Επιβλαβής άνθιση φυκών

Η επιβλαβής άνθιση φυκών (harmful algal bloom - HAB) αποτελεί μια άνθιση φυτοπλαγκτού ή πληθυσμού βενθικών στρωμάτων φυκών (algal mat) που μεταφέρθηκε στην επιφάνεια, η οποία έχει αρνητικές οικολογικές (άγρια ζώα), υγειονομικές (άνθρωπος, οικόσιτα ζώα) ή/και κοινωνικοοικονομικές (αλιεία, ύδρευση, τουρισμός) συνέπειες, μέσω της παραγωγής τοξινών, της πρόκλησης μηχανικής βλάβης, της μείωσης του οξυγόνου του νερού ή της απελευθέρωσης επιβλαβών αερίων. Φωτοσυνθετικοί οργανισμοί που ευθύνονται για τέτοιες ανθίσεις είναι ορισμένα κυανοβακτήρια, δινομαστιγωτά, διάτομα, χρυσοφύκη, ευγληνόφυτα, πελαγοφύκη.Οι ανθίσεις φυκών προκύπτουν με φυσικό τρόπο σε γόνιμες περιοχές, αλλά συχνά αποτελούν ένδειξη οικοσυστημικής ανισορροπίας η οποία συνήθως οφείλεται στο συνεχώς αυξανόμενο οικολογικό αποτύπωμα του ανθρώπου και την κλιματική αλλαγή. Είναι πιο συχνές και έντονες σε ευτροφικά και μεσοευτροφικά νερά, αλλά εμφανίζονται περιοδικά και σε λιγότερο παραγωγικά συστήματα, ιδίως αυτά με κάποιο βαθμό ανθρώπινης επίδρασης όπως οξίνιση, οργανική επιβάρυνση, ή με ιστορικό προσπαθειών αποκατάστασης με μεθόδους μείωσης των θρεπτικών στο νερό.

 Τα HABs μπορούν να οφείλονται σε πλαγκτικά ή βενθικά είδη. Ανάλογα με τον οργανισμό που ευθύνεται για την HAB, δίνονται διαφορετικές συμβατικές ονομασίες. Οι ανθίσεις για τις οποίες ευθύνονται τα κυανοβακτήρια (cHABs) είναι γνωστές ως γαλαζοπράσινες ανθίσεις. Οι ανθίσεις του πελαγόφυτου Aureococcus anophagefferens είναι γνωστές ως καφέ παλίρροιες, ενώ αυτές του δινομαστιγωτού Karenia brevis ως ερυθρές παλίρροιες. Ωστόσο, ο όρος ερυθρά παλίρροια χρησιμοποιείται και ως κοινή ονομασία για ένα μεγάλο φάσμα (επιβλαβών και μη) ανθίσεων φυκών που εμφανίζονται κατά μήκος της ακτής και μπορούν να οφείλονται σε οποιοδήποτε είδος. Οι αλλαγές που συχνά ευθύνονται για την εμφάνιση HABs χωρίζονται σε 3 κατηγορίες. Η ανάπτυξη γης, η αποδάσωση, η κατασκευή φραγμάτων και η ανακατεύθυνση της ροής ποταμών μπορούν να αλλάξουν τα κανάλια του νερού, τον όγκο και την έκπλυση του νερού, τον συγχρονισμό και τα επίπεδα εισόδου υλικών προς το επιφανειακό νερό (όπως θρεπτικά – με σημαντικότερα τον φώσφορο και το άζωτο, ιζήματα και άλλες πηγές ρύπανσης). Επηρεάζουν την κάλυψη των υδάτων από πάγο, την ένταση του φωτός, την θερμοκρασία του νερού και επομένως την περίοδο αύξησης των φυκών, τον συγχρονισμό και την ένταση των υδρολογικών γεγονότων (καταιγίδες, πλημμύρες, παρατεταμένες περίοδοι χαμηλής ή μηδενικής ροής), την ανάμιξη εντός των λιμνών, τα μοτίβα κυκλοφορίας του νερού και την μεταφορά της διαλυμένης ύλης και αιωρούμενων σωματιδίων.Τα κυανοβακτήρια έχουν μεγάλη αντοχή στις υψηλές θερμοκρασίες σε σχέση με τους ανταγωνιστές τους και επομένως ευνοούνται από αυτές. Είναι οι αλλαγές που επηρεάζουν την κατανάλωση, την ακεραιότητα και την βιωσιμότητα των κυανοβακτηριακών κυττάρων, όπως η ύπαρξη υδρόβιων εισβολικών ειδών (AIS). Η δομή και η λειτουργία του οικοσυστήματος τροποποιούνται λόγω της υπέρμετρης αύξησης των ειδών που παρουσιάζουν την άνθιση. Σημαντική έμμεση επίδραση με χρονική καθυστέρηση είναι η βενθική υποξία/ανοξία, που προκαλείται από την αναπνοή των φυκών το βράδυ και από την αποικοδόμησή τους αφού νεκρωθούν, διαδικασίες που καταναλώνουν μεγάλες ποσότητες οξυγόνου. Αποτέλεσμα αυτού είναι ο θάνατος από ασφυξία πολλών οργανισμών που απαιτούν οξυγόνο, όπως τα ψάρια. Επιπλέον, απελευθερώνουν ιζήματα που περιέχουν θρεπτικά, μέταλλα και τοξικά αέρια (υδρόθειο, αμμωνία, μεθάνιο), με αρνητικές επιπτώσεις στα ασπόνδυλα, ψάρια και άλλους αερόβιους οργανισμούς. Το ίδιο συμβαίνει με τις τοξίνες οι οποίες συχνά παράγονται από είδη που προκαλούν HABs.Συνήθως τα είδη που παρουσιάζουν τέτοιες ανθίσεις είναι μη εδώδιμα ή έχουν χαμηλή διατροφική αξία για ασπόνδυλους βοσκητές, επηρεάζοντας αρνητικά την βιοποικιλότητα και παραγωγικότητα του τροφικού δικτύου, ειδικά όσον αφορά κυανοβακτήρια σε ευτροφικά νερά. Τα HABs έχουν σημαντική επίδραση στην ύδρευση και άρδευση, στον τουρισμό και ψυχαγωγικές δραστηριότητες, στην αξία των ιδιοκτησιών, στην αλιεία, την γεωργία και την παραγωγή ενέργειας. Τα HABs των γλυκών νερών και ο ευτροφισμός στις ΗΠΑ υπολογίστηκε ότι στοίχισαν 2-4 δισεκατομμύρια δολάρια το 2004 από βιομηχανικές ζημίες, παρακολούθηση, διαχείριση των υδάτων και πρόληψη. Σχετικά λίγα είδη των γλυκών νερών παράγουν τοξίνες επιβλαβείς προς τον άνθρωπο (λιγότερα των 50), και όλα τα γνωστά είναι κυανοβακτήρια. Ωστόσο, υπολογίζεται ότι ο πραγματικός αριθμός των τοξικών ειδών είναι κατά πολύ μεγαλύτερος, λόγω του ότι η ικανότητα παραγωγής τοξινών ποικίλει με το στέλεχος καθώς και τις περιβαλλοντικές συνθήκες, και το μεγαλύτερο μέρος των υπαρχόντων οργανισμών δεν έχει ακόμη αναγνωριστεί στο επίπεδο του είδους.Ένα μεγάλο φάσμα ειδών HAB (προκαρυωτικών και ευκαρυωτικών) παράγουν πολλές άλλες βιοενεργές ενώσεις (σημειοχημικά), πολλές από τα οποίες είναι επιβλαβείς προς άλλους οργανισμούς (allelogens) όπως είναι οι αναστολείς του μεταβολισμού, της πρωτεάσης και της χιτινάσης, τερατογόνα, λευκαντικά, αντιβιοτικά και καρκινογόνα. Οι ουσίες αυτές ενεργούν συνεργιστικά ή/και στοχεύουν διαφορετικούς οργανισμούς σε ποικίλα στάδια του κύκλου ζωής. Τις τελευταίες δεκαετίες παρατηρήθηκε αύξηση στην συχνότητα cHABs, καθώς και στο γεωγραφικό εύρος όπου εμφανίζονται. Παρόμοια αύξηση παρατηρήθηκε και σε HABs από ευκαρυωτικό φυτοπλαγκτόν, συγκεκριμένα από εισβολικά μαστιγοφόρα. Έχουν αυξηθεί επίσης οι εμφανίσεις παχέων βενθικών στρωμάτων (benthic mats) και στρωμάτων ακτογραμμής από χλωροφύκη, κυανοβακτήρια και άλλων βενθικών HABs. Τα ακόλουθα γένη φυκών είναι γνωστό ότι μπορούν να σχηματίσουν HABs υπό συνθήκες: Κυανοβακτήρια Anabaena Microcystis Aphanizomenon Planktothrix Cylindrospermopsis Gloeotrichia Lyngbya Dolichospermum Χλωρόφυτα Cladophora Spirogyra Mougeotia Hydrodictyon Διάτομα Aulacoseira Cyclotella Stephanodiscus Didymosphenia Χρυσόφυτα Uroglena Dinobryon Chrysosphaerella Synura Mallomonas Hydrurus Ευγληνόφυτα Eyglena Ραδιόφυτα Gonystomum Απτόφυτα Prymnesium Chrysochromulina Δινομαστιγωτά Ceratium Peridinium