Катастрофа на Одере 2022: Как токсичные водоросли навредили рыбе

Летом 2022 года токсины, продуцируемые солоноватоводной водорослью Prymnesium parvum, стали причиной гибели около 1000 метрических тонн рыбы, улиток и мидий в реке Одер. В исследовании, опубликованном в журнале Ecotoxicology and Environmental Safety, учёные из Института пресноводной экологии и внутреннего рыболовства им. Лейбница (IGB) проанализировали токсическое действие этой водоросли на клетки крови различных видов рыб из Одера. Результаты выявили видоспецифические различия в чувствительности к токсинам.

Токсины, пирмнезины, действуют различными путями. Один из возможных механизмов действия P. parvum включает прямое взаимодействие с клеточной стенкой, повышение её проницаемости и нарушение ионного обмена, что в конечном итоге приводит к лизису клетки. В худшем случае это может привести к прекращению газообмена и удушью животных.

Окунь и карп наиболее чувствительны, форель более устойчива к токсину

Исследователи изучили штамм Oder1 Prymnesium, выделенный во время цветения водорослей в 2022 году, и его влияние на клетки крови пяти видов рыб из Одера: радужной форели, осетра, окуня, леща и карпа. Клетки крови, взятые у рыб после забоя, изолировали и инкубировали с разными концентрациями водорослей в течение 24 часов. Гемолитическую активность (разрушение клеток крови) определяли путём измерения относительного содержания интактных эритроцитов по сравнению с контрольной группой через 15, 18, 21 и 24 часа.

«Окунь и карп оказались наиболее чувствительны к токсину, а радужная форель — наименее чувствительна. Такие видоспецифические различия могут отражать вариации в структуре и составе мембран эритроцитов, демонстрируя разнообразие способов реакции животных на токсичное цветение водорослей», — заявила Марджи Гленн, исследователь IGB и первый автор исследования.

Результаты исследования экологически значимы и важны для оценки токсичных цветений водорослей. Поскольку в настоящее время нет другого доступного метода, для оценки токсичности P. parvum обычно используется тест на гемолиз с человеческими эритроцитами. Данное исследование показывает, что результаты теста могут значительно различаться в зависимости от происхождения клеток крови. «Эритроциты окуня и карпа являются более чувствительными индикаторами токсичности, чем человеческие», — отмечает доктор Йёрн Гесснер, руководивший исследованием.

Токсичность также зависит от условий окружающей среды

Водоросль Prymnesium может продуцировать различные токсины в зависимости от штамма, но не всегда является токсичной. Токсичность сильно зависит от условий окружающей среды и доступности питательных веществ. Во время цветения 2022 года концентрация водорослей в Одере достигала 100 000 клеток на миллилитр, что привело к массовой гибели рыбы. Напротив, во время последующего цветения того же штамма в 2024 году с концентрацией более 200 000 клеток на миллилитр пострадало лишь несколько рыб.

Учитывая сложные взаимодействия между типом водорослей/токсина и условиями среды, время проявления токсического эффекта может варьировать. В то время как в другом исследовании сообщалось о токсическом эффекте другого штамма Prymnesium parvum уже через один час, штамм Oder1 в данном исследовании показал токсические эффекты только через более чем 15 часов. Эти эффекты стали заметны при концентрации 80 000 клеток Prymnesium на миллилитр воды.

Через 18 часов гемолитические эффекты и начальные различия между видами рыб были уже очевидны при концентрациях всего 20 000 клеток водорослей на миллилитр воды. Через 24 часа эритроциты большинства видов были значительно разрушены при всех концентрациях.

«Поэтому время проведения токсикологических тестов должно тщательно учитываться, чтобы токсические эффекты не были ни переоценены, ни недооценены», — заявил доктор Свен Вюртц, соавтор исследования.

«Наше исследование вновь подчёркивает проблему: экологию и токсичность солоноватоводной водоросли, ответственной за катастрофу на Одере, невозможно предсказать с помощью простых индикаторов. Поэтому самой важной превентивной мерой остаётся снижение засолённости Одера и укрепление устойчивости реки», — заключили исследователи.