Ruští vědci studovali teplotu, slanost, průhlednost vody, druhové složení řas, koncentraci živin a další parametry pobřežního mořského ekosystému a hodnotili, jak ovlivňují intenzitu květů řas. Výsledkem bylo, že výzkumníci poprvé statisticky prokázali, že pro výskyt „rudého přílivu“ je velmi důležitá stabilita životního prostředí a nejen kriticky vysoké koncentrace látek ve vodě. Tyto znalosti jsou nezbytné k předpovědi nástupu a trvání nebezpečných květů, protože zhoršují kvalitu vody, způsobují onemocnění a umírání zvířat a rostlin a jejich zbytky znečišťují pláže a poškozují rybí farmy a další vodní živočichy. Práce byla podpořena grantem Ruské vědecké nadace (RSF) a publikována v časopise Estuarine, Coastal and Shelf Science.
Grafické znázornění podstaty díla. Zdroj: Telesh et al. / Estuarine, Coastal and Shelf Science, 2021
„Získané výsledky potvrdily naši hypotézu, protože nejsilnější květy a maximální abundance dinoflagelátů byly pozorovány v obdobích následujících po největší stabilitě teploty vody a maximální stálosti obsahu dusíkatých sloučenin. S nízkou abiotickou stabilitou byly květy dinoflagelátu méně výrazné,“ říká Irina Telesh, účastnice projektu, doktorka biologických věd, hlavní výzkumná pracovnice Zoologického institutu Ruské akademie věd.
Za celou dobu biologického výzkumu lidstvo nashromáždilo poměrně hodně poznatků o zákonitostech života rostlin, zvířat, mikroorganismů a dokonce i virů ve vodních ekosystémech. Je již známo, že masivní ohniska mikroskopických planktonních řas ve sladkých a mořských vodách nastávají v důsledku akumulace přebytečných živin v systému na pozadí globální změny klimatu. Ty způsobují poruchy v procesech primární syntézy a rozkladu organických látek ve vodě. V důsledku těchto škodlivých květů se do vodního útvaru dostává mnoho toxických odpadních produktů z řas, které zhoršují kvalitu vody. Vznikají například zóny bez kyslíku, kde zvířata a rostliny onemocní a umírají. Jejich zbytky znečišťují pláže a poškozují farmy, kde se pěstují ryby, korýši, korýši a další vodní živočichové.
Vodní společenstva a ekosystémy jsou však velmi rozmanité. Vědci proto stále zcela nerozumí tomu, jaké kombinace hydrofyzikálních, hydrochemických a biologických vlastností vyvolávají škodlivé rozkvěty různých typů řas v různých typech vodních útvarů. Nejčastěji se vyskytují v pobřežních vodách za podmínek teplého počasí, vysokého osvětlení a slabého promíchání vodních mas v důsledku bezvětří. Mezitím jsou takové znalosti nezbytné k předpovědi nástupu a trvání nebezpečných květů.
Vědci z Cytologického ústavu Ruské akademie věd a Zoologického ústavu Ruské akademie věd (St. Petersburg) spolu s kolegou z Rostocké univerzity (Německo) navrhli, že fyzikálně-chemická stabilita vodní prostředí může stimulovat škodlivé rozkvěty řas. K ověření této hypotézy autoři použili databázi hydrobiologických dat shromážděných pro pobřežní vody jižního Baltského moře od roku 1988 do roku 2016. Vědci studovali druhové složení řas, jejich početnost a biomasu, dále teplotu, slanost, kyselost (pH) a průhlednost vody, obsah chlorofylu a a sloučenin dusíku, fosforu a křemíku. Autoři analyzovali dlouhodobou dynamiku těchto ukazatelů, přičemž zvláštní pozornost věnovali jednobuněčným bičíkům, dinoflagelátům, které jsou schopny způsobit rozsáhlé škodlivé květy, nazývané také „červené přílivy“.
„Výsledkem této práce, za 30 let pozorování, bylo identifikováno 15 „červených přílivů“ dinoflagelátů, kterým dominoval běžný, potenciálně toxický bičíkovec Prorocentrum cordatum. Stabilita teploty, slanost a čirost vody, stejně jako koncentrace živin chlorofylu a dusíku a fosforu byly vypočteny pomocí originální metody odhadu zkreslení, kterou jsme vyvinuli. Tato metoda umožnila odhadnout sílu „rudých přílivů“ v závislosti na tom, jak silně kolísaly hodnoty abiotických, tedy fyzikálně-chemických parametrů ve vodě v období před začátkem květu. Výpočty ukázaly, že stabilita hlavních charakteristik v pobřežních ekosystémech není vůbec neobvyklá, lze ji pozorovat během 1–5 týdnů,“ říká Sergej Scarlato, doktor biologických věd, vedoucí projektu Ruské vědecké nadace, hlavní výzkumník, vedoucí laboratoře cytologie jednobuněčných organismů Cytologického ústavu Ruské akademie věd .
Jak přesně tato závislost v přírodě vzniká, zatím není jasné. Lze předpokládat, že za stabilních podmínek prostředí jsou interakce mezi organismy schopny iniciovat chaotickou dynamiku fytoplanktonu, a tím stimulovat masivní proliferaci řas a zintenzivňovat jejich škodlivé rozkvěty. To znamená, že za stabilních vnějších podmínek se systém stává citlivějším na jakékoli vnitřní výkyvy jeho součástí, včetně těch chaotických. Takové účinky na sílu a frekvenci červených přílivů však stále vyžadují pečlivý výzkum. Tento efekt lze spolehlivě prokázat pouze jako výsledek dlouhodobého experimentu kombinovaného s analýzou dlouhodobých terénních dat, molekulárně ekologickými studiemi řas a matematickým modelováním škodlivých květů.
