Czym są złote algi, dlaczego, w jakich warunkach i dla kogo mogą być niebezpieczne oraz skąd się wzięły w Odrze – m.in. na te pytania odpowiada dr Kamil Konowalik z Instytutu Biologii Środowiskowej Uniwersytetu Przyrodniczego we Wrocławiu.
Czym są złote algi?
– Termin „złote algi” odpowiada gatunkowi glonów należącemu do chromistów, które w systematyce klasyfikowane są na poziomie królestwa, więc nie zaliczamy ich ani do roślin, ani do zwierząt. Są oddzielną grupą wyróżniającą się odmienną budową chloroplastów, które najczęściej przybierają brązowy lub żółty kolor. Chromisty w większości są jednokomórkowe, chociaż niektóre z nich są organizmami tkankowymi. To m.in. glony słono- i słodkowodne takie jak brunatnice, okrzemki, lęgniowce oraz haptofity, do których należy jednokomórkowy glon Prymnesium parvum nazywany „złotą algą” – jeden z głównych „podejrzanych” w sprawie zatrucia wody w Odrze. Glony te należą do nanoplanktonu, a rozmiary pojedynczych komórek osiągają około 10 µm, co daje nam rozmiar siedem razy mniejszy od średnicy włosa. Haptofity posiadają specjalne wici służące do pływania, które wykorzystują też do przyczepiania się do innych obiektów np. do skrzeli. Mimo zdolności do ruchu te małe organizmy przemieszcza głównie nurt wody.
Dlaczego i w jakich warunkach mogą być niebezpieczne?
– Glony są szkodliwie w momencie ich zakwitu. Jest to rodzaj strategii, który wykształcił się niezależnie u kilku grup glonów m.in. u sinic, zielenic i bruzdnic. Mimo, że zjawisko to wywoływane jest przez różne organizmy to prawie zawsze głównym czynnikiem jest eutrofizacja. Głównie chodzi tu o nadmiar azotu i fosforu, a czasami innych pierwiastków lub substancji organicznych. Dodatkowo na pojawianie się zakwitów wpływa pogoda, przede wszystkim temperatura i nasłonecznienie. Sprzyjające warunki powodują, że glony szybko się rozmnażają wyczerpując związki pokarmowe. Zbyt duże zagęszczenie osobników i mała ilość pokarmu wywołują czynniki stresowe, które dodatkowo stymulują glony do wejścia w stan zakwitu, a także inicjują wydzielanie toksyn.
Zakwity „złotych alg” nie są czymś nowym – w niektórych rejonach świata występują częściej. Dotyczy to szczególnie obszarów o ciepłym klimacie takich jak np. Maroko czy Teksas. W latach 70. w Anglii masowy pojaw tych alg wiązany był ze szczególnie dużym zagęszczeniem populacji mewy śmieszki, której odchody na tyle użyźniły wodę, że doprowadziły do zakwitu.
Przejście w stan zakwitu powoduje zmianę w sposobie odżywiania alg. W normalnych warunkach jest to glon samożywny i tylko częściowo cudzożywny, natomiast w warunkach stresowych zaczyna w dużej mierze pochłaniać związki organiczne, które pozyskuje m.in. z rozkładających się zwierząt oraz z fagocytozy innych glonów. Poza tym zakwit wpływa również negatywnie na parametry wody zmieniając jej odczyn, zawartość tlenu, a także innych związków rozpuszczonych w wodzie oraz blokuje światło niezbędne dla innych organizmów. Wszystko to składa się na efekt reakcji łańcuchowej, która raz rozpoczęta jest już praktycznie niemożliwa do zatrzymania.
W przypadku Odry dopóki nie mamy dowodów możemy jedynie wysnuwać hipotezy. Wiemy, że zatrucie przesuwa się jak fala, co świadczy o tym, że przyczyn zakwitów powinniśmy szukać w górnym odcinku rzeki. Pierwszą z możliwości jest zrzut substancji które zwiększyły zasolenie wody i umożliwiły masowy pojaw „złotych alg” bezpośrednio w Odrze. Inny brany pod uwagę scenariusz to występowanie „złotych alg” w zasolonym zbiorniku z którego spuszczono wodę do Odry. Spuszczenie zasolonej wody do rzeki wywołało warunki stresowe (spadek zasolenia oraz temperatury) co z kolei doprowadziło do zakwitu i wydzielania toksycznych substancji. Dodatkowo w tym roku wysokie temperatury i małe opady mogły przyczynić się do spotęgowania skali zjawiska.
Dla kogo złote algi są niebezpieczne?
W zobrazowaniu zagrożeń i szkód jakie powoduje zakwit glonów pomocne jest odwołanie się do łańcucha pokarmowego. W podstawowym znaczeniu chodzi o łańcuch który często jest przedstawiany na lekcjach biologii na przykładzie ekosystemów lądowych: rośliny, roślinożercy, drapieżniki, destruenci. Jednak życie i większość ekosystemów jest dużo bardziej skomplikowana. Szczególnie jeśli chodzi o ekosystemy wodne, mamy do czynienia z bardzo dużą złożonością. Występują tam bakterie, plankton, oraz mniejsze i większe zwierzęta. Sam plankton jest bardzo zróżnicowany i znajdujemy w nim organizmy zarówno bardzo małe o wielkości ok. 0.5 µm jak i 400-krotnie od nich większe osiągające rozmiary ok. 0.2 mm. Liczba organizmów jaką można zaobserwować w kropli wody jest fascynująca. Wszystkie te organizmy, na wszystkich szczeblach są ze sobą powiązane. W rzeczywistości nie przypomina to łańcucha, ale raczej ogromną, trójwymiarową sieć, gdzie jeden gatunek glonu może fotosyntetyzować i jednocześnie zjadać bakterie, sam jest zjadany przez pierwotniaki, którymi odżywiają się wrotki, te z kolei mogą być zjadane przez małe bezkręgowce, które wreszcie są pokarmem dla małych ryb, a te dla większych itd.. Teraz wyobraźmy sobie, że jeden z tych gatunków zdobywa przewagę i zaczyna dominować. Śnięte ryby, które widzimy w Odrze są dużą stratą którą najłatwiej nam zaobserwować. Jednak szkody jakie przynosi dominacja jednego gatunku są dużo większe ponieważ na jakiś czas zaburzona jest cała sieć troficzna.
Dodatkowo „złota alga” wydziela szereg związków toksycznych, które bezpośrednio niszczą i zabijają inne organizmy. Zidentyfikowano co najmniej kilkanaście substancji, które są przez nie wytwarzane. Rodzaj tych związków zależy od szczepu alg i podobnie jak z koronawirusem czy innymi drobnoustrojami różne szczepy przejawiają różną zjadliwość. Zidentyfikowane substancje mają działanie zabójcze dla ryb o efektach cytotoksycznych, hemolitycznych, hepatotoksycznych czy neurotoksycznych. Dodatkowo toksyczność wydzielanych substancji modyfikowana jest przez wiele czynników np. toksyny stają się mniej aktywne w niskim pH, mogą być niszczone przez światło albo potrzebować aktywatorów w postaci innych związków. W sytuacji zakwitu warunki środowiskowe zmieniają się w ten sposób, że toksyczność wzrasta.
Toksyny wydzielane przez Prymnesium parvum są szkodliwe nie tylko dla ryb, ale również dla innych organizmów które oddychają za pomocą skrzeli, czyli również dla kijanek płazów oraz niektórych bezkręgowców jak np. małży. W zależności od toksyny sposób działania może być inny, ale w przypadku zwierząt wodnych najczęściej porażane są skrzela, gdzie dochodzi do zaburzenia funkcjonowania błon komórkowych. Zatrute zwierzęta najczęściej krwawią ze skrzeli, które mogą też pokrywać się śluzem. „Złote algi” wydzielają też substancje które są toksyczne wobec innych organizmów planktonicznych i hamują ich procesy życiowe lub zabijają. Ma to na celu z jednej strony zwalczanie konkurencji i drapieżników, a z drugiej zapewnienie źródła dodatkowego pokarmu. Toksyczność wobec ssaków i innych kręgowców nie jest do końca zbadana jednakże w warunkach laboratoryjnych niektóre z substancji wydzielanych przez „złote algi” wykazywały działanie neurotoksyczne na komórki ssaków. Istnieje więc ryzyko, że mogą być szkodliwe również dla innych zwierząt, w tym ludzi.
Skąd złote algi wzięły się w Odrze?
Jest to glon występujący na całym świecie poza Arktyką i Antarktydą. Został odkryty i opisany w latach 30. XX wieku w słonawym jeziorze w Anglii. Stwierdzenia tego gatunku mają miejsce przede wszystkim w wodach słonych lub słonawych, w morzach, zatokach, ujściach rzek lub zbiornikach śródlądowych. Zakwity występują prawie wyłącznie w wodach słonawych, czyli o zasoleniu poniżej 3%. Zarówno sam glon jak i jego formy przetrwalnikowe może być transportowany naturalnie przez migrujące ptaki. Dodatkowo może się rozprzestrzeniać wraz z zarybianiem lub poprzez przypadkowe przeniesienie wody, a nawet z mułem lub piaskiem czy na powierzchni innych przedmiotów albo roślin.
Czy złote algi można zwalczyć i co robić, by do takiej sytuacji jak na Odrze nie doszło?
Praktycznie nie można ich zwalczać – są to organizmy jednokomórkowe i wchodzą w skład planktonu, więc jakiekolwiek zwalczanie mogłoby przynieść więcej szkód niż korzyści. Ich masowy pojaw nie jest ich „winą”, ale powinniśmy szukać przede wszystkim czynników, które go wywołały. Niwelowanie tych czynników powinno być głównym celem zapobiegającym pojawieniu się takich sytuacji w przyszłości. Musimy zadbać aby maksymalnie ograniczać zanieczyszczenie środowiska. Ponadto musimy je monitorować w celu odpowiednio wczesnego wykrywania zagrożeń.
Niestety często dopiero katastrofa lub wypadek uświadamia nam uchybienia i popełnione błędy. W przypadku katastrofy na Odrze widać, że bardzo wiele rzeczy wymaga poprawy.