Sinice tworzące letni zakwit wody w Bałtyku

Szkodliwe zakwity glonów są coraz większym problemem zarówno w słodkiej i słonawej, jak i w morskiej wodzie. Rozwijają się one w odpowiedzi na zwiększoną eutrofizację wód, ale również w wyniku zachwiania równowagi ekosystemów. Występowanie zakwitów uzależnione jest od warunków środowiska oraz od możliwości adaptacyjnych danego organizmu. W morzach zakwity tworzą najczęściej okrzemki, bruzdnice lub haptofity, natomiast w wodach słodkich masowo mogą się rozwijać sinice, zielenice i eugleniny. Morze Bałtyckie jest największym zbiornikiem wody słonawej na świecie, a dzięki temu bardzo wyjątkowym. Z uwagi na jego zasolenie, średnio 7 PSU (średnia dla mórz na świecie wynosi 35 PSU; wody słodkie mają zasolenie poniżej 0,5 – 1 PSU), występują tu zarówno organizmy morskie, jak i słodkowodne, w tym sinice, których letnie zakwity mogą być naprawdę rozległe i zajmować powierzchnię nawet 200 tys. km².

Mętna woda, czyli co kwitnie latem w Bałtyku?

Taksonomicznie sinice (Cyjanobacteria, cyjanobakterie) należą do bakterii. Większość gatunków wykazuje dużą zdolność przystosowywania się do warunków środowiska – m.in. mogą wykorzystywać szerokie spektrum światła, są odporne na niekorzystne warunki tlenowe i tolerują wysokie wartości pH. Występują w postaci komórek kokalnych (pojedynczych lub tworzących kolonie) oraz w formie trychomów/nici. Pomimo że pojedyncze komórki sinic często są niewielkie (dziesiąte części µm do kilku – kilkunastu µm), to ich kolonie i nici charakteryzują się na ogół dużymi rozmiarami.

Możliwość tworzenia zakwitów na powierzchni wody ograniczona jest do gatunków, które dzięki pływalności lub możliwości poruszania się w sprzyjających warunkach mają zdolność do gromadzenia się przy powierzchni wody, powodując jej zmętnienie lub formując gęste kożuchy. Zazwyczaj powierzchniowe zakwity tworzą gatunki, które swoją pływalność regulują dzięki obecności wakuol gazowych w komórkach. Na podstawie badań paleontologicznych stwierdzono, iż epizody masowego występowanie sinic w wodach Morza Bałtyckiego miały miejsce prawdopodobnie już 7000 lat p.n.e. [1]. Zjawisko zakwitów sinic, wraz z postępującą eutrofizacją Bałtyku oraz wzrostem temperatury wody w wyniku globalnego ocieplenia, nasila się.

Najbardziej wyraźnym komponentem zakwitów sinic w Morzu Bałtyckim są bardzo duże, formujące kolonie cyjanobakterie Nodularia spumigena i Aphanizomenon flosaquae (rys. 1). Obydwa gatunki należą do diazotrofów, czyli mają zdolność wiązania azotu atmosferycznego dzięki wytwarzaniu specjalnych komórek – heterocyt. Ponadto gatunki te mogą regulować swoją pływalność w toni wodnej, bo posiadają wakuole gazowe. Aphanizomenon tworzy gęsto upakowane, podobne do snopków siana kolonie, które zazwyczaj mają kilka mm długości. Z kolei Nodularia buduje kolonie mniej więcej takiego samego rozmiaru, ale znacznie mniej upakowane. Może też tworzyć agregaty o wielkości dochodzącej do 10 cm. Jednak są one na tyle nietrwałe, że nie można ich pobrać z powierzchni wody bez naruszenia struktury i zniszczenia spójności. Nawet dość małe agregaty Nodularia rozpadają się podczas próby przeniesienia, dlatego niespokojne warunki środowiskowe (falowanie, mieszanie się wody) mogą mieć większy wpływ na nie niż na te tworzone przez Aphanizomenon. Agregaty Nodularia, szczególnie kiedy są dość stare, odtlenione i bliskie rozkładowi, mogą być kolonizowane przez okrzemki, zooplankton lub bakterie.

Inne gatunki diazotroficzne, spotykane w Bałtyku i posiadające wakuole gazowe, to np. słodkowodne sinice z rodzaju Dolichospermum. Jednak występują one zazwyczaj w małej ilości, w strefie brzegowej i pojawiają się w postaci pojedynczych trychomów.

Głębiej mniej, płycej więcej, czyli sinice nierównomiernie rozmieszczone

Niezwykłą cechą zakwitów sinic w Bałtyku jest to, że są one przestrzennie rozdzielone, a powierzchniowe położenie i wielkość może się szybko zmieniać. Skupiskowość powstawania zakwitów mogą do pewnego stopnia wyjaśniać hydrodynamiczne warunki, które powodują lokalne zwiększenie ilości składników pokarmowych w rejonach tak zwanego upwellingu, ale mechanizmy odpowiedzialne za to zjawisko są ciągle jeszcze bardzo słabo poznane. Dzięki posiadaniu wakuol gazowych i formowaniu agregatów Nodularia i Aphanizomenon dryfują na powierzchni, gdy woda jest spokojna. Mogą wówczas formować rozległe pokłady powierzchniowych zakwitów wyglądających jak smugi, kożuch lub rozlana farba (rys. 2).

Podczas okresów mieszania się wód, rozmieszczenie sinic w kolumnie wody może stać się bardziej równomierne, ale jak tylko kolumna wody się stabilizuje, ponownie dryfują one ku powierzchni. Taka masa może być transportowana przez wiatr na dość duże odległości, daleko od miejsca, w którym zakwit się utworzył, co potwierdzają dane z przekazu satelitarnego (rys. 3).

Zakwit nie tylko nieestetyczny, ale i potencjalnie niebezpieczny – sinice na Bałtyku

Na skutek falowania i wiatru zakwity mogą przesuwać się w stronę brzegu i kumulować w rejonie kąpielisk. Niestety występowanie zakwitów sinic w strefie brzegowej stanowi realne zagrożenie dla zdrowia osób korzystających rekreacyjnie z wód, gdyż organizmy te mogą produkować toksyny. Uważa się, że podczas zakwitów sinic, w przypadku uwolnienia toksyn do wody, ich szkodliwe działanie na ludzi zachodzi różnymi drogami: poprzez spożycie wody lub piany, bezpośredni kontakt ze skórą lub spojówkami lub wdychanie aerozolu, a także rozproszonych wiatrem cząsteczek wysuszonych komórek sinic. Gatunek Nodularia spumigena produkuje hepatotoksynę – nodularynę, która silnie działa przede wszystkim na układ pokarmowy. Gatunki z rodzaju Dolichospemum również mogą produkować hepatotoksyny (mikrocystyny) oraz dodatkowo toksyny z grupy neurotoksyn oddziałujących na układ nerwowy (anatotoksyny). Nie stwierdzono, by bałtyckie szczepy Aphanizomenon produkowały toksyny – w przeciwieństwie do szczepów słodkowodnych. Jednak zawsze, gdy zakwit sinic obserwowany jest w strefie brzegowej, kąpieliska są zamykane ze względu na potencjalną możliwość wywołania problemów zdrowotnych (rys. 4).

Na szczęście zakwity sinic w strefie brzegowej nie pojawiają się w sezonie na całym wybrzeżu i jak już, to tylko na kilka dni. Co roku około 170 kąpielisk nadmorskich jest oficjalnie otwartych, strzeżonych i badanych zgodnie z wymogami Głównego Inspektoratu Ochrony Środowiska. Sezon najczęściej trwa od połowy czerwca do końca sierpnia, czyli około 75 dni. W ciągu ostatnich lat sinice były przyczyną zamykania kąpielisk głównie w rejonie wewnętrznej Zatoki Gdańskiej. Najwięcej zamkniętych kąpielisk (58) i najdłużej (do 14 dni) było w 2018 roku. W obecnym sezonie wakacyjnym intensywny zakwit sinic obserwowany był tylko przez 1 – 3 dni na 24 kąpieliskach (rys. 5). Planując wyjazd nad morze, nie należy obawiać się, że cały urlop popsują nam sinice, gdyż prawdopodobieństwo trafienia na zakwit jest mniejsze niż nam się wydaje.

Dr Justyna Kobos pracuje na Wydziale Oceanografii i Geografii UG w Katedrze Biologii Morza i Biotechnologii. Posiada ponad dwudziestoletnie doświadczenie w badaniu mikroorganizmów. W swojej pracy naukowej bada fitoplankton (ze szczególnym uwzględnieniem gatunków toksycznych) w wodach morskich i śródlądowych. Jest członkiem grupy ekspertów ds. fitoplanktonu krajów bałtyckich HELCOM (PHYTO), międzynarodowej grupy ICES-WGHABD badającej dynamikę szkodliwych zakwitów glonów, Polskiego Towarzystwa Fykologicznego, Polskiego Towarzystwa Hydrobiologicznego (od 2022 r. jest przewodniczącą Oddziału Morskiego i członkiem Zarządu Głównego PTH) i Polskiego Towarzystwa Mikrobiologów. Jest współautorką ponad 40 ekspertyz, raportów i publikacji naukowych o zasięgu krajowym i międzynarodowym.

---

Źródło:

[1] Cegłowska M., Toruńska-Sitarz A., Kowalewska G., Mazur-Marzec H., 2018, Specific chemical and genetic markers revealed a thousand-year presence of toxic Nodularia spumigena in the Baltic Sea. Marine Drugs, 16(4), 116; http://www.mdpi.com/1660-3397/16/4/116