Înfloririle cianobacteriene - inamicul toxic din ape

În prezent, civilizația umană atinge tot mai multe limite pentru ceea ce poate suporta natură, iar ecosistemele acvatice sunt printre cele mai afectate. Sursele de apă dulce (lacuri, râuri), sunt unele dintre cele mai diverse din punct de vedere biologic de pe Pământ și oferă servicii de neînlocuit atât pentru natură, cât și pentru societatea umană.

Astfel, deși reprezintă doar 2% din suprafață planetei, și mai puțin de 0.01% din volumul total de apă, ecosistemele de apă dulce găzduiesc peste 140.000 specii (~12% dintre toate speciile cunoscute). În plus, apele dulci asigură o serie de servicii critice pentru populația umană: hrană, apă potabilă, generarea de energie, transport, activități recreaționale.

De aceea, este important să conștientizăm că apele dulci sunt o sursă naturală regenerabilă, însă finită, și care în ultimele decenii sunt tot mai amenințate de diverse activități umane: poluare, pescuitul excesiv, introducerea de specii noi, fragmentarea și modificarea cursului râurilor, modificarea regimului precipitațiilor și nu în ultimul rând, de schimbările climatice.

Pe lângă toate acestea, un alt pericol tot mai frecvent pentru apele dulci și calitatea acestora, în ultimii 10-15 ani, este reprezentat de un fenomen cunoscut ca „înfloriri cianobacteriene”.

Cianobacteriile sunt un tip de bacterii care trăiesc în apă, și care fac fotosinteză. Sunt printre cele mai vechi forme de viață de pe planetă, dovezile fosile arătând că au apărut cu ~2.4 miliarde de ani în urmă. În plus, cianobacteriile probabil că sunt organismele cu cel mai mare impact asupra vieții de pe Pământ, deoarece au generat oxigenul din atmosfera, cu aproape 2 miliarde de ani înainte de apariția primelor plante terestre.

Cu toate acestea, cianobacteriile pot fi dăunătoare. În anumite condiții, precum temperatura ridicată și poluare cu nutrienți – în special surse de azot și fosfor, cianobacteriile pot să se dezvolte excesiv, cauzând așa-numitele „înfloriri” (cyanobacterial blooms). În timpul unei înfloriri, cianobacteriile se adună la suprafață apei, asemeni unei spume de culoare verde, care poate atinge 2-3 cm grosime.

*Câine înotând în apa unui lac în care* *s-a dezvoltat o înflorire cianobacteriană*.

Acest fenomen, care poate dura cateva zile, blochează accesul luminii în apă și scade brusc concentrația oxigenului, cu consecințe dramatice pentru pești și zooplancton. În plus, multe specii/tulpini de cianobacterii au potential toxic, producând hepatotoxine, neurotoxine sau dermatoxine, care pot fi fatale atât animalelor, cât și oamenilor care intră în contact cu acestea.

*Înfloririle cianobacteriene și* *consecințele acestora*.

Impactul înfloririlor cianobacteriene

În 1997, 60 de pacienți ai unui spital de hemodializă din Caruaru, Brazilia au decedat din cauza faptului că apa cu care era alimentat spitalul provenea dintr-un lac în care se dezvoltase o înflorire masivă de cianobacterii toxice. Există și alte exemple, din fericire nu la aceeași scară.

Există și multiple cazuri de intoxicare a animalelor, ca urmare a expunerii la înfloriri cianobacteriene, primele fiind semnalate cu peste 180 ani în urmă. Numeroase animale domestice și pești mor în fiecare an ca urmare a intrării în contact cu apa unor lacuri/ eleștee/ bălți piscicole din întreaga lume. În general, cele mai expuse animale sunt cele cu acces la corpuri de apă aflate în imediata apropiere a fermelor, aici desfășurându-se în general activități agricole care implică folosirea de îngrășăminte/fertilizatori, lucru ce în final favorizează dezvoltarea cianobacteriilor.

În ultimii ani, au fost raportate tot mai multe cazuri de înfloriri cianobacteriene, unele producându-se la latitudini care ar fi fost improbabile în urmă cu câteva decenii, din cauza temperaturilor scăzute din trecut. În prezent însă, încălzirea globală este unul dintre principalii factori care cauzează apariția tot mai frecventă a acestui fenomen. Pentru că cianobacteriile sunt favorizate de temperatura ridicată, estimările sugerează o creștere și mai accentuată a înfloririlor în următorii ani.

În egală măsură cu creșterea temperaturii, înfloririle cianobacteriene sunt favorizate de fenomenul de eutrofizare (poluare cu nutrienți), care se referă la creșterea excesivă a surselor de azot, fosfor și alte elemente chimice în apă, ca urmare a activității umane (ferme de animale, folosirea excesivă a fertilizatorilor care ajung în pânza freatică, deversări ilegale și altele).

În ultimii 20 de ani, fenomenul de eutrofizare a luat amploare, iar împreună cu temperaturile tot mai ridicate crează condițiile ideale pentru dezvoltarea infloririlor cianobacteriene. De aceea, este de la sine înțeles faptul că acest fenomen va fi tot mai frecvent în viitor, în lipsa unor măsuri concrete.

Astfel, încălzirea globală va conduce probabil la dezvoltarea înfloririlor cianobacteriene în zone noi, cum ar fi nordul sau sudul planetei, odată cu creșterea temperaturii.

Soluții pe termen scurt

Ca urmare a faptului că frecvența infloririlor cianobacteriene a crescut alarmant în ultimii ani, oamenii de știință au încercat să pună la punct diverse metode, cu acțiune imediată, pentru a controla acest fenomen. O astfel de metodă constă în tratarea apei lacurilor cu algicide (cianobacteriile sunt un tip de microalge).

Astfel, dezvoltarea cianobacteriilor poate fi oprită, însă cu un inconvenient major: algicidele acționează și asupra celorlalte tipuri de microalge din apă (alge verzi, diatomee etc.), care reprezintă sursă principala de hrană pentru zooplancton, adică organismele nevertebrate mici, care la rândul lor servesc ca hrană pentru unii pești. De aceea, această soluție este mai degrabă evitată, având în vedere că poate produce dezechilibre majore în lanțul trofic.

O altă metodă constă în folosirea apei oxigenate (H2O2), cu acțiune selectivă împotriva cianobacteriilor. La rândul sau, această soluție vine cu unele dezavantaje: este costisitoare, iar în unele cazuri poate să ducă la creșterea concentrației toxinelor produse de cianobacterii (Chen și colab., 2021).

Dragarea lacurilor, care constă în excavarea/remodelarea sedimentului unui lac, reprezintă o metodă prin care infloririle cianobacteriene pot fi controlate. Prin această metodă, coloana de apă este amestecată, scăzând astfel gradul de stratificare a apei, fenomen cauzat în primul rând de temperaturile ridicate și care avantajează dezvoltarea cianobacteriilor.

Dezavantajele ar fi că este o soluție costisitoare, în special pentru lacurile cu suprafață mare, și de asemenea este aplicabilă doar lacurilor puțîn adânci. O metodă care și-a dovedit eficientă este folosirea unor minerale care precipită (leagă) fosforul din masa apei.

În prezent există cel puțin două produse disponibile comercial (PhosLock și BentoPhos), care scad semnificativ sursele de fosfor din apă, ceea ce duce la încetinirea creșterii cianobacteriilor. La rândul sau, această metodă este costisitoare, în special în cazul lacurilor cu suprafață mare.

La Institutul de Cercetări Biologice din Cluj lucrăm la o soluție de a controla înfloririle cianobacteriene, bazată pe resurse naturale. Astfel, încercăm să „antrenăm” alte tipuri de microalge, care nu sunt toxice, care nu formează înfloriri și pot combate cianobacteriile.

Concret, cultivăm aceste microalge în laborator, la temperaturi cu 4°C - 5°C mai ridicate decât cele ambientale, încercând astfel să le adaptăm la condițiile unui val de căldură, când înfloririle cianobacteriene se produc. Testele din laborator sunt promițătoare, urmând ca în vara acestui an să efectuăm și primele teste în natură.

Soluții pe termen mediu și lung

Principalul dezavantaj al soluțiilor pe termen scurt este acela că deși pot să fie eficiente, ele nu îndepărtează în definitiv sursă problemei, astfel că infloririle cianobacteriene vor reapărea cu prima ocazie când condițiile le vor fi favorabile. Așa cum am arătat mai sus, principalii doi factori, cu acțiune sinergica, care cauzează infloririle cianobacteriene, sunt: temperatura ambientală tot mai ridicată, și poluarea cu nutrienți. În consecință, orice încercări de a limita, pe termen lung, apariția acestor fenomene, treuie să țînă cont de acești factori.

Limitarea încălzirii globale este de dorit, însă probabil este cel mai dificil de obținut, țînând cont de faptul că această este o consecință a emisiilor ridicate de gaze cu efect de seră, produse de societatea umană în ansamblu.

O soluție mult mai la îndemână constă în reducerea concentrației nutrienților din apă, adică restaurarea condițiilor trofice din urmă cu 70-80 de ani. În acest sens există numeroase exemple de succes, în special în țările din centrul și vestul Europei.

Concret, câteva potențiale soluții sunt:

Blocarea / redirecționarea sistemelor de canalizare din aria zoană lacurilor către alte zone;
Dezvoltarea unor tehnologii mai eficiente de tratare a apelor reziduale;
Limitarea/controlul utilizării biofertilizatorilor în agricultură, în zonele din apropierea lacurilor;
Monitorizarea pe termen lung a calității apei;
Adoptarea și implementarea unor politici de mediu corespunzătoare.

Cum trebuie acționat pe termen lung pentru a controla înflorirea cianobacteriană?

Reducerea aportului de nutrienți din apă este un pas absolut necesar pentru controlul înfloririlor cianobacteriene. Deși există și soluții pe termen scurt, acestea nu rezova problema decât în aparență, și pe moment. În plus, vin la pachet cu unele dezavantaje atât pentru mediul natural, cât și pentru societate, prin prisma costurilor pe care le implică. În schimb, managementul nutrienților poate îmbunătăți calitatea apei pentru mulți ani, chiar decenii.

Ținând cont de gradul în care activitatea umană a acaparat suprafață planetei, stabilirea unor ținte mai ambițioase de restaurare a mediului este prioritară. Totodată, pentru a avea ape mai curate, pentru a menține biodiversitatea, și în general pentru a avea o natură mai sănătoasă, continuarea eforturilor de limitare a încălzirii globale este absolut necesară.

Dr. Bogdan Drugă

Este biolog, specialist în microalge și în microbiologie ambientală și pasionat de înțelegerea fenomenului schimbărilor climatice. După obținerea doctoratului din partea Universității Babeș-Bolyai, a urmat un stagiu postdoctoral la Institutul Federal de Cercetări Acvatice din Zurich și un altul la Universitatea Tehnică din Darmstadt. În 2019 s-a întors în Romania unde a pus bazele unui grup de cercetare axat pe studiul impactului schimbărilor climatice asupra microorganismelor din apele dulci.

Articole recente