Podle Ozerova bylo dříve zvažováno několik možností příčin znečištění. Podle ředitele ústavu není v tuto chvíli úplně jasné, co mohlo způsobit smrt mořských živočichů na Kamčatce, navrch ale vychází varianta s řasami.
Dříve byla tzv. verze, že za masový úhyn mořských živočichů ve vodách Kamčatky mohly toxické řasy Akademik Ruské akademie věd Andrey Adrianov. Podle něj jsou v této oblasti oceánu rozšířeny řasy, které produkují toxiny amnesické a nervově paralytické povahy.
Vědci se domnívají, že toxické řasy mohly způsobit červený příliv (obecný název pro jev, kdy řasy uvolňují silné toxiny). Tyto toxiny se mohou uvolňovat do vody a mohou je hromadit mořští živočichové. Právě tyto toxiny jsou spojeny s úmrtími, která jsou ve světě každoročně zaznamenávána kvůli konzumaci mořských plodů.
Situace na pláži Khalaktyrsky na Kamčatce
Situace na pláži Khalaktyrsky na Kamčatce
Co je červený příliv?
Červený příliv je nebezpečný jev způsobený hromaděním mikroskopických řas (méně často prvoků nebo jiných mikroorganismů) na hladině vody, když se intenzivně množí pod vlivem určitých faktorů. Voda může získat načervenalou barvu a v noci lze často pozorovat jasnou záři. Tento jev způsobuje velké škody mořským ekosystémům, protože způsobuje nedostatek kyslíku ve vodě, výskyt sirovodíku a amoniaku v ní, a tím přispívá k úhynu ryb a mořského života kvůli nedostatku kyslíku.
Uvolňování toxinů řasami se zvyšuje v období léto-podzim. Bylo zjištěno, že frekvence červených přílivů přímo souvisí se zvyšujícím se antropogenním znečištěním pobřežních vod. Ve vodách, které jsou znečištěné organickými sloučeninami, mohou dinofytní řasy rychle růst a způsobit velké škody mořským ekosystémům.
Jaké druhy toxických řas existují?
Podle britského biologa Jana Landsberga dnes existuje asi 200 druhů dinofytů, raphidofytů a rozsivek, jakož i prymnesiofytů, silikoflagelátů, nálevníků a sinic, které jsou podezřelé nebo potenciálně toxické nebo škodlivé pro širokou škálu organismů.
Největší množství řas produkujících biotoxiny bylo zjištěno u dinoflagelátů a rozsivek. Jak vědci poznamenávají, smrt mořského života často nastává kvůli jednotlivým bičíkatým řasám z velké skupiny dinoflagelátů. Produkují silný nervový jed – saxitoxin. Některé z těchto řas způsobují vodní květy v Beringově moři, v zátoce Petra Velikého v Japonském moři a u pobřeží Sachalin. Například zástupci rodu Alexandrium jsou schopni vylučovat toxin přenášený potravními řetězci, který způsobuje otravu lidí a také hromadnou smrt teplokrevných zvířat. Některé řasy z této skupiny jsou schopny produkovat toxiny, které ovlivňují nervosvalový, senzorický, trávicí a kardiovaskulární systém člověka.
Rozsivky rodu Pseudo-nitzschia jsou rozšířené a často dominují v pobřežních mořských vodách Světového oceánu. Jsou schopny uvolňovat neurotoxickou kyselinu domoovou, která může proniknout do hloubky několika set metrů za pouhé tři dny po začátku květu řas a může tam zůstat několik týdnů, přičemž se extrémně pomalu rozkládá. Toxin, který se hromadí v měkkýších, se může přenášet potravním řetězcem a způsobit otravu lidí a teplokrevných zvířat. Od roku 1992 jsou v pobřežních vodách Japonského moře a také u pobřeží Sachalin pravidelně zaznamenávány případy vodního květu způsobeného řasou Pseudonitzschia.
podle Vědecký ředitel Laboratoře ekologie a evoluční biologie vodních organismů FEFU Kirill Vinnikov, mimořádná situace na Kamčatce je způsobena vznikem a zrychleným růstem populace mikrořas. „V historii bylo mnoho rudých přílivů, všechny různé velikosti a dopadů. Když mluvíme o červených přílivech, nejsou to pokaždé stejné řasy. Existuje obrovské množství mikrořas, všechny produkují úplně jiné toxiny, které mají úplně jiné účinky na flóru a faunu oceánu, stejně jako na člověka. Možná jsme tentokrát narazili na nějaké nové druhy. Naším úkolem je nyní pokusit se pochopit podstatu tohoto jevu,“ říká Vinnikov.
Bylo také možné popsat nový typ cysty pro vyčkávání nepříznivých podmínek
Dinoflageláty jsou jednobuněčné řasy, které jsou důležitou součástí vodních ekosystémů, způsobují květy ve vodních plochách a také uvolňují toxiny, které jsou nebezpečné pro člověka. Byly pravděpodobně jedním z důvodů otravy moře na Kamčatce. Když se buňka ocitne v nepříznivých podmínkách – když teplota klesne nebo se změní salinita – obnoví svou poškozenou vrstvu (molts) a adaptuje se. Biologové zkoumali, jak k tomuto procesu dochází a jaké jsou jeho spouštěče. Tato práce byla podpořena prezidentským programem Ruské vědecké nadace.
Ukončete režim celé obrazovky
Rozbalte na celou obrazovku
Foto: Getty Images
Dinoflagelláty lze nalézt po celém světě; To jsou ty, které vidíme na obrázcích s mořem zářícím v noci. Tyto jednobuněčné řasy se velkou měrou podílejí na vytváření ekosystémů ve vodních útvarech a způsobují škodlivé vodní květy. Dinoflageláty také produkují toxiny, které jsou nebezpečné pro člověka a vodní život. Kromě bioluminiscence jsou tyto jednobuněčné organismy překvapivé svým jedinečným mechanismem restrukturalizace buněčných integumentů (molting neboli ekdysis).
„Pro řasy je to adaptace, reakce na poškození membrány v důsledku nepříznivých podmínek a schopnost je přežít. Zatímco buňka prochází tímto procesem, je ve stavu cysty, kdy je její životně důležitá aktivita zpomalena. Vzhledem k tomu, že proces ekdýzy ovlivňuje činnost buněk a může být způsoben různými vnějšími vlivy – od silného míchání až po nižší teploty a působení některých chemikálií – ovlivňuje množství dinoflagelátů v přírodě, včetně začátku a konce škodlivého kvetení, “ říká vedoucí výzkumu Olga Matantseva, kandidátka biologických věd, vedoucí výzkumná pracovnice Cytologického ústavu Ruské akademie věd.
Ukončete režim celé obrazovky
Rozbalte na celou obrazovku
Baňky s dinoflagelátovými kulturami
Vědci z laboratoře cytologie jednobuněčných organismů Cytologického ústavu Ruské akademie věd (Petrohrad) použili při svém výzkumu „zesílený“ druh Prorocentrum cordatum. Tyto dinoflageláty jsou invazivní, to znamená, že jsou schopny napadnout nová stanoviště, vytlačit z nich původní druhy, žijí téměř ve všech koutech zeměkoule, jsou potenciálně toxické a často způsobují škodlivé rozkvěty řas. Ecdysis u P. cordatum probíhá ve dvou fázích. Nejprve se odloučí plazmatická membrána a bičíky. Současně dochází k fúzi amfiesmálních váčků obsahujících tvrdé celulózové destičky, proto je druh klasifikován jako zesílený. Tyto měchýřky se spojí v jednu, obepnou celou buňku, načež se její vnější membrána odloupne. Buňka v tomto stádiu je cysta obklopená tekálními destičkami (nejvzdálenější vrstva) a vnitřní membránou srostlých amfiesmálních váčků – novou plazmatickou membránou. Během druhé fáze se pod novou plazmatickou membránou tvoří bičíky a buňka vystupuje z tekálních desek. V tuto chvíli nemá buněčnou stěnu, ale velmi brzy se pod plazmatickou membránou vytvoří nové amfiesmální váčky, ve kterých se hromadí celulóza. Po těchto proměnách získává P. сordatum svůj předchozí vzhled.
Ukončete režim celé obrazovky
Rozbalte na celou obrazovku
Proces ekdysis u P. cordatum
„Na základě získaných dat jsme dospěli k závěru, že druh, který jsme studovali, tvoří zvláštní typ cysty – tekální cysty. V neaktivním stavu zůstávají buňky chráněny celulózovými destičkami, což je atypické pro většinu studovaných dinoflagelátů,“ vysvětlila Olga Matantseva.
Studiem příčin línání vědci replikovali většinu environmentálních stresů, s nimiž se mohou dinoflageláty setkat. Zvýšení nebo snížení teploty tedy může být spojeno se změnou ročních období, silným větrem a náhlými studenými proudy. Laboratorní experimenty ukázaly, že prudký pokles teploty prostředí způsobuje intenzivní línání v kultuře P. cordatum, ale buňky tolerují zvýšení teploty až o 35 stupňů, aniž by prošly strukturálními změnami. Experimenty s mechanickým rázem ukázaly spíše rozporuplné výsledky. Protřepávání zkumavky po dobu jedné minuty nevedlo k restrukturalizaci povlaku a centrifugace při 2,5 tisících otáček za minutu spustila tento proces pouze u malé části buněk v kultuře. Poté vědci zvýšili rychlost otáčení na 8 tisíc a 12 tisíc otáček za minutu. Za těchto nepřirozených podmínek začalo více než 80 % buněk línat. Testováním životaschopnosti buněk procházejících reorganizací kožního povlaku vědci zjistili, že většina buněk, které prošly ekdýzou, se vrátila k normální aktivitě.
„K dnešnímu dni zůstávají molekulární mechanismy ekdýzy nejasné. Pro efektivní studium tohoto úžasného procesu je však vhodný druh Prorocentrum cordatum. Nyní víme, jaké faktory ji mohou spustit v kultuře, což znamená, že můžeme získat dostatek buněk pro výzkum pomocí metod buněčné biologie. Naše výsledky dokazují, že tyto dinoflageláty reagují na různé spouštěče stejnými změnami, bez ohledu na zátěž: začnou nahrazovat poškozený vnější obal línáním. Některé spouštěče navíc nejen způsobují ekdýzu, ale také inhibují tvorbu nových tekálních plátů. Tyto spouštěče nám v budoucnu pomohou objasnit roli celulózy a tekalních desek při línání vyztužených druhů,“ komentuje výsledky Olga Matantseva.
Byly použity materiály z článku Stresem indukovaná ekdysis a tvorba tekatových cyst u pancéřových dinoflagelátů Prorocentrum cordatum; Olga Matantseva, Mariia Berdieva, Vera Kalinina, Ilja Pozdnyakov, Sofia Pechkovskaya, Sergej Skarlato; Vědecké zprávy, listopad 2020
