Semnal chimic al prădătorilor oceanici, utilizat pentru avertizarea timpurie a înfloririlor algale toxice
O echipă de cercetători marini de la Universitatea din California, Santa Cruz, a dezvoltat o nouă metodă de anticipare a înfloririlor algale dăunătoare, bazată pe măsurarea pasivă a unor semnale chimice emise de prădători microscopici din ocean. Studiul, publicat în Proceedings of the National Academy of Sciences, arată că detectarea copepodamidelor — lipide polare eliberate de copepode — permite prezicerea înfloririlor toxice cu până la șapte săptămâni înainte ca toxinele să atingă niveluri periculoase.
Înfloririle algale dăunătoare din sistemul curenților californieni sunt determinate în principal de Pseudo-nitzschia, un gen de diatomee microscopice capabile să producă acidul domoic, o neurotoxină puternică. Când copepodele erbivore se hrănesc cu fitoplancton, eliberează copepodamide, compuși care acționează ca un semnal de alarmă. Diatomeele detectează aceste semnale și își activează mecanismele de apărare, crescând producția de toxină.
Eșantionare pasivă
În mediul marin, copepodamidele sunt diluate și se degradează rapid, ceea ce le-a făcut greu de măsurat. Echipa a adaptat tehnologia de eșantionare pasivă SPATT, care folosește bile de rășină poroasă suspendate în plase pentru a absorbi continuu compușii dizolvați din apă pe parcursul mai multor zile sau săptămâni.
Pe parcursul a 28 de luni de monitorizare la debarcaderul municipal din Santa Cruz, un punct cunoscut pentru activitatea toxică din Monterey Bay, cercetătorii au arătat că eșantioanele SPATT au captat în mod fiabil concentrațiile de copepodamide, corelate direct cu numărările de zooplancton. Experimente ulterioare au confirmat că expunerea tulpinilor locale de Pseudo-nitzschia la copepodamide a declanșat o creștere de zece ori a producției celulare de toxină.
Șapte săptămâni de anticipare
Monitorizarea actuală se bazează pe măsurarea toxinelor din apă sau din țesuturile moluștelor, oferind adesea doar câteva zile până la o săptămână de preaviz înainte de închiderea recoltării. Modelele statistice construite pe datele din Monterey Bay au arătat că monitorizarea copepodamidelor a prezis înfloririle de Pseudo-nitzschia cu șase săptămâni înainte și contaminarea cu acid domoic peste pragurile de siguranță în midii sentinelă cu șapte săptămâni înainte.
Modelele bazate pe copepodamide au redus semnificativ ratele de fals negative, cel mai periculos rezultat în siguranța alimentară. Acestea au alertat managerii cu privire la 22% dintre evenimentele cu toxine ridicate cu șapte săptămâni înainte, comparativ cu doar 14% semnalate cu o săptămână înainte prin metodele convenționale.
Impact asupra ecosistemelor și economiilor costiere
Acidul domoic se bioacumulează în lanțul trofic, acumulându-se mai întâi în moluște filtre, anșoa și sardine, apoi otrăvind prădătorii de nivel superior. La mamiferele marine și păsările de mare, intoxicația cauzează leziuni neurologice severe, dezorientare, convulsii și moarte. În ultimele două decenii, înfloririle toxice din Monterey Bay și de-a lungul coastei Pacificului au provocat strandinguri și decese în rândul leilor de mare, vidrelor de mare, pelicanilor bruni și balenelor cu cocoașă.
Când nivelurile de toxină depășesc pragurile federale de siguranță, agențiile de reglementare impun interdicții imediate de recoltare. Aceste închideri forțează oprirea pe termen lung a pescuitului comercial și recreativ de crab Dungeness, crab de stâncă, scoici razor, sardine și anșoa, costând comunitățile costiere zeci de milioane de dolari.
Cercetătorii subliniază că eșantionatoarele SPATT sunt deja utilizate în rețelele de monitorizare de-a lungul coastei Pacificului și la nivel global. Analizarea acestor eșantioane existente pentru semnale chimice ale prădătorilor, alături de toxinele țintă, poate fi integrată în rețelele actuale de avertizare fără infrastructură nouă costisitoare. Următorul obiectiv este adaptarea tehnologiei pentru vehicule subacvatice autonome și planori, care ar putea furniza hărți de risc în timp real pentru întregul sistem al curenților californieni.
