Groźne sinice czyli – co zakwita w wodach?

Masowe zakwity sinic występują przede wszystkim w zbiornikach wodnych zanieczyszczonych przez człowieka. A informacje o zakwitach toksycznych sinic są coraz powszechniejsze. Spacerowanie, rekreacja, a przede wszystkim kąpiel w takiej wodzie jest bardzo niebezpieczna. Niebezpieczne jest też wdychanie aerozolu zawierającego neurotoksyny – surfing, pływanie, żeglowanie. Jeśli niczego nie zrobimy, skończy się katastrofą. Za 10 lat będziemy tylko wspominali jak pięknie wyglądał Bałtyk niezarośnięty algami.

Od lat 80-tych XX wieku, obserwuje się nasilający proces wzrostu żyzności wód naturalnych, którego zjawiskiem, jako wynik eutrofizacji jest toksyczny zakwit sinic – cyjanobakterii. Cyjanobakterie występują we wszystkich zbiornikach wodnych, problemem stają się jedynie wówczas, gdy wzrasta ich ilość. Spośród około 2000 gatunków sinic tylko kilka tworzy toksyczne zakwity (około 41 gatunków). Sinice tworzą na powierzchni jezior sinoniebieską, zieloną, a nawet brunatną zawiesinę. Masowe zakwity powodują zabarwienie wody na kolor niebieskozielony. Mogą również zmienić konsystencję i wyglądać jak zawiesista farba lub podczas masowego występowania tworzyć spienione kożuchy. Kożuchy tworzone są przez komórki obumarłe oraz żywe i mogą być spychane przez wiatr i prąd wody do zatok oraz miejsc osłoniętych, gdzie nie są rozbijane przez fale i wiatr na mniejsze fragmenty. Mogą pozostawać tam przez długi czas. W środowisku morskim notowane jest zjawisko tzw. „czerwonych pływów”, powodowane masowym namnożeniem jednogatunkowych zakwitów wiciowców, w tym bruzdnic. Są one składnikiem fitoplanktonu będącego pożywieniem dla zwierząt morskich: małż, skorupiaków, ryb. Śmierdzą zgnilizną. Pojawiają się, gdy dłuższy czas utrzymują się wysokie temperatury. Jeżeli istnieją odpowiednie poziomy substancji odżywczych i temperatura 10-30ºC, zakwit powstaje w ciągu 2 dni i trwa około 5-7 dni. Rozkwitowi sinic sprzyjają jednak nie tylko upały. Ludzie nie wytrzymują takiego skwaru w mieście i uciekają nad wodę. Ale często nie dbają o miejsce wypoczynku. Tłumy wczasowiczów i działkowiczów wylewają nieczystości prosto do wody. Efekt? Rozkwitają w niej różne paskudztwa. Obfite zakwity występują w wodach ciepłych, przy bezwietrznej pogodzie, podwyższonym stężeniu w wodzie fosforu i azotu. Wzrost ten powodują spływające do jezior np. nawozy sztuczne, gnojowica – spływające po deszczach z pól do wód jeziora, ścieki i odpadki z gospodarstw rolnych i domowych oraz z zakładów hodowli zwierząt. Uważa się iż, koło ¼ fosforu w wodach powierzchniowych pochodzi z detergentów. Zakwity sinic pojawiają się w zanieczyszczonych morzach, zatokach, rzekach jeziorach i stawach.

Zakwity sinic są dużym zagrożeniem dla zdrowia zwierząt i ludzi, ponieważ wiele ich gatunków zdolnych jest do produkcji biotoksyn. Zmiany chorobowe mogą wystąpić na skutek bezpośredniego kontaktu z wodą zawierającą sinice i ich toksyny – kąpiel, mycie, pływanie w jeziorze lub morzu bądź te drogą pokarmową – picie wody, spożycie ryb.

1) Hepatotoksyczne – uszkadzające wątrobę. Hepatotoksyny są stabilne w środowisku kwaśnym i zasadowym, nie ulegają rozkładowi przez soki żołądkowe i enzymy trawienne. Do tej grupy toksyn zalicza się: nodularyny i mikrocystyny. Nodularyny (NOD) po raz pierwszy wyizolowano i zidentyfikowano w próbce fitoplanktonu pobranej podczas zakwitu gatunku Nodularia spumigena w Nowej Zelandii. Objawy zatrucia to zaburzenia żołądkowe. Mikrocystyny (MC) produkowane są przez szczepy: Anabena, Microcystis, Nostoc. Są one wysoko stabilne w wysokich temperaturach, nie ulegają rozpadowi w procesie gotowania. Charakteryzuje je kumulująca się toksyczność. Mogą mieć działanie rakotwórcze. Objawy to: krwotoki wewnątrzwątrobowe oraz fizjologiczna niewydolność tego organu, skutkująca nawet śmiercią. 2) Neurotoksyczne – podrażniające układ nerwowy. Neurotoksyny dzielą się na anatoksyny-a, anatoksyny-a(s), saksiotoksyny i neosaksitoksyny. Anatoksyny-a (ATX) to pierwsza toksyna poznana u cyjanobakterii, produkowana przez: Anabena, Oscillatoria, Cylindrospermum, Planktothris. Objawy występują w krótkim czasie po zatruciu: drżenia mięśni, zachwiania równowagi i śmierć przez uduszenie w wyniku porażenia mięśni oddechowych. Anatoksyny-a(s) wywołuje podobne objawy do anatoksyny-a, ale dodatkowo występuje ślinotok. Saksitoksyny i neosaksitoksyny (PSP), to toksyny których nazwa pochodzi od małża Saxidomus giganteus, z którego zostały wyizolowane. Pierwsze doniesienie pochodzi z 1793 roku z Kanady. Toksyny produkowane są przez sinice słodkowodne: Aphanizomenon, Anabena, Lyngbya oraz bruzdnice: Alexandrium, Gymnodinium, Pyrodinium. Zakwity te występują w Ameryce Południowej, Brazylii, Europie, na Alasce, w Australii. Objawy zatrucia to: drżenie mięśni, zachwianie równowagi, sinienie, śmierć w wyniku uduszenia. Saksitoksyny są jedną z najbardziej niebezpiecznych biotoksyn, której toksyczność jest 1000 razy większa od cyjanku potasu. BMAA jest jedną z przyczyn neurodegeneracyjnej choroby, która występuje wsród ludności zamieszkującej wyspę Guam (Oceania). 3) Dermatotoksyczne, działające drażniąco na skórę i błony śluzowe. Zalicza się do nich lyngbyatoksyny, aplysiatoksyny i LPS. Dermatotoksyny działają miejscowo w wyniku zetknięcia skóry lub błony śluzowej z toksyczną substancją i powodują reakcje uczuleniowe i podrażniające skórę.

Toksyny produkowane są przez: Lyngbya, Schizothrix, Oscillatoria, a objawy to: rumień, swędzenie, pieczenie, obrzęk, zaczerwienienie, pęcherze, które pojawiają się po kilku godzinach po kontakcie z wodą. Są szczególnie niebezpieczne dla osób uprawiających sporty wodne lub ludzi pracujących w kontakcie z wodą. Efektem podrażnień skóry może być kostium kąpielowy, w którego porach materiału mogą znajdować się komórki sinic. LPS to lipopolisacharyd, który jest składnikiem zewnętrznej warstwy ściany komórkowej wszystkich bakterii gram ujemnych, a który u sinic tworzy kompleksy z białkiem i fosfolipidami. Objawy zatrucia to: zaburzenia żołądkowo-jelitowe, podrażnienia skóry i oczu, reakcje alergiczne np. nieżyt błony śluzowej nosa, astma, gorączka. 4) Cytotoksyny – powodujące powstawanie guzów nowotworowych. Są to toksyny, które powodują uszkodzenia nowotworowe komórek i nie ograniczają się do określonego narządu czy tkanki, objawy zatrucia są uogólnione, wielonarządowe. Zaliczamy do nich scytoficyny, cyanobakteryny, hapalindol A, akutificynę i cylindrospermopsynę (CYN).

Największą wrażliwość na działanie toksyn wytwarzanych przez sinice wykazują kręgowce stałocieplne – człowiek, zwierzęta gospodarskie takie jak konie, krowy, owce, psy, drób. Przypuszcza się, że w wielu przypadkach skutki ich działania są nierozpoznawalne ze względu na mylną diagnostykę oraz na małą świadomość istnienia toksyn sinicowych, gdyż wywołują one objawy podobne jak po zatruciu pestycydami. Przypadki zatruć zwierząt, masowych śnięć ryb oraz padnięć ptaków związanych z zakwitami cyjanobakterii oraz ich toksynami opisano na całym świecie. W przewodzie pokarmowym ulegają one trawieniu, a uwolnione toksyny kumulują się w organizmie zwierząt, które po spożyciu stanowią poważne zagrożenie dla zdrowia, które może skończyć się nawet śmiercią. Śmierć zwierząt, w tym bydła, owiec, koni, świń, psów oraz dzikiej zwierzyny występowała zawsze po wypiciu wody zawierającej toksyny sinic. Najpoważniejszy wypadek zatrucia ludzi został opisany w Brazylii, gdzie zmarło 56 osób z 130 poddanych dializie wodą, która była skażona mikrocystnami. W Australii spożywanie skażonej wody przez tydzień u 140 osób (w większości dzieci) spowodowało wymioty, powiększenie wątroby, zaburzenia w pracy nerek, w Rodezji notowano okresowe zaburzenia żołądkowo-jelitowe u dzieci, które następnie przypisano działaniu zakwitów rocznych Microcystis w jeziorze, z którego woda była wykorzystywana do celów pitnych odnotowano 26 przypadków zatrucia w następstwie spożycia wody o pochodzeniu powierzchniowym i opadowym, w którym nastąpił zakwit Anabaena – objawami były zmiany chorobowe na skórze. Zakwity gatunków toksycznych sinic są ogromnym problemem nie tylko w Polsce, ale na całym świecie. Szacuje się, iż około 50-75% zakwitów jest toksycznych (25-50% zakwitów sinic nie jest toksycznych). Jednak w przypadku niektórych gatunków sinic jak Microcystis aeruginosa nawet do 95% wszystkich notowanych zakwitów jest toksycznych. Wiadomo, iż wytwarza toksyny około 41 gatunków sinic należących do 23 rodzajów i jest ich kilkadziesiąt rodzajów. Wśród gatunków glonów, które mogą tworzyć zakwity wyróżnia się 3 grupy zróżnicowane pod względem stopnia ich szkodliwości.

1) I grupa – zakwity, które zasadniczo nie są szkodliwe. Gatunki glonów tworzące takie zakwity powodują tylko zabarwienie wody, ale w warunkach szczególnych, np. w osłoniętych zatokach czy w niewielkich zbiornikach, zakwit może być bardzo intensywny i poprzez wyczerpanie zapasów tlenu, powodować śnięcia ryb. 2) II grupa – zakwity powodowane przez gatunki produkujące toksyny. Glony poprzez łańcuch pokarmowy znajdują się w pokarmie zwierząt i człowieka, powodując zaburzenia gastryczne i/lub neurologiczne, w tym: – PSP (Paralytic Shellfish Poisoning) powodowane przez bruzdnice. Objawem zatrucia jest porażenie mięśni międzyżebrowych, co powoduje trudności w oddychaniu; śmierć może nastąpić po 2 do 24 godzin poprzez uduszenie. – DSP (Diarrhetic Shellfish Poisoning) powodowane przez bruzdnice; objawy zatrucia to: bóle brzucha, wymioty, biegunka; dłuższe spożywanie skażonego pokarmu może spowodować zmiany nowotworowe w obrębie przewodu pokarmowego. – ASP (Amnesic Shellfish Poisoning) powodowane przez okrzemki. Objawy zatrucia to: nudności, silne bóle brzucha, halucynacje, niekiedy krótka utrata pamięci. – CFP (Ciguatera Fish Poisoning) powodowane prawdopodobnie przez bruzdnice. Objawami zatrucia są: bóle brzucha  i wymioty występujące po 12-24 godzinach po spożyciu skażonych ryb.  Mogą pojawić się także objawy neurologiczne, jak utrata równowagi czy obniżenie ciśnienia krwi,  może też powodować śmierć przez uduszenie. – NSP (Neurotoxic Shellish Poisoning) powodowane przez bruzdnice; objawy zatrucia: bóle mięśni i głowy, trudności w oddychaniu oraz ślinotok. – CTP (Cyanobacterial Toin Poisoning) powodowane przez sinice. Ten typ zatruć jest częsty w akwenach śródlądowych. 3) III grupa – zakwity, które nie są trujące dla ludzi, ale stanowią zagrożenie dla ryb i bezkręgowców powodowane przez okrzemki, bruzdnice i wiciowce. Występują w akwakulturach powodując śnięcia ryb poprzez zatkanie skrzeli.

Algotoksyny stanowią problem nie tylko zdrowotny ale i ekonomiczny dla hodowców „owoców morza”. Stanowią również problem ekologiczny, gdyż są przyczyną padnięć ssaków morskich, które żywią się skażonym pokarmem.