Jak funguje škodlivé kvetení řas – a proč se šíří

Neviditelní vetřelci ve vodě

Každé léto se úseky pobřeží a břehů jezer zbarví do sytě zelené, rezavě červené nebo kalně hnědé. Viníkem je škodlivé kvetení řas (HAB) – explozivní přemnožení mikroskopických řas nebo sinic, které mohou otrávit pitnou vodu, udusit mořské ekosystémy a způsobit onemocnění každému, kdo má tu smůlu, že jimi plave. HAB, kdysi považované za regionální nepříjemnost, se nyní řadí mezi nejrychleji rostoucí environmentální rizika na planetě.

Co spouští kvetení

Řasy jsou fotosyntetické organismy, které se nacházejí prakticky v každé vodní ploše. Za normálních podmínek tvoří základ vodních potravních sítí. Kvetení propukne, když se sejdou dvě složky: nadbytek živin a příznivé fyzikální podmínky.

Dusík a fosfor – splachované do vodních toků ze zemědělských hnojiv, odpadních vod a dešťové vody – působí jako palivo. Teplá, pomalu tekoucí voda s dostatkem slunečního světla poskytuje dokonalý inkubátor. Podle Agentury pro ochranu životního prostředí USA je znečištění živinami největším jednotlivým faktorem způsobujícím HAB ve sladkovodních i pobřežních systémech.

Ne každé kvetení je škodlivé. Z tisíců druhů řas produkuje toxiny jen několik desítek. Když ale tyto druhy – jako například sinice Microcystis ve sladké vodě nebo obrněnka Karenia brevis v Mexickém zálivu – získají výhodu v živinách, mohou během několika dní ovládnout vodní plochu.

Jak toxiny fungují

Organismy HAB produkují řadu silných chemikálií. Mikrocystiny, nejběžnější toxiny HAB ve sladkých vodách ve Spojených státech, napadají játra. Saxitoxin, produkovaný druhy Alexandrium, narušuje nervové signály a způsobuje paralytickou otravu měkkýši – v extrémních případech vedoucí k respiračnímu selhání a smrti. Brevetoxiny z červeného přílivu K. brevis se šíří vzduchem v mořské tříšti a vyvolávají kašel a dýchací potíže u návštěvníků pláží i kilometr ve vnitrozemí.

Měkkýši filtrující vodu – mušle, škeble, ústřice – koncentrují tyto toxiny ve svých tkáních a vytvářejí skrytou cestu na lidské talíře. Centra pro kontrolu a prevenci nemocí uvádějí, že ačkoli onemocnění lidí související s HAB jsou relativně vzácná, případy mohou být závažné a pravděpodobně jsou podhodnoceny.

Mrtvé zóny a ekonomické dopady

Když masivní kvetení odumře, bakterie rozkládají organickou hmotu a spotřebovávají rozpuštěný kyslík. Výsledkem je hypoxická „mrtvá zóna“, kde ryby, krabi a další mořský život nemohou přežít. Mrtvá zóna v Mexickém zálivu, živená živinami z řeky Mississippi, pravidelně přesahuje 15 000 kilometrů čtverečních.

Ekonomická daň je ohromující. NOAA odhaduje, že HAB stojí americkou ekonomiku nejméně 82 milionů dolarů ročně, ale jednotlivé události mohou tento průměr zastínit. Toxické kvetení Pseudo-nitzschia v roce 2015 uzavřelo rybolov kraba Dungeness na západním pobřeží a způsobilo ztráty jen na vyložených úlovcích ve výši 97,5 milionu dolarů. Červený příliv na Floridě v roce 2018 připravil pobřežní cestovní ruch odhadem o 2,7 miliardy dolarů.

Proč se kvetení zhoršuje

Vědci zdokumentovali jasný nárůst frekvence a rozsahu HAB od 80. let 20. století. Ke zrychlení tohoto trendu se sbíhají dvě síly.

Zatížení živinami celosvětově nadále roste s tím, jak se rozšiřuje intenzivní zemědělství a zvyšuje se městský odtok. Současně změna klimatu otepluje povrchové vody, prodlužuje vegetační období a zesiluje bouře, které splachují živiny do řek a jezer. Výzkum publikovaný v Harmful Algae ukazuje, že teplejší teploty a silnější stratifikace dávají sinicím konkurenční výhodu oproti méně škodlivým druhům řas.

Tato kombinace je obzvláště nebezpečná ve velkých sladkovodních systémech. Kvetení na jezeře Erie v roce 2011 pokrylo více než 5 000 kilometrů čtverečních a stálo region odhadem 71 milionů dolarů. V roce 2014 kvetení donutilo Toledo v Ohiu odstavit pitnou vodu pro půl milionu obyvatel.

Boj proti nim

Prevence začíná proti proudu. Snížení odtoku hnojiv pomocí ochranných pásů, krycích plodin a precizního zemědělství snižuje přísun živin, na kterých je kvetení závislé. Modernizace čištění odpadních vod může výrazně snížit vypouštění fosforu. NOAA a EPA provozují systémy pro předpovídání HAB, které využívají satelitní snímky a senzory kvality vody k včasnému varování komunit.

Nový výzkum nabízí nové nástroje. Vědci nedávno identifikovali mořskou houbu, Algophthora mediterranea, která je schopna infikovat a zabíjet toxické řasy tvořící kvetení – potenciální biologické kontrolní činidlo. Mezitím se testují DNA senzory v reálném čase, které detekují druhy produkující toxiny ještě předtím, než se kvetení stane viditelným.

Škodlivé kvetení řas se nachází na průsečíku zemědělství, klimatu a veřejného zdraví. Řešení tohoto problému bude vyžadovat opatření ve všech třech oblastech – ale věda, která to umožní, rychle postupuje.