С более точными прогнозами водорослей — безопаснее вода
Ученые из Национальной лаборатории Лоуренса в Ливерморе (LLNL) и их коллеги применили новую методику для более точного прогнозирования уровня токсинов водорослей, которые ежегодно накапливаются в озере Эри.
Вредоносное цветение водорослей (ВЦВ) — глобальное явление. В пресноводных озерах и водохранилищах его вызывают цианобактерии рода Microcystis, продуцирующие микроцистины — группу токсинов, сходных с аминокислотами, которые опасны для дикой природы и человека. Понимание факторов среды, влияющих на концентрацию микроцистинов, и развитие возможностей прогнозирования критически важны для защиты здоровья людей и экосистем и предотвращения будущих ВЦВ. Исследование опубликовано в журнале Limnology and Oceanography.
В настоящее время прогнозы биомассы цианобактерий в озере Эри, имеющем долгую историю ВЦВ, стали возможны благодаря частым данным дистанционного зондирования и информации о движении водных масс. Однако эти прогнозы не могут предсказать концентрацию микроцистинов, так как токсичность не всегда коррелирует с биомассой. Чтобы преодолеть это ограничение, команда впервые использовала мечение изотопом азота-15 (¹⁵N) для отслеживания судьбы токсина в бактериальном сообществе. С помощью прибора NanoSIMS в LLNL ученые подтвердили, что за разложение токсина ответственна небольшая, но высокоактивная часть микробиома.
«Высокое пространственное разрешение NanoSIMS позволило нам идентифицировать, что меченый изотопом токсин включается в биомассу небольшой части микробной популяции, живущей внутри цветения, а не в клетки цианобактерий, которые его высвободили», — отметил соавтор исследования, ученый LLNL Ксавье Майали.
Ключевым результатом также стало количественное определение скорости производства микроцистинов. «Мы обнаружили, что ВЦВ продуцирует микроцистины быстрее всего в начале цветения, и высокие скорости производства на ранней стадии совпадают с периодами самых высоких концентраций микроцистина в озере Эри», — пояснил ведущий автор работы Джастин Чаффин из Университета штата Огайо.
«Это исследование впервые показывает, что уровни токсина, которые мы измеряем в любой given день, являются чистым результатом конкурирующих процессов производства и разложения микроцистина, которые меняются во времени и пространстве. Это большой шаг к разработке моделей для прогнозирования микроцистинов», — добавил соавтор Томас Бриджмен из Центра изучения озера Эри Университета Толедо.