Със затоплянето на климата и нарастващия натиск от човешка дейност, цъфтежите на фитопланктон стават все по-чести и по-интензивни както в езерата, така и в моретата. Това явление вече носи сериозни последици за здравето на хората, икономиката и околната среда.

Случаят в Сенегал

През 2020 г. мистериозно заболяване засяга повече от хиляда рибари в Сенегал. Те развиват тежка остра дерматитна реакция – възпаление и кожни лезии, особено по ръцете и около очите. След повторен случай през 2021 г., дълго търсената причина е разкрита едва в началото на 2025 г.: не бактерия или замърсител, а микроскопично морско водорасло – Vulcanodinium rugosum. То отделя мощната отрова портимин А, която причинява некроза на кожата.

Изследователите откриват, че микроводораслото се натрупва в рибарските мрежи. При работа с тях, рибарите влизат в директен контакт с токсина. Подобни случаи вече са документирани и другаде – например в Куба, където десетки къпещи се са получили сходни кожни раздразнения.

Цъфтеж на коколитофориди (coccolithophorids) в Черно море. Сателитна снимка: Norman Kuring, NASA’s Ocean Biology Processing Group

Как възникват и се разпространяват цъфтежите на фитопланктона

Фитопланктонът, заедно с цианобактериите, образува огромни колонии при подходящи условия – високи нива на хранителни вещества (азот, фосфор) и температури около 20–25 °C. При разпад на тези маси, водата губи кислород, а животът в нея умира.

В открити морета приливите частично ограничават ефекта, но в езера с бавен водообмен, особено през лятото, цъфтежите могат да доведат до масови измирания.

Във френското езеро Гран-Лийо например, изследователите забелязват феномен, специфичен за този водоем: западната третина на езерото, защитена от вятъра, е заета от безброй водни лилии. Осигурявайки сянка под повърхността, водните лилии понижават температурата на водата с до 9°C в сравнение с откритите води, където живакът може да се повиши до над 30°C през лятото.

Тъй като само цианобактериите виреят при тези високи температури, две трети от езерото страдат от повтарящи се цъфтежи всяка година, което най-вероятно води до масивен спад в биоразнообразието. Докато в сянката на водните лилии, други видове фитопланктон виреят. Или ако езерото загуби водните си лилии, ще загуби и една трета от биоразнообразието си.

Двугодишен изследователски проект върху езерото Гранд-Лийо (Лоар-Атлантик) характеризира състава на планктона в него. Учените са взели проби от вода от райони с водни лилии (които блокират светлината) и от райони, където прониква слънчева светлина. Кредит: Jean-Marc Gillier / SNPN / Réserve naturelle nationale du lac de Grand-Lieu

Климатичните промени и глобализацията ускоряват процеса. Търговските кораби пренасят микроводорасли далеч извън естествения им ареал. V. rugosum, например, е вид от Тихия океан, който вече се е установил край бреговете на Сенегал и Карибите.

И накрая, цианобактериите имат особеността да произвеждат спящи клетки, които, натрупвайки се в седиментите в края на цъфтежа, могат да оцелеят там в продължение на няколко хиляди години, докато се завърнат топлите температури, които обичат. Днес си плащаме за глобалното затопляне, и въпреки че сме намалили изхвърлянето на хранителни вещества през последните тридесет години, наблюдаваме все повече цъфтежи с покачващите се температури.

Морският динофлагелат Vulcanodinium rugosum произвежда мощни парализиращи и цитотоксични съединения, наречени пинатоксини (PnTX) и портимини. Това проучване имаше за цел да изследва цъфтеж на динофлагелат , свързан с 60 случая на остър дерматит, състоящи се от индивиди в близък контакт с цъфтежа на два плажа в залива Сиенфуегос, Куба. Комбинирани морфологични и генетични характеристики показват V. rugosum като причинител на цъфтежа. rDNA последователностите на генотипа V. rugosum, открити в цъфтежа, съвпадат с други от Азия, включително материал, открит в баластния танк на кораб във Флорида. Преобладаващите токсини в цъфтежа са портимин, PnTX-F и PnTX-E, подобни на щамове, произхождащи от Тихия океан. Филогенетичните данни сочат за скорошно въвеждане на V. rugosum от Тихия океан в карибските води, вероятно чрез баластни води. Кредит: Science of The Total Environment; https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.143782 

Влияние върху хора, природа и икономика

Проучването на френското езеро Гран-Лийо показва, че интензивните цъфтежи на цианобактериите водят до силен спад в биоразнообразието.

Освен кожни увреждания, токсините на фитопланктона могат да замърсят морски дарове, предизвиквайки хранителни отравяния при хората.

Розовото оцветяване на хрилете на тези стриди, уловени близо до Конкарно, на атлантическия бряг на Франция, се дължи на наличието на Mesodinium rubrum. Този нетоксичен планктон може да повлияе на сензорните и търговските качества на стридите и да сигнализира за временен екологичен дисбаланс. Кредит: Rocher Grégory (2001) / Ifremer, https://image.ifremer.fr/data/00949/106077/

Масови цъфтежи в Австралия са довели до смърт на добитък, а по френската Атлантическа крайбрежна ивица – до загуби в туризма. В Сенегал затварянето на риболовни зони е тежък удар по местната икономика.

Може ли да се спре?

Специалистите предлагат намаляване на хранителните вещества, вливащи се в езерата и моретата, но това би могло да намали и риболовния добив, тъй като фитопланктонът е в основата на океанската хранителна верига. При езерата се препоръчва премахване или редуциране на плитки водоеми, податливи на чести цъфтежи, и залагане на по-малки, по-устойчиви екосистеми.

Любопитно е, че някои хора – включително част от рибарите в Сенегал – носят генетична мутация, която ги прави устойчиви на токсина портимин А. Това откритие дава надежда за по-добро разбиране и контрол над подобни екологични заплахи в бъдеще.

Справка: Summer bloom of Vulcanodinium rugosum in Cienfuegos Bay (Cuba) associated to dermatitis in swimmers; 
Angel R. Moreira-Gonzálezet al; Science of The Total Environment; https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.143782

Източник: Quand le phytoplancton tue, Maxime Lerolle, CNRS