Множество факторов может определять токсичность цианобактериальных цветений в озере Эри

Самое детальное генетическое исследование меняющихся сообществ цианобактерий в западной части озера Эри дает новое представление о факторах, сыгравших роль в августе прошлого года, когда высокий уровень бактериального токсина привел к прекращению подачи питьевой воды для более чем 400 000 жителей района Толедо.

Исследование под руководством Мичиганского университета показывает, что по мере изменения экологических условий в озере в течение лета 2014 года относительное обилие различных штаммов цианобактерий менялось в ответ, влияя на токсичность цветения. Главный вопрос — какие факторы окружающей среды контролируют токсичность этих цветений, и теперь выясняется, что их может быть несколько, включая доступность азота.

В ответ на события в Толедо лидеры Мичигана, Огайо и Онтарио недавно договорились к 2025 году сократить уровень фосфора в западной части бассейна озера Эри на 40%. Прогноз, выпущенный в этом месяце NOAA (Национальным управлением океанических и атмосферных исследований США) и его партнерами, предсказывает сильное цветение этим летом, отчасти из-за сильных дождей в июне, которые смыли удобрения с полей в реку Моми, впадающую в западное озеро Эри.

Команда под руководством Грегори Дика получила грант в размере 250 000 долларов от Водного центра Мичиганского университета на 18-месячный проект, начавшийся 1 мая 2014 года. Пробы воды собираются еженедельно в шести точках западной части озера Эри, включая водозабор города Толедо. Это позволило зафиксировать детальную химическую и микробную картину до, во время и после кризиса.

Анализ показал пик уровня токсина микроцистина в первой неделе августа, когда произошло отключение воды, за которым последовал быстрый спад. Одновременно с началом падения уровня токсина и нитратов (соединения азота) генетический состав цианобактерий резко изменился. Секвенирование выявило сдвиг в обилии штаммов Microcystis aeruginosa в середине августа. Исследователи предполагают, что в ответ на снижение доступности азота нетоксичный штамм стал более обильным, чем близкородственный токсичный, что привело к падению уровня токсина в воде.

Ранее полевые эксперименты в озере Эри, проведенные членом команды Тимом Дэвисом из NOAA, укрепили связь между доступностью азота и токсичностью цианобактерий. Если эта связь подтвердится дальнейшими исследованиями, это может повлиять на политику в отношении типов и объемов удобрений, применяемых в сельском хозяйстве.

Высокие концентрации естественного химического вещества — перекиси водорода — в озере Эри также могут играть роль в формировании токсичности ежегодного цветения. В ответ на инцидент в Толедо программа мониторинга была усилена: пробы теперь берутся на разных глубинах, измеряются различные формы токсина, а сеть буев NOAA предоставляет общедоступные данные в реальном времени, что критически важно для понимания быстро меняющихся условий.