Изменения в составе токсичных видов водорослей вызывают цветение воды в Уссурийском заливе

Учёными Лаборатории морской микробиоты Национального научного центра морской биологии им. А. В. Жирмунского ДВО РАН продолжаются фундаментальные и прикладные исследования по проблеме вредоносного цветения планктонных водорослей. В последнее десятилетие интерес к водорослям сильно возрос в связи с проблемой токсичного «цветения» воды, главным образом, в прибрежной зоне морей. Проблема вредоносного цветения водорослей – одна из крупных глобальных проблем, создающей трудности при производстве (культивировании) морепродуктов, использовании пляжей и т. д. В прибрежной зоне дальневосточных морей этот вопрос стоит довольно остро. В практическом отношении особый интерес к этой группе водорослей связан с использованием их в качестве индикаторов экологической обстановки.

Морские диатомовые водоросли Pseudo-nitzschia привлекают внимание исследователей вследствие их способности вызывать нейротоксическое отравление домоевой кислотой (ДК), которая продуцируется некоторыми видами рода, относится к классу возбуждающих аминокислот и известна как агонист глутаматных-ионотропных рецепторов в центральной нервной системе млекопитающих. Микроводоросли – включая токсичные – являются начальным звеном пищевой цепи. В результате переноса домоевой кислоты по цепи от диатомовых водорослей к съедобным моллюскам это может вызвать негативные последствия, а именно, – амнестическое отравление моллюсками у людей, употребляющих в пищу моллюсков, загрязненных ДК, а также многочисленные случаи отравления и гибели птиц и морских млекопитающих. Ежегодно в мире регистрируются десятки тысяч случаев отравления вследствие употребления в пищу моллюсков и других морепродуктов, содержащих токсины микроводорослей. Помимо массового отравления морских животных, нанося серьезный ущерб морской фауне, ДК может привести к значительным экономическим потерям для аквакультурных хозяйств.

Исследования временной динамики видов Pseudo-nitzschia, связанной с экологическими или биотическими факторами или изменениями климата, проводятся в высокопродуктивных водах или районах, прилегающих к фермам аквакультуры и рекреационным зонам по всему миру. Такие исследования имеют решающее значение не только для интерпретации временных закономерностей динамики популяции Pseudo-nitzschia, но и для понимания токсических событий и их экономических и социальных последствий.

Залив Петра Великого, включая Уссурийский залив, считается одним из регионов России с наиболее продуктивными водами, где зарегистрировано наибольшее видовое разнообразие и богатство фитопланктона. Локально высокое видовое разнообразие объясняется совместным влиянием ветвей теплого Цусимского и холодного Лиманского течений и совместным присутствием арктическо-бореальных и тропических видов фитопланктона. Диатомовые водоросли рода Pseudo-nitzschia известны как самая многочисленная группа токсичного фитопланктона в заливе Петра Великого, достигающая 75–98 % от общей плотности микроводорослей в сезон цветения, который как бы установлен ранее, приходится на осень. Хотя случаи цветения, вызванные Pseudo-nitzschia spp., регулярно регистрируются нашими учёными в в северо-западной части Японского моря с 1992 г. до настоящего времени, данные о долгосрочных вариациях случаев цветения Pseudo-nitzschia ранее были получены только для Амурского залива и ограничиваются периодом с 1992 по 2015 г.

Цели этого исследования включают:

•‎ оценку долгосрочных изменений в составе и плотности формирующих цветение видов Pseudo-nitzschia в Уссурийском заливе недалеко от города Владивосток, Японское море, в период с 2017 по 2022 год;
•‎ попытку связать изменение видового состава Pseudo-nitzschia в Уссурийском заливе с изменениями факторов окружающей среды.

«Мы выявили изменения в составе видов Pseudo-nitzschia, вызывающих цветения в Уссурийском заливе: в период с 2017 по 2020 случаи цветения были вызваны Pseudo-nitzschia calliantha, а в 2021–2022 гг. – P. multistriata. Последний вид широко распространен в тепловодных районах Азии. Предполагаем, что одним из факторов, благоприятствовавших развитию цветений P. multistriata, может быть аномальное потепление вод осенью 2021 г. в районе исследования», – прокомментировала итоги исследования ст.н.с. Лаборатории морской микробиоты ННЦМБ ДВО РАН Инна Стоник.

За последние несколько десятилетий была зафиксирована тенденция к повышению температуры в поверхностном слое Японского моря и в верхнем слое промежуточных вод. Кроме того, ослабление муссонных ветров было указано как непосредственный фактор, определяющий современный масштаб климатических изменений у северо-западного побережья Японского моря.

Pseudo-nitzschia сalliantha Lundholm, Moestrup et Hasle (1 – колония из двух клеток; 2 – общий вид клетки; 3 – конец створки; 4, 5 – фрагменты двух створок; 6 – структура пороидов; 7 – структура вальвокопулы (vc), второго (II) и третьего (III) поясковых ободков. 1, 2 – световая микроскопия, 3–7 – трансмиссионная электронная микроскопия. Масштабная линейка: 1–3 – 10 мкм, 4–7 – 1 мкм).

Pseudo-nitzschia multistriata Takano (1 – колония из двух клеток; 2 – общий вид клетки; 3, 4 – части двух створок, структура пороидов; 5 –структура штрихов вальвокопулы (vc) и второго пояскового ободка (II). 1 – световая микроскопия, 2–5 –трансмиссионная электронная микроскопия. Масштабная линейка: 1–2 – 10 мкм, 3–5 – 1 мкм).

Прогнозируется, что влияние вредоносного цветения водорослей на морские экосистемы и организмы возрастет в соответствии с нынешним сценарием изменения климата, что может привести к значительным экономическим и экологическим последствиям.

Статья учёных опубликована.

Базы данных, зарегистрированные специалистами нашего Центра, отражают современные сведения по водорослям, содержащиеся во многих публикациях, широко используются и могут быть применены в научно-исследовательских институтах в России при работе с морским фитопланктоном и использованы и для любого региона России, где имеются подобные экологические проблемы, но особенно актуальны для жителей Камчатки, у восточных берегов которой наблюдаются токсичные «красные приливы», нередко приводящие к массовой гибели морских животных, отравлению и смерти людей.

Источник: Национальный научный центр морской биологии им. А. В. Жирмунского ДВО РАН.