Ako funguje škodlivé premnoženie rias – a prečo sa šíri

Neviditeľní votrelci vo vode

Každé leto sa úseky pobrežia a brehov jazier sfarbia do žiarivo zelenej, hrdzavočervenej alebo kalnej hnedej farby. Vinníkom je škodlivé premnoženie rias (angl. harmful algal bloom, HAB) – explozívne premnoženie mikroskopických rias alebo cyanobaktérií, ktoré môžu otráviť pitnú vodu, udusiť morské ekosystémy a spôsobiť ochorenie každému, kto má tú smolu, že si v nej zapláva. Kedysi sa HAB považovali za regionálnu nepríjemnosť, no teraz patria medzi najrýchlejšie rastúce environmentálne riziká na planéte.

Čo spúšťa premnoženie

Riasy sú fotosyntetické organizmy, ktoré sa nachádzajú prakticky v každej vodnej ploche. Za normálnych podmienok tvoria základ vodných potravinových reťazcov. K premnoženiu dochádza, keď sa stretnú dve zložky: nadmerné množstvo živín a priaznivé fyzikálne podmienky.

Dusík a fosfor – splavované do vodných tokov z poľnohospodárskych hnojív, odpadových vôd a povrchového odtoku dažďovej vody – pôsobia ako palivo. Teplá, pomaly tečúca voda s dostatkom slnečného svetla poskytuje dokonalý inkubátor. Podľa Agentúry na ochranu životného prostredia USA je znečistenie živinami najväčším jednotlivým faktorom spôsobujúcim HAB v sladkovodných aj pobrežných systémoch.

Nie každé premnoženie je škodlivé. Z tisícov druhov rias produkuje toxíny len niekoľko desiatok. Keď však tieto druhy – ako napríklad cyanobaktéria Microcystis v sladkej vode alebo dinoflagelát Karenia brevis v Mexickom zálive – získajú výhodu v živinách, môžu v priebehu niekoľkých dní ovládnuť vodnú plochu.

Ako fungujú toxíny

Organizmy HAB produkujú celý rad silných chemikálií. Mikrocystíny, najbežnejšie sladkovodné toxíny HAB v Spojených štátoch, napádajú pečeň. Saxitoxín, produkovaný druhmi Alexandrium, narúša nervové signály a spôsobuje paralytickú otravu mäkkýšmi – v extrémnych prípadoch vedie k zlyhaniu dýchania a smrti. Brevetoxíny z červeného prílivu K. brevis sa šíria vzduchom v morskej triešti a vyvolávajú kašeľ a ťažkosti s dýchaním u návštevníkov pláže aj kilometer vo vnútrozemí.

Mäkkýše filtrujúce vodu – mušle, lastúry, ustrice – koncentrujú tieto toxíny vo svojich tkanivách, čím vytvárajú skrytú cestu na ľudské taniere. Centrá pre kontrolu a prevenciu chorôb uvádzajú, že hoci sú ochorenia ľudí súvisiace s HAB relatívne zriedkavé, prípady môžu byť závažné a pravdepodobne sú podhodnotené.

Mŕtve zóny a ekonomické dôsledky

Keď rozsiahle premnoženie odumrie, baktérie rozkladajú organickú hmotu a spotrebúvajú rozpustený kyslík. Výsledkom je hypoxická „mŕtva zóna“, kde ryby, kraby a iné morské živočíchy nemôžu prežiť. Mŕtva zóna v Mexickom zálive, napájaná živinami z rieky Mississippi, pravidelne presahuje 15 000 štvorcových kilometrov.

Ekonomická daň je ohromujúca. NOAA odhaduje, že HAB stoja americkú ekonomiku najmenej 82 miliónov dolárov ročne, ale jednotlivé udalosti môžu tento priemer zatieniť. Toxické premnoženie Pseudo-nitzschia v roku 2015 uzavrelo rybolov kraba Dungeness na západnom pobreží, čo spôsobilo stratu úlovkov len za 97,5 milióna dolárov. Červený príliv na Floride v roku 2018 odčerpal z príjmov z pobrežného cestovného ruchu odhadom 2,7 miliardy dolárov.

Prečo sa premnoženie zhoršuje

Vedci zdokumentovali jasný nárast frekvencie a rozsahu HAB od 80. rokov 20. storočia. Na urýchlenie tohto trendu sa stretávajú dve sily.

Zaťaženie živinami naďalej celosvetovo rastie s rozširovaním intenzívneho poľnohospodárstva a zvyšovaním mestského odtoku. Zároveň klimatická zmena otepľuje povrchové vody, predlžuje vegetačné obdobia a zintenzívňuje búrky, ktoré splavujú živiny do riek a jazier. Výskum publikovaný v Harmful Algae ukazuje, že teplejšie teploty a silnejšia stratifikácia dávajú cyanobaktériám konkurenčnú výhodu oproti menej škodlivým druhom rias.

Táto kombinácia je obzvlášť nebezpečná vo veľkých sladkovodných systémoch. Premnoženie v jazere Erie v roku 2011 pokrylo viac ako 5 000 štvorcových kilometrov a stálo región odhadom 71 miliónov dolárov. V roku 2014 premnoženie prinútilo Toledo v štáte Ohio odstaviť pitnú vodu pre pol milióna obyvateľov.

Boj proti nim

Prevencia začína proti prúdu. Zníženie odtoku hnojív prostredníctvom ochranných pásov, krycích plodín a precízneho poľnohospodárstva znižuje prísun živín, od ktorých premnoženie závisí. Modernizácia čistiarní odpadových vôd môže výrazne znížiť vypúšťanie fosforu. NOAA a EPA prevádzkujú systémy predpovede HAB, ktoré využívajú satelitné snímky a senzory kvality vody na poskytovanie včasných varovaní komunitám.

Nové výskumy ponúkajú nové nástroje. Vedci nedávno identifikovali morskú hubu Algophthora mediterranea, ktorá je schopná infikovať a zabíjať toxické riasy tvoriace premnoženie – potenciálny biologický kontrolný prostriedok. Medzitým sa testujú DNA senzory v reálnom čase na detekciu druhov produkujúcich toxíny predtým, ako sa premnoženie stane viditeľným.

Škodlivé premnoženie rias sa nachádza na priesečníku poľnohospodárstva, klímy a verejného zdravia. Riešenie tohto problému si bude vyžadovať opatrenia vo všetkých troch oblastiach – ale veda na to potrebná rýchlo napreduje.