Cvjetanje algi

Snimak iz orbite u oktobru 2011., najveće cvjetanje algi koji je jezero Erie Lake doživilo u desetljećima. Zabilježene su bujice proljetnih kiša sa ispranim gnojivom u jezero, pospješujući rast mikrocistina kojeg proizvode cijanobakterije .[1]

Cvjetanje algi ili cvatnja algi je brzo povećanje ili akumulacija populacije algi u slatkovodnim ili morskim vodenim sistemima, a često se prepoznaje i po promjeni boje vode od njihovih pigmenata. Termin alge obuhvata mnoge vrste vodenih fotosintetskih organizama, kako makroskopske, višećelijske organizme poput morske trave, tako i mikroskopske jednoćelijske organizme poput cijanobakterija. Cvjetanje algi obično se odnosi na brzi rast mikroskopskih jednoćelijskih algi, a ne makroskopskih. Primjer makroskopskog cvjetanja algi je šuma algi.[2][3]

Cvjetanje algi posljedica je porasta hranjivih sastojaka u vodi, poput dušika ili fosfora od dotoka gnojiva, koje ulaze u vodeni sistem i uzrokuju prekomjerni rast algi. Cvjetanje algi utiče na cijeli ekosistem; može imati benigne posljedice poput jednostavne ishrane viših trofičkih razina do štetnijih učinaka poput sprečavanja sunčeve svjetlosti da dopre do drugih organizama, uzrokujući iscrpljivanje količina kisika u vodi i, ovisno o organizmu, izlučivanje toksina u vodu. Proces prekomjerne opskrbe hranjivim tvarima, koji dovodi do rasta algi i iscrpljivanja kisika naziva se eutrofikacija. Cvjetanje koje može ozlijediti životinje ili ekološke prilike naziva se "štetno cvjetanje algi" (HAB) i može dovesti do odumiranja riba, gradova koji uzimaju vodu za stanovništvo ili čak i država koje moraju zatvoriti ribolov.

Karakterizacija cvjetanja

Cvjetanje algi može predstavljati problem za ekosistem i ljudsko društvo.

Izraz "cvjetanje algi" definiran je nedosljedno ovisno o naučnom polju i može se kretati između "minicvjetanja" bezopasnih algi do velikog, štetnog događaja. Budući da je „alga“ širok pojam koji uključuje organizme različitih veličina, stope rasta i potreba za hranjivim tvarima, ne postoji službeno priznata granična razina za ono što je definirano kao cvjetanje.

Cvjetanje algi pravi probleme ekosistemu i društvenoj zajednici. Budući da u naučnoj zajednici ne postoji konsenzus, cvjetanje se može okarakterizirati i kvantificirati na nekoliko načina, kao što su:[4]

  • mjerenje nove biomase algi,
  • koncentracija fotosintetskih pigmenAta,
  • kvantifikacija negativnog učinka cvjetanja ili
  • relativna koncentracija algi u usporedbi s ostatkom mikrobne zajednice.

Naprimjer, definicije cvjetanja su uključene kada koncentracija hlorofila prelazi 100 mg/L, kada vrste za koje se smatra da cvjetaju prelaze koncentracije od 1000 ćelija/ml i kada koncentracija vrsta algi jednostavno odstupi od njenog normalnog rasta.

Cvjetanja su posljedica povećanja količine hranjivih tvari koju pojedine alge trebaju uvesti u lokalni vodeni sistem. Taj hranjivi sastojak koji ograničava rast obično je dušik ili fosfor, ali mogu biti i gvožđe, vitamini ili aminokiseline. Postoji nekoliko mehanizama za dodavanje ovih hranjivih sastojaka u vodu. Na otvorenom okeanu i uz obalu, pravci puhanja vjetra i topografske karakteristika okeanskog dna mogu izvući hranjive sastojke u fotičku ili sunčanu zonu okeana.[5] kada koncentracija hlorofila poraste 5 ug/L.[6][7][8]

Cvjetanje algi, posebno veliki slučajevi cvjetanja, može smanjiti prozirnost vode i može promijeniti boju. Boju cvjetanja određuju fotosintetski pigmenti u ćelijama alge, poput hlorofila i fotoprotektivnih pigmenata. Ovisno o organizmu, njegovim pigmentima i dubini u vodenom stubu, cvjetanje algi može biti zeleno, crveno, smeđe, zlatno i ljubičasto. Svijetlozelena cvjetanje u slatkovodnim sistemima često su rezultat prisustva i aktivnosti cijanobakterija (kolokvijalno poznatih kao "plavo-zelene alge"), poput Microcystis aeruginos. Cvjetovi se također mogu sastojati od makroalgnih (nefitoplanktonskih) vrsta. Ova cvjetanja prepoznatljiva su po velikim krpama algi koje se mogu izliti na obalu.[9]

Jednom kada je hranjiva tvar prisutna u vodi, alge počinju rasti mnogo brže nego inače. U minicvjetanju, ovaj brzi rast koristi čitavom ekosistemu pružanjem hrane i hranjivih sastojaka za druge organizme. Posebna pažnja je potrebna kada se pojavi rijetko štetno cvjetanje algi (HAB), koje uključuje toksični ili na drugi način štetni fitoplankton. Postoje mnoge vrste koje mogu uzrokovati štetno cvjetanje algi. Naprimjer, Gymnodinium nagasakiense može uzrokovati štetne crvene plime, dinoflagelati Gonyaulax polygramma mogu izazvati iscrpljivanje kisika i rezultirati velikim ubijanjem ribe, cijanobakterija Microcystis aeruginosa može stvarati toksine, a diatomeja Chaetoceros convolutus može oštetiti riblje škrge.

Cvjetanje slatkovodnih algi

Cvjetanje slatkovodnih algi rezultat je viška hranjivih sastojaka, posebno nekih fosfata. Višak hranjivih sastojaka može poticati iz gnojiva koja se primjenjuju na poljoprivrednom zemljištu ili na površinama za rekreacijske svrhe. Također mogu poticati iz sredstava za čišćenje u domaćinstvu koja sadrže fosfor. U jezerima koja su ljeti slojevita, jesenski promet može osloboditi značajne količine bioraspoloživog fosfora što potencijalno pokreće cvjetanje algi čim dođe dovoljno svjetla za fotosintetezu. Sumnja se da uzrok može biti i višak ugljika i dušika. Prisustvo ostataka natrij-karbonata djeluje kao katalizator da alge cvjetaju pružajući rastvoreni ugljik-dioksid za pojačanu fotosintezu u prisustvu hranljivih sastojaka.[10][11] Bioraspoloživi fosfor – fosfor koji mogu koristiti biljke i bakterije – samo je djelić ukupnog broja, rekao je Michael Brett, profesor inženjerstva na University of Washington.[12][13] Višak hranjivih sastojaka može ući u bazen sliva, niz pritoke tekućice.[14]

Kada se fosfati unose u vodene sisteme, veće koncentracije uzrokuju povećani rast algi i biljaka. Alge imaju tendenciju brzog rasta, uz visoku dostupnost hranjivih sastojaka, ali svaka alga je kratkotrajna, a rezultat je velika koncentracija mrtve organske materije koja počinje propadati. Proces raspadanja troši rastvoreni kisik u vodi, što rezultira u hipoksijskom stanju. Bez dovoljnog rastvoranog kisika u vodi, životinjama i biljkama može pomoći u povlačenje u hipolimnetsku zonu. Cvjetanja se mogu primijetiti u slatkovodnom akvariju kada se ribe prekomerno hrane, a biljke ne apsorbiraju višak hranjivih sastojaka. Oni su uglavnom štetni za ribe, a situaciju se može ispraviti promjenom vode u cisterni i zatim smanjenjem dnevne količine hrane.

Štetno cvjetanje algi

Glavni članak: Štetno cvjetanje algi
Cvjetanje algi, južne obale Devona i Cornwalla u Engleskoj, 1999.
Satelitska slika fitoplanktona kako se vrti oko švedskog otoka Gotland u Baltičkom moru, 2005

Štetno cvjetanje algi (HAB) je ono koje stvara negativne utjecaje na druge organizme proizvodnjom prirodnih toksina, mehaničkim oštećenjima drugih organizama ili drugim sredstvima. HAB-ovi su često povezani sa velikim mortalitetom, a bili su povezani sa različitim vrstama trovanja školjkama.[15]

U studijama na populacijskoj razini obuhvat cvjetanja bio je značajno povezan s rizikom od nealkoholne smrti od bolesti jetre.[16]

Pozadina

U morskom okruženju, jednoćelijski, mikroskopski, biljni organizmi prirodno se javljaju u dobro osvijetljenom površinskom sloju bilo koje vodene mase. Ti organizmi, koji se nazivaju fitoplankton ili mikroalge, tvore osnovu prehrambene mreže o kojoj ovise gotovo svi drugi morski organizmi. Od 5000+ vrsta morskih vrsta fitoplanktona koje postoje širom svijeta, poznato je da je oko 2% štetno ili toksično. Cvjetanja štetnih algi mogu imati velike i raznolike utjecaje na morske ekosisteme, ovisno o uključenim vrstama, okolišu gdje se nalaze i mehanizmu kojim vrše negativne učinke.[17][18]

Primijećeno je da štetno cvjetanje algi uzrokuju štetne učinke na veliki broj vodenih organizama, od kojih su najistaknutiji morski sisari, morske kornjače, morske ptice . Uticaj HAB toksina na ove grupe može uključivati štetne promjene u njihovim razvojnim, imunskim, nervnim ili reproduktivnim sposobnostima. Najuočljiviji učinci HAB-a na morske divlje životinje jesu smrtni slučajevi velikih razmjera povezani s cvjetanjima koja proizvode toksine. Naprimjer, događaj masovne smrtnosti 107 dupinoznih delfina koji se dogodio duž Floridskih plaža, u proljeće 2004., zbog gutanja kontaminiranog menhadena s visokim nivoom brevetoksina. Uzrok smrtnosti pripisan je brevetoksinu, ali za razliku od delfina, glavni vektor toksina bila je endemska vrsta morske trave (Thalassia testudinum) u kojoj su otkrivene visoke koncentracije brevetoksina i naknadno pronađene kao glavna komponenta želučanog sadržaja životinja.[19] Duž obalnih regija i u slatkovodnim sistemima, poljoprivredni, gradski i kanalizacijski otpad mogu uzrokovati procvat algi.[20][21]

Druge morske vrste sisara, poput vrlo ugroženih sjeveroatlanskih pravih kitova, bile su izložene neurotoksinima iz prehrane visoko kontaminiranim zooplanktonom. S ljetnim staništem ove vrste koja se preklapa sa sezonskim cvjetanjem toksičnog dinoflagelata Alexandrium fundyense i naknadne ispaše kopitara, kitovi će gutati velike koncentracije ovih kontaminiranih račića Copepoda. Gutanje takvog kontaminiranog plijena može uticati na respiratorne sposobnosti, ponašanje u ishrani i, na kraju, na reproduktivno stanje populacije.

Na reakcije imunskog sistema uticala je izloženost brevetoksinu, kod druge kritično ugrožene vrste, morskih kornjača. Izloženost brevetoksinu, udisanjem aerosoliziranih toksina i gutanjem kontaminiranog plijena, može imati kliničke znakove povećane letargije i slabosti mišića morskih kornjača koje idu u na polaganje jaja i uzrokuje da se na kopnu nađu u smanjenom metaboličkom stanju s povećanjem odgovora imunskog sistema nakon analize krvi.[22]

Primjeri uobičajenih štetnih učinaka HAB uključuju:

  1. produkcija neurotoksina koji uzrokuju masovnu smrtnost kod riba, morskih ptica, morskih kornjača i morskih sisara;[23][24]
  2. bolest ili smrt ljudi, konzumiranjem morskih plodova kontaminiranih toksičnim algama;
  3. mehaničko oštećenje drugih organizama, poput poremećaja epitelnih škržnih tkiva kod ribam, što rezultira asfiksijom;
  4. iscrpljivanje kisikova vodenog stupca (hipoksija ili anoksija) od ćelijskog disanja i razgradnje bakterija.[25]

Zbog negativnih ekonomskih i zdravstvenih uticaja, HAB-i se često pažljivo prate.[26] Smatra se da i drugi faktori, kao što je priliv prašine bogate gvožđem iz velikih pustinjskih područja kao što je [Sahara] imali ulogu u izazivanju HAB.[27] Neka cvjetanja algi na pacifičkoj obali također su povezana s prirodnim pojavama velikih klimatskih oscilacija velikih razmjera, kao što je bio El Niño, naprimjer. HAB-ovi su također povezani s obilnim kišama.[28][29][30]

Crvena plima

Crvena plima
Glavni članak: Crvena plima

Crvena plima je pojam koji se često koristi kao sinonim za HAB u morskim priobalnim područjima; međutim, izraz je zbunjujući jer cvjetanja algi može uveliko varirati u boji, a rast algi nije povezan sa plimama. Tetmini „cvjetanje algi“ ili „štetno cvjetanje alge“ od tada je zamijenio „crvenu plimu“ kao odgovarajući opis ovog fenomena.

Uzroci HAB-a

Nejasno je što uzrokuje pojavu HAB-a; izgleda da se njihova pojava na nekim lokacijama čini potpuno prirodnom, dok se kod drugih pojavljuje u biti kao rezultat ljudskih aktivnosti. Nadalje, postoji mnogo različitih vrsta algi koje mogu formiraju HAB-ove, svaki sa različitim zahtjevima okoline za optimalan rast. Učestalost i ozbiljnost HAB u nekim dijelovima svijeta povezane su s povećanim opterećenjem hranjivih sastojaka iz ljudskih aktivnosti.

Crvena plima

[31] U drugim područjima pojave HAB-a su predvidljiva sezonska pojava koja proizlazi iz obalnog otopljavanja, kao prirodni rezultat kretanja određenih okeanskih struja. Rast morskog fitoplanktona (i netoksičnog i toksičnog), obično je ograničen nitratima i fosfatima kojih može biti dosta u obalnim zonama kao i u poljoprivrednim otpadnim vodama. Vrsta nitrata i fosfata dostupnih u sistemu su također faktori, jer fitoplankton može rasti različitim brzinama, ovisno o relativnom obilju ovih tvari (npr. amonijak, urea, nitratni ioni). Razni drugi izvori hranjivih sastojaka takođe mogu imati važnu ulogu u stvaranju uvjeta za cvjetanje algi, uključujući gvožđe, silicij ili ugljik. Obalno zagađenje vode koje proizvode ljudi (uključujući gnojidbu gvožđem) i sistematsko povećanje temperature morske vode također su predloženi kao mogući faktori koji doprinose pojavi HAB-ova. Smatra se da i ostali faktori kao što je priliv prašine bogate gvožđem iz velikih pustinjskih područja kao što je Sahara ima također ulogu u izazivanju HAB-a.

Cvjetanja nekih algi na pacifičkoj obali su također povezana s prirodnim pojavama velikih klimatskih oscilacija poput događaja El Niño. HAB-ovi su takođe povezani sa obilnim kišama.[32][33] Nejasno je šta pokreće ova cvjetanja i koliku veliku ulogu imaju antropogeni i prirodni faktori u njihovom razvoju. Također nije jasno je li očigledno povećanje učestalosti i ozbiljnosti HAB-a u različitim dijelovima svijeta u stvari stvarno povećanje ili je zbog povećanog truda promatranja i napretka u tehnologiji identifikacije vrsta. Nedavna istraživanja, međutim, otkrila su da je povećavanje ljetnih površinskih temperatura jezera, koje su rasle za 0,34  °C po desetljeću , između 1985. i 2009., zbog globalnog zagrijavanja, što će također vjerovatno povećati cvjetanje algi za 20% u sljedećem stoljeću.

Također pogldajte

Reference

  1. ^ Foster, Joanna M. (20. 11. 2013). "Lake Erie Is Dying Again, And Warmer Waters And Wetter Weather Are To Blame". ClimateProgress.
  2. ^ Ferris, Robert (26. 7. 2016). "Why are there so many toxic algae blooms this year". CNBC. Pristupljeno 27. 7. 2016.
  3. ^ Barsanti, Laura; Gualtieri, Paolo (2014). Algae: Anatomy, Biochemistry, And Biotechnology. Boca Raton, FL: CRC Press. str. 1. ISBN 978-1-4398-6733-4.
  4. ^ Smayda, Theodore J. (1997). "What is a bloom? A commentary". Limnology and Oceanography. 42 (5part2): 1132–1136. Bibcode:1997LimOc..42.1132S. doi:10.4319/lo.1997.42.5_part_2.1132. ISSN 1939-5590.
  5. ^ Tett, P (1987). "The Ecophysiology of Exceptional Blooms". Rapp. P.-v. Reun. Cons. Int. Explor. Mer. 187: 47–60.
  6. ^ Jonsson, Per R.; Pavia, Henrik; Toth, Gunilla (7. 7. 2009). "Formation of harmful algal blooms cannot be explained by allelopathic interactions". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 106 (27): 11177–11182. Bibcode:2009PNAS..10611177J. doi:10.1073/pnas.0900964106. ISSN 0027-8424. PMC 2708709. PMID 19549831.
  7. ^ Kim, H.G. (1993). "Population cell volume and carbon content in monospecific dinoflagellate blooms". Elsevier, Developments in Marine Biology. 3: 769–773.
  8. ^ Parker, M (1987). "Exceptional Plankton Blooms Conclusion of Discussions: Convener's Report". Rapp. P.-v. Reun. Cons. Int. Explor. Mer. 187: 108–114.
  9. ^ Carstensen, Jacob; Henriksen, Peter; Heiskanen, Anna-Stiina (januar 2007). "Summer algal blooms in shallow estuaries: Definition, mechanisms, and link to eutrophication". Limnology and Oceanography. 52 (1): 370–384. Bibcode:2007LimOc..52..370C. doi:10.4319/lo.2007.52.1.0370. ISSN 0024-3590.
  10. ^ Diersling, Nancy. "Phytoplankton Blooms: The Basics" (PDF). NOAA FKNMS. Pristupljeno 26. 12. 2012.
  11. ^ Hochanadel, Dave (10. 12. 2010). "Limited amount of total phosphorus actually feeds algae, study finds". Lake Scientist. Pristupljeno 10. 6. 2012.
  12. ^ Gilbert, P. A.; Dejong, A. L. (1977). "The use of phosphate in detergents and possible replacements for phosphate". Ciba Foundation Symposium. Novartis Foundation Symposia (57): 253–268. doi:10.1002/9780470720387.ch14. ISBN 9780470720387. PMID 249679.
  13. ^ "Storm-triggered, increased supply of sediment-derived phosphorus to the epilimnion in a small freshwater lake". Freshwater Biological Association. 18. 11. 2014. Arhivirano s originala, 26. 10. 2019. Pristupljeno 26. 10. 2019.
  14. ^ Lathrop, Richard C.; Carpenter, Stephen R.; Panuska, John C.; Soranno, Patricia A.; Stow, Craig A. (1. 5. 1998). "Phosphorus loading reductions needed to control blue-green algal blooms in Lake Mendota" (PDF). Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences. 55 (5): 1169–1178. doi:10.1139/cjfas-55-5-1169. Pristupljeno 13. 4. 2008.[trajno mrtav link]
  15. ^ "Harmful Algal Blooms: Red Tide: Home". www.cdc.gov. Arhivirano s originala, 27. 8. 2009. Pristupljeno 23. 8. 2009.
  16. ^ Feng Zhang; Jiyoung Lee; Song Liang; CK Shum (2015). "Cyanobacteria blooms and non-alcoholic liver disease: evidence from a county level ecological study in the United States". Environ Health. 14: 41. doi:10.1186/s12940-015-0026-7. PMC 4428243. PMID 25948281.
  17. ^ Landsberg, J. H. (2002). "The effects of harmful algal blooms on aquatic organisms". Reviews in Fisheries Science. 10 (2): 113–390. doi:10.1080/20026491051695.
  18. ^ Flewelling, L. J.; et al. (2005). "Red tides and marine mammal mortalities". Nature. 435 (7043): 755–756. Bibcode:2005Natur.435..755F. doi:10.1038/nature435755a. PMC 2659475. PMID 15944690.
  19. ^ Hallegraeff, Gustaaf M.; Anderson, Donald Mark; Cembella, Allan D.; Enevoldsen, Henrik O. (2004). Manual on harmful marine microalgae (Second revised izd.). Paris: UNESCO. ISBN 9231039482. OCLC 493956343.
  20. ^ Gilbert, Patricia M.; Anderson, Donald M.; Gentien, Patrick; Graneli, Edna; Sellner, Kevin G. (2005). "The Global Complex Phenomena of Harmful Algal Blooms". Oceanography. 8 (2): 130–141.
  21. ^ "Eutrophication: Causes, Consequences, and Controls in Aquatic Ecosystems, Learn Science at Scitable". www.nature.com. Pristupljeno 4. 10. 2019.
  22. ^ Walsh, C. J.; et al. (2010). "Effects of brevetoxin exposure on the immune system of loggerhead sea turtles". Aquatic Toxicology. 97 (4): 293–303. doi:10.1016/j.aquatox.2009.12.014. PMID 20060602.
  23. ^ Florida Fish and Wildlife Research Institute. "Red Tide Current Status Statewide Information". research.myfwc.com. Arhivirano s originala, 22. 8. 2009. Pristupljeno 23. 8. 2009.
  24. ^ "Red Tide Index". Tpwd.state.tx.us. Pristupljeno 23. 8. 2009.
  25. ^ "Red Tide Fact Sheet - Red Tide (Paralytic Shellfish Poisoning)". www.mass.gov. Arhivirano s originala, 26. 8. 2009. Pristupljeno 23. 8. 2009.
  26. ^ Moore, S.; et al. (2011). "Impacts of climate variability and future climate change on harmful algal blooms and human health". Proceedings of the Centers for Oceans and Human Health Investigators Meeting. 7: S4. doi:10.1186/1476-069X-7-S2-S4. PMC 2586717. PMID 19025675.
  27. ^ Walsh; et al. (2006). "Red tides in the Gulf of Mexico: Where, when, and why?". Journal of Geophysical Research. 111 (C11003): 1–46. Bibcode:2006JGRC..11111003W. doi:10.1029/2004JC002813. PMC 2856968. PMID 20411040.
  28. ^ Morse, Ryan E.; Shen, Jian; Blanco-Garcia, Jose L.; Hunley, William S.; Fentress, Scott; Wiggins, Mike; Mulholland, Margaret R. (1. 9. 2011). "Environmental and Physical Controls on the Formation and Transport of Blooms of the Dinoflagellate Cochlodinium polykrikoides Margalef in the Lower Chesapeake Bay and Its Tributaries". Estuaries and Coasts. 34 (5): 1006–1025. doi:10.1007/s12237-011-9398-2. ISSN 1559-2723.
  29. ^ Sellner, K.G.; Doucette G.J., Doucette; G.J., Kirkpatrick (2003). "Harmful Algal blooms: causes, impacts and detection". Journal of Industrial Microbiology and Biotechnology. 30 (7): 383–406. doi:10.1007/s10295-003-0074-9. PMID 12898390.
  30. ^ Van Dolah, F.M. (2000). "Marine Algal Toxins: Origins, Health Effects, and Their Increased Occurrence". Environmental Health Perspectives. 108 (suppl.1): 133–141. doi:10.1289/ehp.00108s1133. JSTOR 3454638. PMC 1637787. PMID 10698729. Arhivirano s originala, 20. 1. 2009.
  31. ^ Adams, N. G.; Lesoing, M.; Trainer, V. L. (2000). "Environmental conditions associated with domoic acid in razor clams on the Washington coast". J Shellfish Res. 19: 1007–1015.
  32. ^ Lam, C. W. Y.; Ho, K. C. (1989). "Red tides in Tolo Harbor, Hong Kong". u Okaichi, T.; Anderson, D. M.; Nemoto, T. (ured.). Red tides. biology, environmental science and toxicology. New York: Elsevier. str. 49–52. ISBN 978-0-444-01343-9.
  33. ^ Trainer, V. L.; Adams, N. G.; Bill, B. D.; Stehr, C. M.; Wekell, J. C.; Moeller, P.; Busman, M.; Woodruff, D. (2000). "Domoic acid production near California coastal upwelling zones, June 1998". Limnol Oceanogr. 45 (8): 1818–1833. Bibcode:2000LimOc..45.1818T. doi:10.4319/lo.2000.45.8.1818.

Vanjski linkovi

Commons logo
Commons logo
Commons ima datoteke na temu: Cvjetanje algi
Wikivoyage logo
Wikivoyage logo
Wikivoyage ima vodič za putovanje za: Algal bloom