, מעבר החומרים מאפשר התפתחות של חומר אורגני, אשר מעודד את תלכוד חלקיקי הקרקע ויצירת חללים ביניהם. כל אלו מקנים לקרקע יכולת חדירות וספיגה גבוה יותר של מי הגשמים והנגר העילי.

ההבדל בין חרץ לערוצון

ההבדל העיקרי והמשמעותי בין השניים, אשר בעקבותיו נגררים שאר ההבדלים, הוא ההבדל בגודל. ערוצון הוא בעצם חרץ בגודל רב יותר. ערוצון עמוק יותר מהחרץ ורחב יותר. על מנת ליצור ערוצון נדרשת עוצמה אינטנסיבית יותר של גשמים ונגר עילי. בחרצים זורמים מים רק במהלך ירידת משקעים ורוב הזמן הם יבשים. ערוצון ממשיך לעיתים להוביל מים, ובמקרים של גשם קיצוני הם אף מסוגלים להפוך לאפיק מים. החרצים הם תעלות במצב הפיך, כלומר ניתן לחרוש ולעבד אותן על ידי כלי חקלאי. בניגוד לערוצון שהוא תעלה בלתי הפיכה אשר לא ניתן לעיבוד על ידי כלי חקלאי.