Prymnesium parvum N. Carter 1937 – Haptophyta
Fot. S. Manning
zdjęcia pochodzą z „Harmful algal species fact sheets” Roelke, D. L., & Manning, S. R. (2018). Harmful Algal Species Fact Sheet: Prymnesium parvum (Carter) “Golden Algae”. Harmful Algal Blooms: A Compendium Desk Reference, 629-632. Chapter 16g
Book Editor(s): Sandra E. Shumway, Joannn M. Burkholder, Steve L. Morton
W sierpniu 2022 r. na Odrze wydarzyła się katastrofa ekologiczna. Niski stan wody, wysokie temperatury, gwałtowne zmiany w zasoleniu wód rzeki z powodu negatywnej działalności człowieka, skutkowały masowym rozwojem szkodliwego glonu – Prymnesium parvum. Gatunek ten wydziela toksyny zabójcze dla ryb i innych organizmów oddychających skrzelami. Pomimo tego, że szkodliwe zakwity Prymnesium zdarzają się praktycznie na całym świecie, to wciąż jest gatunkiem stosunkowo słabo poznanym.
Poniżej kilka podstawowych informacji dotyczących tego gatunku.
Prymnesium parvum po raz pierwszy został opisany przez Cartera w 1937 r. ze stawu Bembridge (wyspa Wight, Anglia) ze słonawą wodą. Do tej pory jego obecność stwierdzono na wyspach na Oceanie Atlantyckim, w Morzu Bałtyckim, w Morzu Czarnym, a także na Bałkanach, w Wielkiej Brytanii, Irlandii, Danii, Finlandii, Hiszpanii, Holandii, Niemczech, Norwegii, Polsce, Portugali, Rumuni, Rosji, Szwecji, Ukrainie, Stanach Zjednoczonych, Brazylii, Izraelu, Chinach, Australii i Nowej Zelandii oraz w północnej Afryce (Maroko) (Algaebase: AlgaeBase :: Listing the World’s Algae, informacje własne).
Morfologia: Prymnesium parvum jest jednokomórkowym glonem mikroskopijnych rozmiarów. Jego długość wynosi 8-16 µm, a szerokość 4-10 µm. Komórki są podłużne, o nieregularnym kształcie. Dwie wici (flagella) wychodzące z bruzdy są umiejscowione subapikalnie. Dzięki tym wiciom komórka może się sprawnie poruszać. Trzecią strukturą ulokowaną pomiędzy wiciami jest haptonema, która używana jest do przyczepiania się komórki do substratu. Haptonema w porównaniu z wicią jest sztywna, krótsza lub równa długości wici. Komórki Prymnesium parvum posiadają dwa chloroplasty koloru brunatno-złotego, dzięki obecności barwnika fukoksantyny. Z tego powodu w okresie masowego rozwoju woda przybiera kolor złotawy, a gatunek nazywany jest „golden algae” w dosłownym tłumaczeniu na język polski „złota alga (glon)”. Komórki nie mają zewnętrznej ściany, ale są okryte przez dwuwarstwowe celulozowe struktury. Jako formy przetrwale występują cysty. Przeważa rozmnażanie bezpłciowe.
Wymagania środowiskowe: gatunek euryhalinowy, eurytermalny, co oznacza, że toleruje szeroki zakres zasolenia (1 do ponad 35 psu) i temperatury w zakresie 2 – 32 ̊C (Watson 2001). Jest gatunkiem kosmopolitycznym, występującym na wszystkich kontynentach z wyjątkiem Antarktydy. Najczęściej związany z wodami zasolonymi (estuaria) lub słonymi, morskimi ale także obecny w wodach śródlądowych, często tych zanieczyszczonych (silnie zasolonych) charakteryzujących się wysokim przewodnictwem elektrolitycznym.
Ekologia: P. parvum jest gatunkiem miksotroficznym co oznacza, że posiada zdolność fotosyntezy (autotrofia), ale także może odżywiać się rozpuszczoną materią organiczną lub bakteriami czy protestami (heterotrofia). Prymnesium posiada zdolność zabijania i zjadania gatunków konkurujących z nim lub nawet będących drapieżnikami. Miksotrofia Prymnesium wzrasta wraz ze spadkiem dostępności nieorganicznych związków (Roelke et al. 2016).
Większość zakwitów tworzona jest przez ten gatunek w wodach bogatych w związki pokarmowe. Rozmnażanie się może być indukowane wzrostem stężenia nutrientów. Limitacja azotem lub fosforem może wzmacniać produkcję i wydzielanie toksyn. Obserwacje wskazują, że przy pH w ok. 7 lub mniej toksyczność gatunku nie występuje, a wzrost pH indukuje toksyczność (Roelke informacja ustna). Spadek toksyczności glonu szybko prowadzi do dziesiątkowania populacji Prymnesium przez drapieżniki (Roelke et al. 2016).
Czynnikami, które powodują zakwity Prymnesium, najczęściej są: wysoka temperatura, wzrost zasolenia, zmiany w hydrologii, wzrost koncentracji nutrientów. Przyjmuje się także zmiany twardości wody, obecność herbicydów, wzrost pH (Roelke et al. 2016).
Toksyny: Prymnesium parvum produkuje wiele związków: lipopolisacharydy (hemolizyny), galaktoglicerolipidy, politery polietylenowe, cykloaminy, reaktywne formy tlenu, dimetylosulfionopropionany, wielonienasycone kwasy tłuszczowe, amidy kwasów tłuszczowych zabijające ryby, cytotoksyczne, hemolityczne, hepatotoksyczne, neurotoksyczne i przeciwbakteryjne związki (Burkholder 2009, Bertin et al. 20121 i 2012b). Kompleks poliketydów prymnezyna-1 i prymnezyna-2 zostały wyizolowane z Prymnesium i są to silne toksyny działające na skrzela ryb (ichtiotoksyny). Są to związki neurotoksyczne, hemolityczne i cytotoksyczne (Manning i La Claire 2010).
Efekt toksyczności może być wzmocniony, po wypuszczeniu toksyn do wody, przez szereg czynników środowiskowych (Bertin et al. 2012 a i b). Niektóre substancje działające toksyczne na ryby są wrażliwe na światło, a ich działanie może zostać obniżone przy pH 7 lub niższym.
Zakwity Prymnesium parvum powodują śmierć organizmów oddychających skrzelami: ryb, mięczaków, kijanek. Powszechnym sposobem działania Prymnesium jest niszczenie selektywnej przepuszczalności błon komórkowych i zakłócanie regulacji jonów w skrzelach. Zaatakowane toksyną ryby mają charakterystycznie przekrwione skrzela, które mogą produkować bardzo grubą warstwę śluzu. Potem pływają coraz wolnej, kładą się przy dnie, gromadząc się przy brzegu, przy źródłach świeżej wody lub wyskakują na brzeg.
Niektóre bioaktywne substancje wydzielane przez Prymnesium mogą także tłumić wzrost lub lizę komórek innych glonów i powodować śmierć zooplanktonu lub zmniejszać tempo jego spasania i reprodukcji (Roelke et al. 2016).
Potencjalne możliwości ograniczania negatywnych skutków wywołanych przez gatunek: podstawą działania powinno być odpowiednie zarządzanie otoczeniem zbiornika lub rzeki i zmniejszenie dopływu nutrientów (azot, fosfor) i soli (generalnie wszelkich zanieczyszczeń). Wskazanym działaniem przy rzekach, jest pozostawienie lub stworzenie refugiów, które mogą służyć np. rybom za miejsce schronienia przed toksycznymi warunkami.
W akwakulturach stosuje się chemiczną kontrolę używając siarczanu amonu lub algicydów na bazie miedzi w celu zmniejszenia liczebności populacji lub nadmanganianu potasu aby zmniejszyć toksyczność. Jednak należy uważać przy stosowaniu tych środków, bowiem np. dodatek amonu może spowodować wytworzenie niezjonizowanego amoniaku szkodliwego dla ryb i innych organizmów wodnych. Dobre wyniki daje także obniżanie pH oraz przepłukiwanie akwenu nieskażoną wodą. (Roelke et al. 2016).
LITERATURA
Bertin, M.J., P.V. Zimba, K.R. Beauchesne, K.M. Huncik, and P.D.R. Moeller. 2012a. Identification of toxic fatty acid amides isolated from the harmful alga Prymnesium parvum Carter. Harmful Algae, 20: 111–116.
Bertin, M.J., P.V. Zimba, K.R. Beauchesne, K.M. Huncik, and P.D.R. Moeller. 2012b. The contribution of fatty acid amides to Prymnesium parvum Carter toxicity. Harmful Algae, 20: 117-125.
Burkholder, J.M. 2009. Harmful algal blooms. W: Encyclopedia of Inland Waters, Vol. 1 G.E. Likens (Ed.). Elsevier, Oxford: p. 264–285.
Manning, S.R., and J.W. La Claire II. 2010. Prymnesins: toxic metabolites of the golden alga, Prymnesium parvum Carter (Haptophyta). Marine Drugs, 8: 678–704.
Roelke, D.L., A. Barkoh, B.W. Brooks, J.P. Grover, K.D. Hambright, J.W. La Claire II, P.D.R. Moeller, and R. Patino. 2016. A chronicle of a killer alga in the west: ecology, assessment and management of Prymnesium parvum blooms. Hydrobiologia, 764: 29-50.
Roelke, D. L., & Manning, S. R. (2018). Harmful Algal Species Fact Sheet: Prymnesium parvum (Carter) “Golden Algae”. Harmful Algal Blooms: A Compendium Desk Reference, 629-632. Chapter 16g, Book Editor(s): Sandra E. Shumway, JoAnn M. Burkholder, Steve L. Morton
Watson, S. 2001. Literature Review of the Microalga Prymnesium parvum and Its Associated Toxicity. PWD RP T3200-1158. Texas Parks and Wildlife Department, Austin: 39 p.
Opracowanie Elżbieta Wilk-Woźniak