Океани Кога алгите стануваат отровно оружје - спектарот на науката
Океани: Кога алгите стануваат отровно оружје
Човек очекува многу ризици кога започнува авантуристичка експедиција во непознати води. Но, смртоносни школки? Веројатно британскиот навигатор Georgeорџ Ванкувер не ја имал оваа закана на неговиот радар кога го истражувал брегот на Британска Колумбија во 1793 година. Сепак, навидум безопасниот оброк со морска храна треба да го чини живот еден член на екипажот. Очигледно, човекот се здобил со фатално труење што медицинските професионалци сега го познаваат како „труење со парализирана школка и рак“. Таа е активирана од група високо ефикасни нервни отрови, „Паралитички токсини од школки“ (PST). Најпознатото од нив е сакситоксин, помалку од милиграм од кој може да убие возрасен човек.
Според извештаите на Ванкувер, домородните Канаѓани се чини дека ја знаеле оваа опасност уште тогаш. Кога сјајни теписи со алги лебдеа во морето ноќе, локалното население јадењата од школки ги сметаше за табу. И тоа беше сосема разумна претпазливост. Бидејќи овие теписи можат да бидат масовен развој на протозои од родот Александриум. Овие произведуваат сакситоксин, кој потоа се акумулира во синџирот на исхрана.
Школките, на пример, можат да филтрираат милиони едноклеточни организми и нивниот опасен товар од водата за еден час за време на таков цут на алги. Како по правило, тие не умираат од токсините, но често ги депонираат во нивните тела во високи концентрации. И тогаш станува опасно за fansубителите на морска храна. Секоја година ширум светот, скоро 2.000 луѓе се трујат кога консумираат контаминирани школки или риби, околу 15 проценти од овие случаи се фатални - а бројот на непријавени случаи веројатно е голем. Таквиот оброк може да има и фатални последици врз рибите и морските птици, желките и морските цицачи. Да не ги спомнувам економските штети на риболовот и аквакултурата. Научниците би сакале подобро да разберат како настануваат ваквите масовни случувања, опасни за луѓето и животните. Но, биологијата на отровните цвеќиња сè уште е полна со мистерии.
Отрови против вегетаријанци
Експертите во моментов знаат околу 100 видови алги кои можат да произведат токсични соединенија. Ова значи дека трујачите се мало малцинство меѓу повеќе од 10.000 познати видови алги во светските океани. Многу членови на овој ексклузивен клуб припаѓаат, како родот Александриум, во групата динофлагелати или „оклопни флагери“. Сепак, некои црвени алги и дијатоми имаат и опасни материи во нивниот опсег. Отровите на различните производители предизвикуваат различни симптоми во зависност од видот и дозата. Спектарот се движи од варење и губење на меморијата до срцева слабост и респираторна инсуфициенција.
Но, што всушност ги придвижува едноклеточните организми да стекнат ваков арсенал опасни материи? Одамна е познато дека одредени надворешни околности промовираат токсичност. На пример, клучно е кои хранливи состојки ги содржи водата. Кога динофлагелатите се размножуваат, тие градат азот и фосфор во нивните клеточни компоненти во сооднос 16 спрема 1. Бидејќи на многу места има изобилство на азот, едноклеточните организми со текот на времето ќе останат без фосфор. Потоа алгите престануваат да се размножуваат. Сепак, вашиот метаболизам сè уште работи со полна брзина и го претвора вишокот азот во разни соединенија - вклучувајќи го и сакситоксинот, кој содржи 30 проценти азот, но нема фосфор. Ако има недостаток на фосфор, на пример, видот Alexandrium tamarense го зголемува своето производство на отров повеќекратно.
Долго време, сепак, никој не можеше навистина да објасни за што се добри овие супстанции. На прв поглед, се чини дека тие не се особено ефикасни одбранбени оружја кога школките можат да ги филтрираат масите отровни алги од водата без штети. Но, има и други непријатели. Малите копеподи, на пример, не само што страствени јадат алги, туку се и еден од најчестите организми на морскиот зоопланктон - тие се сериозни противници против кои е потребна ефективна стратегија за одбрана. Вистина е дека некои видови на овие мини ракови се чини дека не се импресионирани од Сакситоксин и Ко. Со други, сепак, отровите покажале ефекти во различни студии. Зафатените животни страдале од намален апетит, намалена плодност или нарушувања во развојот, на пример, а некои дури умреле. И се чини дека неколку видови на незаситни вегетаријанци избегнуваат токсични алги кога имаат нетоксични алтернативи. Значи, подобро одбранетите труечи можат подобро да се размножуваат, понекогаш дури и масовно.
Траетни траги во водата
Сепак, заканата што ја носат гладните ракови не е секогаш иста. На крајот на краиштата, овој зоопланктон се развива во циклуси, а исто така често останува во различни длабочини на вода во текот на денот. Како резултат, многу повеќе непријатели демнат за вкусни алги во одредени периоди од денот и годината отколку во другите. Би било добро потенцијалните жртви да реагираат на реалната опасност наместо постојано да трошат енергија на скапо одбранбено оружје.
Всушност, Ерик Селандер од Универзитетот во Гетеборг во Шведска и неговите колеги потврдуваат дека трујачите на морињата се зачудувачки степен на флексибилност: Кога се присутни копиподи, на пример, динофлагелатите од видот Alexandrium minutum произведуваат до два и пол пати повеќе отров од вообичаеното. И многу други исто така токсичните алги можат да го зајакнат нивното производство енергично доколку е потребно. Но, како всушност забележувате кога ова е потребно? Шведските истражувачи исто така најдоа одговор на ова прашање во нивната најнова студија. Според ова, динофлагелатите се лукави шпиони кои можат многу ефикасно да ги шпионираат своите противници. Бидејќи, како и повеќето планктони организми, тие немаат високо развиени визуелни органи, тие мора да се потпрат на нивниот хемиски сетил. И очигледно реагира на супстанциите што нивните непријатели ги испуштаат во водата.
Истражувачите откриле осум такви хемиски предавници, кои ги крстиле „копеподамиди“ по латинското име на копеподи. Овие се мали молекули составени од органска киселина таурин и разни масни киселини. Слични соединенија претходно беа познати само од едноклеточни животни, морски сунѓери и морски ежови. Никој не знае за што им требаат копиподи. Тие можат да играат улога во варењето на храната.
За Александриум минутум, во секој случај, овие супстанции се сигнал за фатална опасност: Дури и најситните количини во водата ги потврдија едноклеточните организми во експериментите на шведските истражувачи со зголемено производство на отров до 20 пати. Бидејќи секој вид карцином лачи малку поинаков коктел од копеподамиди, тие можат дури и да ги разликуваат своите противници. Додека некои видови активираа само слаба реакција во лабораториските тестови, други ги воведоа малите трујачи до врвни перформанси.
Но, дали може тоа навистина да се почувствува во морето? За да откријат, научниците испитале појава на ракови и нивни излачувања во Скагерак. Во овој дел од Северното Море, особено во доцна есен, има огромен број копеподи наречени Calanus finmarchicus, кој е најчестиот претставник на неговите роднини. Според истражувачите, само оваа популација треба да лачи доволно гласни супстанции за гласник за да ја удвои токсичноста на алгите.
Пиштоли за секоја пригода
Ваквите ефекти можат добро да доведат до почеста појава на цветања на алги, кои се проблематични за луѓето, животните и економијата. Особено што раковите очигледно не се единствените непријатели што на прстите ги добиваат едноклеточните производители на отрови. На пример, тим предводен од Ханс Дам од Универзитетот во Конектикат во САД неодамна тестираше како реагира Александриум фундиенсе на разни непријатели. Овој озлогласен динофлагелат, на пример во близина на северо-источниот брег на САД, постојано се прославуваше со големи масовни случувања и со тоа стана кошмар за тамошните земјоделци на школки. Во лабораторијата, истражувачите се соочиле не само со копиподи, туку и со разни школки и морски шприцови, кои им припаѓаат на туникатите. Покрај тоа, цилиерите и предаторските диносауруси беа едноклеточни противници на почетокот.
Во овој експеримент, сите истражени повеќеклеточни клетки предизвикаа алги за да го стимулираат производството на паралитични токсини од школки. Овој ефект бил особено силен кога динофлагелатите се занимавале со морски прскалки. Тие реагирале на нив во просек два и пол пати посилно отколку на сите други испитани групи животни. И тоа може да има фатални последици, особено во САД, стравуваат истражувачите. На пример, надвор од Нова Англија, има бројни живеалишта на крајбрежјето каде морските верверици доминираат во животот на дното. И токму таму се случува масовно развивање на динофлагелати повторно и повторно, што може да реагира особено отровно на ова соседство.
Мекотелите како сините школки и глечерите од песок тестирани во експериментот не предизвикуваат бурни реакции, но сепак имаат јасно мерлив ефект. Така, и тие можат да го зголемат производството на токсин и со тоа да акумулираат сè поголеми количини на токсин во сопственото тело. Како резултат, тие не само што можат да станат смртоносна опасност за нивните потрошувачи, туку во одреден момент и самите ќе им наштетат. Ако потоа филтрираат сè помалку алги од водата, отровниот цвет може да добие уште поголеми димензии - маѓепсан круг.
Сепак, на прв поглед, едноклеточните јадат алги се чини дека даваат трошка надеж. Овие не предизвикале зголемен одговор на отров во експериментите - веројатно затоа што немаат нервен систем врз кој токсините би можеле да нападнат. Грабливи динофлагелати и цилијати може да содржат отровни цветања отколку да ги направат уште поопасни, заклучуваат истражувачите. Сепак, предавничките алги се чини дека најдоа оружје и против овие противници. Научниците неколку пати забележале дека едноклеточните организми умираат кога јадат видови Александриум - без оглед на тоа дали произведуваат парализирани токсини од школки или не. Ханс Дам и неговите колеги исто така испитаа што стои зад ова. Според ова, Александриум тамаренсе, покрај своите познати невротоксини, произведува и таканаречени реактивни кислородни видови. Овие агресивни супстанции ги уништуваат клеточните wallsидови на едноклеточните предатори и со тоа ги осудуваат на смрт.
Алгите растат
На овој начин, малите труечи создаваат најдобри услови за масовно размножување. И, може да се случи човекот да им го олесни животот во последно време. Токсичните цветања на алгите не се ништо ново. Не само луѓето на Georgeорџ Ванкувер имале болни искуства со тоа, таквите феномени се познати и во Европа повеќе од 100 години. Но, постојат индикации дека сега прогонуваат неколку морски региони низ целиот свет со зголемена фреквенција.
За кинеските крајбрежни води, на пример, морските истражувачи кои соработуваат со Дадинг Лу од Лабораторијата за морски екосистеми и биогеохемија во Хангжу, забележале масовно зголемување на овие настани од 1970-тите. Властите таму сега регистрираат околу 60 отровни цветања годишно, вклучително и многу големи што се протегаат на повеќе од 1000 квадратни километри. И особено во последните две децении, морските биолози во Кина пронајдоа повеќе отровни видови алги од кога било досега. Според истражувачите, постојат неколку фактори кои стојат зад овој развој. Една од нив е зголеменото загадување на хранливите материи на крајбрежните води од земјоделството и канализацијата. На устието на реката Јангце, концентрацијата на нитрати се зголеми за три пати во рок од 40 години. И, постојат голем број на отровни видови алги кои можат да имаат корист од таквиот наплив на ѓубриво. Покрај тоа, голем број нови трујачи влегоа во водите на Кина во водите на баластите со баласт.
За слични ефекти се дискутира за многу други морски региони. Можеби е дека напредокот во технологијата на мерење и зголемувањето на токсичната аквакултура едноставно привлекоа поголемо внимание на цветањето на токсичните алги. Повеќето експерти сметаат дека е многу веројатно луѓето навистина да ги промовираат овие настани. Покрај прекумерното оплодување на морињата, климатските промени исто така може да играат улога. Во Северниот Атлантик и Северното и Балтичкото море, постојат докази дека зголемувањето на температурата на водата доведе до зголемување на динофлагелатите и дека овие организми се појавуваат таму порано во текот на годината.
Досега, сепак, недостасуваше долгорочни набудувања за да може подобро да се проценат ваквите можни трендови и нивните последици. И да се погледне во иднината е уште потешко. Особено што не само зголемувањето на температурите, туку и бројните индиректни ефекти на климатските промени може да доведат до поголем раст на алгите, како што се промени во стратификацијата и условите на проток во водата. Или пообилни врнежи од дожд, што во некои региони може да предизвикаат отекување на реките и така да мијат повеќе хранливи материи во морето. Во секој случај, вреди да се внимава на трујачите на океаните - особено сега: повеќе од 200 години по првата документирана жртва на фатално труење со школки.