English
Biedne te nasze wody, oj biedne! Z którejkolwiek strony nie spojrzeć, wszędzie obserwujemy negatywne skutki presji antropogenicznej. O antropogenicznym zasoleniu rzek powiedziano już wiele, ale najnowsze badania wykazują, że nienaturalne zmiany zasolenia wód mogą znacząco modyfikować tolerancję termiczną organizmów je zasiedlających. Oznacza to, że zasolenie i ocieplenie klimatu oddziałują na ekosystemy interaktywnie. Przykładów synergistycznego działania różnych presji mamy więcej. Badania próbek wody z Odry wskazują, że koktajl chemiczny mikrozanieczyszczeń w wodach tej rzeki latem 2022 r. mógł zwiększyć negatywne efekty działania prymnezyn wytwarzanych przez znanego nam złotego haptofita.
Kolejnym problemem są antybiotyki – jest ich w wodach coraz więcej, a ich oddziaływanie na organizmy jest zróżnicowane i trudne do przewidzenia. Skoro wody są tak zdegradowane, to skąd mamy wiedzieć, jakie powinny one być? W określeniu stanu docelowego (referencyjnego) przy podejmowaniu działań naprawczych z pomocą mogą przyjść metody paleoekologiczne. Jako przykład, przytaczamy badania szczątków fosylnych z rdzeni pobranych w starorzeczach Drawy (tej chorwackiej). A na koniec humorystyczny akcent, czyli co o pływaniu ryb powie nam badanie martwego pstrąga. Odpowiedź w artykule tegorocznego laureata Ig Nobla.
1. Influence of salinity on the thermal tolerance of aquatic organisms
Farias L., Beszteri B., Castellanos A. M. B. et al. (2024). Influence of salinity on the thermal tolerance of aquatic organisms. Science of The Total Environment, 953, 176120.
Nie od dziś wiadomo, że przyroda to system naczyń połączonych, a różne presje antropogeniczne mogą oddziaływać na ekosystemy w sposób złożony, wykazując wzajemne interakcje. Pisaliśmy już o tym, że zasolenie wód powierzchniowych sprzyja ich eutrofizacji, ale okazuje się, że ma ono również wpływ na tolerancję termiczną organizmów. Na podstawie metaanalizy ponad 10 tys. doniesień literaturowych (w tym 90 zawierających wymagany zakres danych), naukowcy porównali tolerancję termiczną (temperatury optymalne, dolne i górne granice oraz zakresy termiczne) organizmów słodkowodnych, słonawowodnych i morskich (w tym glonów, makrofitów, heterotroficznych protistów, pasożytów, bezkręgowców i ryb) przy różnych zakresach zasolenia wód.
W ekosystemach słonawych i morskich, które dominowały w bazie danych, spadek zasolenia prowadził do znaczącego zwiększenia dolnych i zmniejszenia górnych granic temperatury, niezależnie od analizowanej grupy organizmów. Chociaż liczba badań nad gatunkami słodkowodnymi była ograniczona, wykazały one negatywny, choć statystycznie nieistotny, wpływ zwiększonego zasolenia na tolerancję termiczną gatunków. Ogólna wrażliwość tolerancji termicznej na zmiany zasolenia następowała w kolejności: glony > bezkręgowce > ryby, chociaż różnice w reakcji między nimi okazały się nieistotne statystycznie. Autorzy wykazali też, że tolerancja temperaturowa bezkręgowców wodnych i ryb jest modyfikowana przez infekcje pasożytnicze. Wyniki te potwierdzają hipotezę, że energetycznie kosztowna osmoregulacja w odpowiedzi na zmiany zasolenia może zmniejszyć tolerancję termiczną organizmów wodnych.
2. Mixtures of organic micropollutants exacerbated in vitro neurotoxicity of prymnesins and contributed to aquatic toxicity during a toxic algal bloom
Escher B.I., Ahlheim J., Böhme A. et al. (2024). Mixtures of organic micropollutants exacerbated in vitro neurotoxicity of prymnesins and contributed to aquatic toxicity during a toxic algal bloom. Nat Water.
Potwierdzeniem złożonego i interaktywnego oddziaływania zanieczyszczeń wód na organizmy jest też kolejne badanie, przeprowadzone przez naukowców z berlińskiego Leibniz Institute of Freshwater Ecology and Inland Fisheries (IGB). Jego celem było określenie oddziaływania zanieczyszczonej wody, pobranej z Odry podczas masowego wymierania ryb w sierpniu 2022 r., na organizmy wodne (tj. glony, dafnie i zarodki ryb bez wykształconych funkcjonalnych skrzeli) oraz linie komórek ludzkich. Naukowcy mieli na celu zbadanie interakcji złożonych mieszanin prymnezyn i mikrozanieczyszczeń wyekstrahowanych z wody, biomasy ryb i cząstek stałych oraz stwierdzenie, w jaki sposób mikrozanieczyszczenia mogą nasilać skutki toksycznego działania metabolitów glonów.
W analizowanych próbkach, obok prymnezyn typu B, stwierdzono obecność ponad 120 mikrozanieczyszczeń organicznych. Występowały w stężeniach, przy których przewidywany współczynnik ryzyka dla życia wodnego przekroczyłby dopuszczalne progi. Ekstrakty z wody, biomasy i cząstek stałych wywołały umiarkowane efekty in vivo u alg, dafni i zarodków danio pręgowanego, ale duże na komórki neuronalne człowieka, co wskazuje na obecność neurotoksyn. Modelowanie toksyczności mieszanin wykazało, że efekty neurotoksyczne in vitro były spowodowane głównie przez prymnesiny typu B z niewielkim udziałem mikrozanieczyszczeń organicznych. Niedostateczne zrozumienie złożonych interakcji między toksynami naturalnymi i antropogenicznymi może prowadzić do znacznego niedoszacowania faktycznych zagrożeń z ich strony dla ekosystemów wodnych.
3. Assessment of ecological risks posed by veterinary antibiotics in European aquatic environments: A comprehensive review and analysis
Albarano L., Suarez E.G.P., Maggio Ch. et al. (2024). Assessment of ecological risks posed by veterinary antibiotics in European aquatic environments: A comprehensive review and analysis. Science of The Total Environment, 954, 176280,
Szerokie stosowanie antybiotyków w leczeniu doprowadziło do wzrostu zanieczyszczenia środowiska tymi substancjami, co generuje poważne ryzyko dla zdrowia ludzi i ekosystemów. Antybiotyki dostają się do środowiska wodnego głównie poprzez ludzkie i zwierzęce wydaliny, niewłaściwą utylizację leków, niedostateczne oczyszczanie ścieków oraz dopływ odpadów z zakładów produkcyjnych. Ponieważ związki te są tylko częściowo usuwane przez konwencjonalne oczyszczalnie ścieków, stale trafiają do środowiska.
Pomimo prowadzenia coraz większej liczby badań, zrozumienie ekologicznych i zdrowotnych skutków tych zanieczyszczeń pozostaje niedostateczne. Przygotowany przez zespół włoskich naukowców przegląd zagadnienia prezentuje kompleksową analizę oceny ryzyka antybiotyków weterynaryjnych w środowiskach wodnych Europy, gdzie stężenia tych substancji wahają się od mikrogramów do miligramów na litr. Analiza toksyczności antybiotyków z kilkunastu klas ujawniła zróżnicowany stopień ich szkodliwości oraz różny wpływ na różne organizmy słodko- i słonowodne. Antybiotyki z grupy aminoglikozydów, β-laktamów, fluorochinolonów, makrolidów i tetracyklin wykazują podwyższone poziomy toksyczności w stosunku do niektórych mikroorganizmów autotroficznych.
Szczególnie wysokie ryzyko toksykologiczne w różnych środowiskach wodnych wykazywały makrolidy i fluorochinolony. Autorzy badania wskazują tetracykliny, fluorochinolony, sulfonamidy i makrolidy jako związki priorytetowe ze względu na ich powszechność i potencjalny negatywny wpływ na organizmy. Podsumowując, każda klasa antybiotyków tworzy własny zestaw wyzwań ekologicznych, co znacząco komplikuje podjęcie działań mitygujących i oznacza, że zarządzanie ryzykiem związanym z ich obecnością w środowisku wodnym wymaga kompleksowego i wieloaspektowego podejścia.
4. Long-term ecological studies on the oxbow ecosystems development and fire history in the Drava river valley (Central Europe): Implications for ecological restoration
Gałka M., Apolinarska K., Bubak I. et al. (2024). Long-term ecological studies on the oxbow ecosystems development and fire history in the Drava river valley (Central Europe): Implications for ecological restoration. Progress in Physical Geography: Earth and Environment, 0(0).
Starorzecza są ważnym elementem krajobrazu i sieci hydrograficznej, zapewniają siedliska wielu rzadkim i chronionym organizmom wodnym i bagiennym, a także odgrywają istotną rolę jako magazyny zanieczyszczeń na terenach zalewowych. Niestety, na skutek prac melioracyjnych i modyfikacji koryt rzek wiele starorzeczy uległo zniszczeniu. Dzięki zastosowaniu analiz paleoekologicznych możliwe staje się rozpoznanie sukcesji fauny i flory tych cennych ekosystemów na przestrzeni wieków i tysiącleci, a także określenie ich warunków referencyjnych, czyli stanu nieprzekształconego na skutek działań człowieka.
Interdyscyplinarny zespół polskich naukowców, we współpracy z ekspertami z Węgier, Niemiec i Egiptu, zbadał szczątki kopalne (makrofosylia roślinne, pyłki, mięczaki, wioślarki, okrzemki, ślady węgla drzewnego jako ślady pożarów) z profili pobranych z dwóch starorzeczy Drawy (nie mylić z naszą rodzimą Drawą, tu chodzi o dopływ Dunaju), zlokalizowanych na terenie Chorwacji. Analizy paleoekologiczne, wsparte metodą datowania węglem radioaktywnym, pozwoliły na określenie referencyjnego składu taksonomicznego zespołów organizmów, który powinien stanowić punkt odniesienia do odtwarzania starorzeczy w tym regionie.
Pozwoliły też na prześledzenie ich historii, również w kontekście oddziaływań człowieka, tj. wskazanie okresów przekształcenia w torfowiska na skutek procesu lądowacenia w ciepłych fazach klimatu (okres rzymski, okres średniowiecza), antropogenicznych zmian w składzie taksonomicznym lasów nadrzecznych w okresie średniowiecza czy intensywności pożarów wynikających z historii kolonizacji doliny rzeki Drawy. Badania paleoekologiczne stanowią istotne wsparcie w rozumieniu funkcjonowania ekosystemów wodnych, odtwarzania ich historii i przywracania do stanu sprzed destrukcyjnego oddziaływania człowieka.
5. Neuromuscular control of trout swimming in a vortex street: implications for energy economy during the Kármán gait
Liao J.C. (2004). Neuromuscular control of trout swimming in a vortex street: implications for energy economy during the Kármán gait. J Exp Biol., 207 (20): 3495–3506.
Od razu uprzedzę, że rok publikacji ostatniej pozycji w dzisiejszym zestawieniu to wcale nie pomyłka. Tym, którzy dziwią się, dlaczego prezentujemy wyniki badań sprzed 20 lat, spieszę wyjaśnić. Otóż autor tego badania, amerykański biologii James C. Liao, właśnie otrzymał Nagrodę IG Nobla w dziedzinie fizyki za zademonstrowanie i wyjaśnienie umiejętności pływania martwego pstrąga. Ceremonia przyznawania tych wyjątkowych wyróżnień odbyła się w nocy z 12 na 13 września br. już po raz 34. Spośród badań z 10 nagradzanych dziedzin właśnie to wydało nam się najciekawsze z punktu widzenia hydrofilnego czytelnika.
W swojej pracy Liao analizował, jak ryby zachowują się w turbulentnych wodach. Porównując cechy kinetyczne żywych i martwych osobników pstrąga tęczowego (Oncorhynchus mykiss), wykazał, że żywe ryby mogą tymczasowo przyjąć chód Kármána (sposób poruszania się ryb dostosowujących długość fali swojego ciała i translację boczną do częstotliwości wiru von Kármána) bez uaktywniania mięśni osiowych. Oznacza to, że (podobnie jak ryby martwe) mają zdolność pasywnego poruszania się wbrew turbulentnemu przepływowi. Tym samym laureat tegorocznego IG Nobla dowiódł, że w pełnym wirów nurcie ciała ryb żywych i martwych układają się tak samo.
