Cyanobakterien

Cyanophyceen Beschreibung dieses Bildes, auch unten kommentiert Anabaena sphaerica Einstufung
Herrschaft Bakterien

Einteilung

Cyanobakterien
Stanier ex Caval.-Sm. , 2002

Klasse

Cyanophyceen
Schaffner , 1909

Phylogenetische Klassifikation

Position:

Die Cyanobakterien oder Cyanobakterien sind ein Stamm von Bakterien ( Prokaryoten ), die fälschlicherweise „  Blaualgen  “ oder früher „  Blaualgen  “ genannt werden.

Wir kennen mehr als 7.500 Cyanophyceen-Arten (von denen mindestens 200 frei sein können, das heißt nicht symbiotisch und zu einem eigenständigen Leben fähig), verteilt auf mehr als 150 Gattungen.

Cyanobakterien sind trotz einer möglichen oberflächlichen und ökologischen Ähnlichkeit keine Algen, sondern einzellige oder koloniale Bakterien. Sie sind meistens filamentöse Formen von möglicherweise klebriger Konsistenz, von denen die meisten mikroskopisch klein sind. Trotz ihres einheimischen Namens können sie verschiedene Farben annehmen und sind selten blau. Diese Farben stammen von blauen ( Phycocyanin ) und roten ( Phycoerythrinen ) Pigmenten , die Chlorophyll a maskieren und in Phycobilisomen , komplexen Sammlern der Lichtenergie des Photosyntheseapparates , gesammelt werden .

Oxyphotobakterien betreiben sauerstoffhaltige Photosynthese und können daher Sonnenenergie in chemische Energie umwandeln, die für die Zelle nutzbar ist, indem sie Kohlendioxid ( CO 2) und Sauerstoff freisetzen ( O 2). Einige von ihnen können unter bestimmten Bedingungen den Stickstoff fixieren . Sie sind in der Lage, in ihrer Umgebung vorhandenen organischen Kohlenstoff zu verbrauchen.

Die CO 2 -Fixierung ist für mindestens 3,7 Ga dokumentiert  , über die Ursprungsorganismen ist jedoch nichts bekannt. Cyanobakterien und ihre Vorfahren verursachten durch ihre Freisetzung von Disauerstoff in die Atmosphäre (sie sind für die Große Oxidation um 2,45  Ga verantwortlich ) und durch ihren Beitrag zur ersten biologischen Kohlenstoffsenke und zur Entsäuerung der Ozeane einen großen ökologischen Umbruch in festen Kolonien ( Stromatolithen ) organisiert , die Kalkstein produzieren können .

Heute werfen ihre wachsenden Populationen , unter anderem in Frankreich, begünstigt durch trophische oder ökologische Ungleichgewichte (einschließlich der Eutrophierung des Wassers), verschiedene Probleme auf: Verstopfung der Filtersysteme, Verfärbung und manchmal Dystrophierung von Wasser oder Anoxie, wobei Metaboliten als Folgeprodukte einen schlechten Geschmack verursachen Wasser ( Geosmin , 2-Methylisoborneol , p-Cyclocitral usw.) und einige verursachen schwere Toxikosen. Etwa vierzig bekannte Arten sezernieren oder enthalten Cyanotoxine, bei denen es sich im Allgemeinen um Neurotoxine handelt, die bei verschiedenen Tieren , einschließlich Menschen, zum Tod führen können. Diese Toxine gehören zu den stärksten bekannten natürlichen Giften und haben kein bekanntes Gegenmittel.

Es wird angenommen, dass die therapeutischen Eigenschaften von Schlammbädern zu einem großen Teil auf Cyanobakterien zurückzuführen sind. Einige Arten wie Spirulina ( Arthrospira platensis ) werden als Nahrungsergänzungsmittel verwendet.

Beschreibung

Cyanobakterien sind mixotrophe prokaryontische Organismen ohne echten Kern , Plastiden oder sexuelle Fortpflanzung.

Struktur

Cyanobakterien fehlen eine Kernmembran , Mitochondrien , endoplasmatisches Retikulum und Flagellum . Unter dem Elektronenmikroskop lassen sich vor allem durch ihre Farbe zwei differenzierte Bereiche unterscheiden:

Pigmente

Cyanobakterien besitzen eine Reihe von photosynthetischen Pigmenten, die ihnen ihren autotrophen, phototrophen Charakter verleihen (in der Lage, aus anorganischen Molekülen mit Lichtenergie ihren eigenen Kohlenstoff zu produzieren). Wir haben Chlorophyll a (grün), Carotinoide (gelb-orange) und Phycobiliproteine ​​oder akzessorische Pigmente wie Phycocyanin, Phycoerythrin, Phycoerythrocyanin und Allophycocyanin. Die Variabilität der Pigmente erklärt teilweise die Vielfalt ihrer Farben (aber in fast 50% der Fälle eher blau, daher die Vorsilbe cyanos im Namen). Die Hälfte der bekannten Cyanobakterien hat jedoch eine andere Außenfarbe (golden, gelb, braun, rot, orange, smaragdgrün, lila oder dunkelblau fast schwarz). Diese Bakterien sind in der Tat in der Lage, ihre Pigmentierung entsprechend der spektralen Qualität des Lichts zu modifizieren , ein Phänomen, das als komplementäre chromatische Anpassung bezeichnet wird und es ermöglicht, die Lichtabsorption im gesamten Spektrum zu optimieren , was diese Bakterien in vielen ökologischen Nischen wettbewerbsfähig macht. .

Diese Pigmente können auch eine photoprotektive Rolle (Dissipation von Lichtenergie , wenn es zu stark ist).

Schnitt

Die Größe variiert stark je nach Art; einige bilden einzellige Filamente von mehr als einem Meter Länge, die jedoch in Fragmente ( Hormogonien genannt ) unterteilt werden können. Andere, weniger verbreitete Arten bilden Biofilme in Plaques oder Kissen oder eher zufällig unregelmäßige Kolonien. Die meisten von ihnen sind für das bloße Auge unsichtbar, abgesehen von der Färbung, die sie manchmal dem Wasser geben, oder der Unterstützung, die sie besiedeln (sie sind Teil von Mikro- und Nanoplankton ). Andere - erst kürzlich entdeckt - sind unter einem herkömmlichen optischen Mikroskop unsichtbar und gehören zum Picoplankton .
Dies ist bei Prochlorophyten der Fall (zB: Prochlorococcus marinus , sehr häufig in Picoplankton, kleiner als kokkoide Cyanobakterien, die in Meeresgewässern auf niedrigeren Ebenen der euphotischen Zone sehr präsent sind, wo Dichten von 105 Zellen / ml gemessen werden. Die taxonomische Position von Prochlorophyten hat sich entwickelt und Diese autotrophen Nanoalgen (die kleinste bekannte) enthalten kein Chlorophyll a , sondern Divinyl-Chlorophyll a und Divinyl-Chlorophyll b, deren Absorptionsmaxima um einige Nanometer von denen der entsprechenden Chlorophylle verschoben sind, ihr Wachstum ist sehr langsam und ihre Lebensdauer ist sehr lang.

Taxonomie

Die im Zweig Cyanobakterien enthaltenen Taxa wurden nicht durch den Bacteriological Code (Revision 1990) validiert, außer:

  1. die Klassen Chroobacteria , Hormogoneae und Gloeobacteria ,
  2. die Ordnungen Chroococcales , Gloeobacterales , Nostocales , Oscillatoriales , Pleurocapsales und Stigonematales,
  3. die Familien Prochloraceae und Prochlorotrichaceae ,
  4. die Gattungen Halospirulina , Planktothricoides , Prochlorococcus , Prochloron , Prochlorothrix und Rubidibacter .

Die Artnamen Crinalium epipsammum De Winder et al. 1991 Microcystis aeruginosa Otsuka et al. 2001, Planktothrix mougeotii Suda et al. 2002 und Planktothrix pseudagardhii Suda und Watanabe 2002 folgen dem Bakteriologischen Code (1990 Revision) .

Die Anzahl der Klassen des Cyanobacteria-Stammes variiert je nach Referenzen (und Aktualisierungsdaten). Nicht erschöpfende Liste dieser Referenzen:

Referenz ICNB (Revision 1990) ICNP (2008) LPSN NCBI UniProt ES IST
Klassen im Jahr 2019 3 5 1: <nicht genannt> 8 8 1: Cyanophyceen

oder :

Die Taxonomie der Cyanobakterien wird derzeit überarbeitet, wobei zwei neue Klassen ( Melainabacteria und Sericytochromatia ) erscheinen, die zumindest einige der vorläufig als uncertae sedis qualifizierten Cyanobakterien zusammenfassen .

Wir können uns jedoch einen Überblick über die am häufigsten verwendeten Systeme verschaffen. Geitlers System aus dem Jahr 1932 basierte auf Morphologie und Sammlungsexemplaren und hatte 3 Ordnungen: Chroococcales, Chemesiphonales und Hormogonales. Es umfasste 1300 Arten in 145 Gattungen (Encyclopedia of Microbiology, Miselio Schaechter (Herausgeber), 3. Aufl., Bd. 1; books.google).

Drouet vereinfachte 1981 (Beih. Nova Hedwiga 66: 135-209), der sich auf Herbarium-Exemplare und Morphologie stützte, das vorherige System, indem es nur 62 Arten in 24 Gattungen einschloss, was von Taxonomen nicht als angemessen angesehen wurde, aber von Biochemikern und Physiologen geschätzt wurde wegen seines Pragmatismus, und mehrere Namen von Laborstämmen wie Anacystis nidulans und Escherichia coli sind von seinem System abgeleitet.

Bourelly nahm 1985 in seinem Freshwater Algae III, 2. Aufl. eine Neubewertung des Geitlerschen Systems vor . , in erster Linie auf der Morphologie und den Fortpflanzungsmerkmalen basiert.

Die heute am weitesten verbreitete Taxonomie ist die von Rippka und Kollegen (J. Gen. Microbiol. 111: 1-61, 1979), die 5 Ordnungen umfasst: Chroococcales, Pleurocapsales, Oscillatoriales, Nostocales und Stigonematales. Es basiert auf allgemeiner Morphologie, Ultrastruktur, Fortpflanzungsweise, Physiologie, Chemie und manchmal Genetik von Proben aus Sammlung und Kultur.

Die Klassifikation von Anagnostidis und Komarek, basierend auf allgemeiner Morphologie, Ultrastruktur, Fortpflanzungsart und anderen Kriterien, die in einer Artikelserie von 1985 bis 1990 in der Zeitschrift Algology Studies und einer weiteren Serie in der Zeitschrift Archives of Hydrobiology ebenfalls von 1985 vorgestellt wurde bis 1990 umfasste 4 Aufträge: Chroococcales, Oscillatoriales, Nostocales und Stigonematales. Die Pleurocapsales waren mit den Chroococcales verschmolzen.

Molekularanalysen basierend auf 16S rRNA von Giovannoni und Kollegen 1988 (Evolutionary relations between Cyanobacteria and green chloroplasts, J. Bacteriol. 170: 3584-92) und von Turner und Kollegen 1989 (The relations of a prochlorophyte Prochlorothrix hollandica to green chloroplasts, Nature 337: 380-85) umfasst 9 Ordnungen (10, wenn wir Prochlorales einbeziehen), die in 6 zunehmend exklusive Supergruppen unterteilt sind. Die Vorfahren der Supergruppen sind Gléobacter (Chroococcales 1), Pseudanabéna (Chroococcales 2) (was die Wurzel in der Analyse von Giovannoni und Kollegen war), Oscillatoriales 1, Prochlorales (Prochlorophytes), Synechococcus (Chroococcales 3) und Chroococapsales . 4 + Pleuro . Die 6. Supergruppe besteht aus 2 + Oscillatoriums (Nostocales + Stigonematales). Chroococcales und Oscillatoriales sind also polyphyletisch. Diese Ergebnisse entsprechen größtenteils dem Phänotyp - zum Beispiel ist Gléobacter wahrscheinlich die primitivste Gattung, der Filamente, Thylakoide, Hormogonien, Akineten oder Heterozysten fehlen und sich durch binäre Spaltung anstelle von Sporulation vermehren. , und die Nostocales + Stigonematales-Gruppe die sich vor allem durch den Besitz von Heterozysten auszeichnet.

Entdeckungen

Bis vor kurzem umfasste dieser Zweig die einzige Klasse von Cyanophyceae ( Cyanophyceae ) oder Oxyphotobacteria ( Oxyphotobacteria ). Diese Bakterien binden den Kohlenstoff fotosynthetisch in Kohlendioxid und setzen Sauerstoff frei .

Liste der Bestellungen

Laut World Register of Marine Species (12. September 2017)  :

Phylogenie der Photosynthese

Oxyphotobakterien haben zwei Photosysteme (I und II), die beide für die sauerstoffhaltige Photosynthese (Photosynthese begleitet von der Produktion von freiem Sauerstoff) notwendig sind, während keine dieser beiden zellulären Maschinen in den anderen beiden Klassen vorhanden ist. Wir folgern logisch, dass die Vorfahren, die den drei Klassen von Cyanobakterien gemeinsam sind, keine Photosynthese betreiben. Die Photosysteme I und II sind in anderen photosynthetischen Bakterien vorhanden (jedoch anoxygen, dh ohne Produktion von freiem Sauerstoff), aber nie zusammen. Sie wurden zweifellos von Oxyphotobakterien durch horizontalen Transfer von Genen von bereits existierenden photosynthetischen Bakterien, aber anoxygenisch, erworben.

Basierend auf Theorien der molekularen Uhr würde die Trennung der beiden Klassen von Melainabakterien und Oxyphotobakterien auf 2,5 bis 2,6 Milliarden Jahre zurückgehen (die Klasse der Sericytochromatia hätte sich früher getrennt). Die sauerstoffhaltige Photosynthese würde also aus der gleichen Zeit stammen oder sogar später und damit viel jünger sein, als man lange dachte.

Auftreten

In Quebec wurden in 3 Jahren von 2001 bis 2004 auf 6 Trinkwasserpumpstationen Anabaena flosaquae , Coelosphaerium kuetzingianum ziemlich häufig sowie ein Dutzend anderer Stämme nachgewiesen. Die größte Anzahl potenziell toxischer Arten befand sich an den Standorten Plessisville , Saint-Hyacinthe und Farnham . In etwa einem Drittel der Fälle war das Vorhandensein einer oder mehrerer Cyanobakterien-Spezies mit einer nachweisbaren Cyanotoxin-Konzentration verbunden. In dem Wissen, dass diese Arten durch planktonische Blüten gekennzeichnet sind , kann man ohne regelmäßige und sehr genaue Messungen nie sicher sein, die Maxima zu messen . Der Bécancour-Fluss , der Yamaska- Fluss und die Missisquoi-Bucht, die als Trinkwasserreservoirs dienen, enthielten es in Raten, die " oft höher als die von Bartram et al. (1999) vorgeschlagene Alarmschwelle für die Trinkwasserversorgung oder 2000 Zellen / ml ". Cyanotoxine wurden jedoch nur selten am Wasserhahn oder dank guter Wasseraufbereitung in geringen Werten nachgewiesen; Trinkwasserstationen, denen es gelingt, Cyanobakterien zu eliminieren, ohne ihre Zellen zu platzen, also ohne intrazelluläre Cyanotoxine ins Wasser abzugeben oder durch Aktivkohle zu filtern.

In Quebec stammt fast die Hälfte der Trinkwasserentnahmen aus Oberflächengewässern (Seen, Flüssen und Bächen), die empfindlich auf Verschmutzung, insbesondere durch Cyanobakterien, reagieren. 2007 waren 160 Seen betroffen und 7 komplett gesperrt. Die Regierung von Quebec hat einen großen Plan zur Verringerung der Wasserverschmutzung entwickelt: Filtersümpfe, Sedimentbaggerungen und Pflanzen, die Phosphate auffangen, werden getestet. Andere Experimente versuchen, „Wasserblumen“ (Cyanobakterien) zu eliminieren. Im Sommer 2009 wird Ultraschall getestet , dessen Wellenlänge nur für Cyanobakterien tödlich sein soll.

Fortpflanzungs- und Pullulationsfähigkeiten

Sie erfolgt durch vegetative Teilung und durch Sporen , entweder einzellig ( Coccospores ) oder in Form von Cyanobakterienfilamenten ( Trichome = Hormogonien ), die zwei Hauptklassen von Cyanobakterien darstellen: Coccogonophycidae (solitäre oder koloniale Formen) und Hormogonophycidae (filamentöse Kolonien). Wenn das Bakterium ein Symbiont einer anderen Spezies ist, teilen sich seine Zellen im Rhythmus der Zellen der Wirtsspezies. Ausbrüche treten oft in schlecht belüfteten oder langsam fließenden Gewässern auf, aber manchmal sind im Sommer auch schnelle Flüsse betroffen. Die Blüten von Cyanobakterien können das Wasser stark färben. Diese Blüten sind unsichtbar oder haben das Aussehen eines Schaums, Schaums oder Teppichs, der die Wasseroberfläche bedeckt (Seen, Teiche, Teiche usw.). Je nach Fall haben die Blüten eine blaue, hellgrüne, braune oder rote Farbe. Sie erwecken manchmal den Eindruck, dass Farbe auf der Wasseroberfläche schwimmt. So ist das Ziehen von Trichodesmium (Oscillatoria) erythraeum aufgrund seines roten Pigments ( Phycoerythrin ) für die Färbung des Roten Meeres verantwortlich .

Cyanobakterien, die in kohärenten Kolonien leben (in Trichomen, die Filme, Cluster oder Filamente bilden) fixieren Stickstoff aus der Luft über spezialisierte Zellen, die Heterozysten genannt werden, die bei der Anaerobiose unabhängig von anderen Zellen funktionieren. Einige zeigen eine sehr gute Beständigkeit gegen Kälte, Hitze und ionisierende oder ultraviolette Strahlung, wodurch sie insbesondere in der Polarzone leben können. Bei Mangel an Nitraten oder Ammoniak verdickt ein Teil der Zellen dieser Cyanobakterien (ca. 10 %) ihre Wände, scheidet ihr Pigment aus und synthetisiert ein Enzym ( Nitrogenase ), das Stickstoff bindet (in Form von Glutamin gespeichert , das von anderen Zellen verwendet werden kann) aerob leben).


Ökologie von Cyanobakterien

Cyanobakterien sind die ältesten mit Sicherheit mit den Archaeen identifizierten Lebewesen , da sie bereits im Präkambrium (die einfachsten Formen) bis vor etwa 3,8 Milliarden Jahren, also im Äon des Archaeus, vorkommen . Das Vorhandensein dieser ziemlich komplexen Bakterien deutet auf die frühere Existenz einfacherer Lebensformen (von denen wir keine Fossilien kennen) hin, und verschiebt das Datum des Auftretens von Leben auf der Erde. Darüber hinaus haben diese alten Cyanobakterien geologische Formationen, die Stromatolithen, hervorgebracht .

Dank ihrer Aktivität wurden im Überfluss Karbonatgesteine gebildet, die Kohlendioxid aus der primitiven Atmosphäre einschlossen , was uns viele Informationen über die Zusammensetzung der Atmosphäre und damit über die Lebensbedingungen der Zeit liefern konnte. Sie sind der Ursprung der Modifikation der Erdatmosphäre mit der Anreicherung von Sauerstoff , die für die Entwicklung des Lebens auf der Erde notwendig ist, indem sie das Auftreten der schützenden Ozonschicht ermöglicht , und die erste große Kohlenstoffsenke , die den Treibhauseffekt verringert , da die as die von der Sonne empfangene durchschnittliche Leistung stieg.

Cyanobakterien leben fast überall, auch unter extremen Bedingungen, vom Polareis (mehrere Zentimeter dicke Bakterienmatten unter mehr als 5  m Dauereis) bis zum Wüstensand. Sie überleben in sehr heißen oder sauren Seen von Vulkankratern sowie in Geysiren. Sie wachsen sowohl in Süß- als auch in Salzwasser, in planktonischer Form (im Gewässer lebend) oder in benthischer Form (Organismen, die an einem untergetauchten Substrat haften ). Sie entwickeln sich besonders gut in bestimmten Umgebungen, die durch menschliche Aktivitäten belastet sind ( Eutrophierung , Dystrophierung ). Diese Blüten bilden zum Beispiel Wasserblumen einer bestimmten Farbe, die bei Verschmutzung auf einem Gewässer erscheinen. Wir sehen diese Algenblüten, wenn das Wasser überschüssigen Stickstoff oder Phosphor enthält , zum Beispiel als Folge zu intensiver Landwirtschaft oder Urbanisierung, die ihr Wasser nicht reinigt. Aus diesem Grund sollte beim Nachweis eines Eindringens von Cyanobakterien in ein Gewässer die Ausblühung selbst nicht als Verschmutzung betrachtet werden, sondern als natürliche Reaktion auf bereits vorhandene Verschmutzung.

Ein weiterer wichtiger Parameter, der das Aussehen von Blüten beeinflusst, ist die Strömung des Baches. Eine starke Strömung bewirkt ein kontinuierliches Rühren der Schwebstoffe und verhindert zusätzlich die Schichtung des Wassers. Somit ist die Aufnahme von Nährstoffen durch Cyanobakterien unwahrscheinlich und sie können sich nicht in der Wassersäule positionieren, um die erforderliche Lichtintensität zu erreichen. Aus diesem Grund treten Algenblüten in Seen und Flüssen mit niedrigem Fluss auf und nicht in Flüssen (mit wenigen Ausnahmen).

Darüber hinaus können Cyanobakterien unter starkem Stress resistente Sporen ( Akineten ) bilden, die durch eine Art Mineralskelett geschützt sind. Es ist auch bekannt, dass sie nur sehr wenige natürliche Feinde haben und konkurrierende Arten eliminieren, während sie der Prädation besser entkommen als andere. Die Hauptquelle der Populationskontrolle ist die Konkurrenz zwischen Cyanobakterienarten und manchmal vielleicht auch Viren, die sie infizieren können.

Cyanobakterien verfolgen mehrere Überlebensstrategien, wie die Fähigkeit, Phosphor zu speichern, der der limitierende Nährstoff in Wasserstraßen ist. Darüber hinaus haben einige Arten einen Mechanismus zur Positionierung in der Wassersäule durch Gasbläschen. So können sie sich je nach Tageszeit an unterschiedliche Lichtverhältnisse anpassen. Als andere Anpassungsmechanismen bezeichnen wir die Fähigkeit einiger Arten, Photonen mit anderen Wellenlängen als den normalerweise verwendeten zu nutzen, die tiefer ins Wasser eindringen.

Es bleibt eine sehr wichtige Frage auf der Ebene der metabolischen Funktion (ökologische Rolle) von Cyanotoxinen . Einige vermuten, dass die Produktion dieser Metaboliten ausschließlich auf eine Reaktion auf Stress aus der Umwelt zurückzuführen ist, während andere glauben, dass die Expression der Gene, die diese Toxine erzeugen, konstitutiv ist und dass der synthetisierte Anteil mit zunehmender Häufigkeit zunimmt in Frage und damit indirekt mit Umweltfaktoren. Als eine weitere Hypothese wird vorgeschlagen, dass diese Moleküle als Faktoren dienen könnten, die den Mutualismus mit anderen Arten fördern, oder dass diese Toxine umgekehrt einen selektiven Vorteil gegenüber konkurrierenden Arten bieten könnten.

Aktivität

Einige Cyanobakterien sind auch nachts oder in Abwesenheit von Licht aktiv und verwandeln sich gewissermaßen in chemo-heterotrophe Bakterien (durch Oxidation der Zucker).

Einige überleben auch anaerob (zB Oscillatoria limnetica ) durch Photosynthese aus Schwefelwasserstoff anstelle von Wasser.

Einige, die gegenüber längerer UV-Exposition empfindlich sind, synthetisieren lichtschützende Verbindungen , Aminosäuren analog zu Mycosporin .

Mobilität

Einige Cyanobakterien, obwohl fehlt Geißeln von Wimpern Vibration mobil sind (vor allem in Nostocales ). Wenn sie Stress ausgesetzt sind, können sie dann Akineten (durch verdickte Wände resistente Zellen gegen Austrocknung) bilden.

Es wurde beobachtet , dass sich Fragmente der Kolonie mit einer Geschwindigkeit von 10 Mikrometer pro Sekunde fortbewegten . Einige Kolonien fangen Blasen ein, die sie schweben lassen und von der Strömung mitgerissen werden. Einige Cyanobakterien werden manchmal durch ruckartige Bewegungen animiert.

Mobilität scheint von drei Arten von Phänomenen abzuhängen:

Toxizität , Ökotoxizität

Cyanobakterien sind auf der ganzen Welt reichlich vorhanden. Darüber hinaus kommt es immer häufiger zu Ausbrüchen von Cyanophyceen in oberflächlichen Trinkwasserreservoirs (aufgrund von noch wenig verstandenen ökologischen Ungleichgewichten, die jedoch mit einer Eutrophierung des Oberflächenwassers einhergehen).

50% der Algenblüten lösen Endotoxine potenziell gefährlich für Mensch und Tier. Die meisten der produzierten Cyanotoxine reichern sich in den Zellen an.

Sie betreffen hauptsächlich Haut und Schleimhäute (Dermatotoxine), die Leber (Hepatotoxine) und das Nervensystem (Neurotoxine, seltener als Hepatotoxine). Die einzigen Todesfälle beim Menschen durch cyanobakterielle Toxine, die dokumentiert und durch wissenschaftliche Beweise unterstützt wurden, wurden durch die Exposition während der Dialyse verursacht . Es wurde auch dokumentiert, dass Menschen, die sich durch Trinkwasser- und Freizeitwasseraktivitäten infiziert haben, in einem Krankenhaus intensiv betreut werden mussten.

Personen, die in Gewässern schwimmen, die cyanobakterielle Toxine enthalten, können allergische Reaktionen wie Asthma , Augenreizungen, Hautausschläge und Blasen um Mund und Nase haben.

Das Ausmaß der Produktion scheint mit der Wachstumsphase von Cyanobakterien zu korrelieren. Dann, am Ende der Seneszenz, stirbt die Zelle und lysiert , wobei ihre Giftstoffe an ihre Umgebung abgegeben werden. So werden zu Beginn der Blüte nur sehr wenige extrazelluläre Toxine gefunden, während gegen den Rückgang dieser Blüte der Gehalt an extrazellulären Toxinen enorm ansteigt.

Die Einstufung der akuten Toxizität von Cyanotoxinen, basierend auf den LD50- Werten , ordnet Toxoide und Microcystine zu den sehr giftigen biologischen Substanzen, aber es wurde kürzlich festgestellt, dass einige der produzierten Toxine sehr stabil sind, sich im Körper anreichern und zum Tod führen können von Neurotoxizität nach jahrzehntelanger chronischer Exposition.

Paläontologie und Vorgeschichte

Im Jahr 2017 fragen sich Forscher, ob Cyanotoxine nicht für den Tod Tausender Dinosaurier und anderer Organismen im Tertiär verantwortlich sind. Die „Ablagerungen“ fossiler Knochen faszinieren in vielerlei Hinsicht; insbesondere, warum starben so viele Tiere gleichzeitig an einem Ort? Überschwemmungen, Vulkankatastrophen, Schlammlawinen oder dramatische Dürren gefolgt von sintflutartigen Regenfällen, die schnell die Leichen großer und kleiner Tiere begraben hätten, oder riesige Blasen aus erstickendem CO2, die aus einem großen See aufsteigen, sind nicht immer glaubwürdig.

Auch Raymond Rogers fragt sich, ob die einfache Vermehrung bestimmter Cyanobakterien diese Tiere getötet haben könnte (und sie vielleicht sogar angezogen hat?). In der geologischen Formation „  Maevarano  “ im Nordwesten Madagaskars wurden 1200 Exemplare in derselben Schicht auf einer Fläche von nicht mehr als einem Drittel eines Tennisplatzes gefunden! Die großen und kleinen Tiere sind dort seltsamerweise gegeneinander tot. Und sie scheinen wahllos getötet worden zu sein. Dies ruft ein Gift mit fast sofortiger lähmender oder tödlicher Wirkung hervor, das Vögel vom Himmel stoßen kann ... (wiederholt, da mehrere Knochenbetten übereinander liegen). Einige Tiere haben eine ungewöhnliche gewölbte Haltung für ein sterbendes Tier. Ein gewölbter Rücken erinnert an die Krämpfe, die heute bei bestimmten Vergiftungen von Kühen beobachtet werden, die mit bestimmten Cyanobakterien kontaminiertes Wasser getrunken haben. Dort wurden ungewöhnliche Karbonatkrusten gefunden, die an Reste eines Biofilms aus Algen und/oder verkrustenden Bakterien erinnern.

Kurios ist auch die große Zahl toter Vögel. Auf See sind massive Vergiftungen mit dem Phänomen der „Totzonen“ bekannt: Vor 11 Millionen Jahren wurden so Hunderte von Überresten von Walen und anderen Meerestieren vor dem heutigen Chile abgelagert und eine Reihe von Meerestotenzonen wird seit mehreren Jahrzehnten weltweit beobachtet. Wighart von Koenigswald, Paläontologe an der Universität Bonn (Deutschland), zitiert von der Zeitschrift Science, fragt sich, ob Cyanotoxine nicht auch die berühmte Lagerstätte Messel erklären könnten (Gruben aus dem Eozän, gefüllt mit Fossilien wie Vögeln und Fledermäusen). Kopulierende Schildkröten und Vollstuten wurden dort auf verschiedenen Ebenen gefunden (was bedeutet, dass das Phänomen wieder aufgetreten ist und in diesen Fällen in der Brutzeit). Aber auch in Madagaskar fehlen noch immer direkte Nachweise von Algen oder Giftstoffen. Rogers erwägt, fossile Spuren zu finden (chemisch oder über Biomarker)

Die wichtigsten toxinproduzierenden Gattungen

Heute sind dies Anabaena , Aphanizomenon , Cylindrospermopsis , Microcystis , Nodularia , Oscillatoria , Planktothrix .

Umweltkinetik und Pathogenität

Einige dieser Toxine sind relativ stabil, was die Frage nach einer möglichen Biomagnifikation in der Nahrungskette oder sogar nach einem Beitrag zur Entstehung oder Verschlimmerung neurodegenerativer Erkrankungen ( Alzheimer- und/oder Parkinson- Typ-Syndrome ) aufwirft . In den 1960er Jahren wurde auf der Insel Guam eine große Anzahl sporadischer Fälle solcher Syndrome mit einer 100-mal höheren Häufigkeit als anderswo auf der Welt beobachtet. Forschungen auf der Insel haben gezeigt, dass dieses Syndrom durch eine neurotoxische verursacht wurde: eine Nicht-Protein-Aminosäure; das Beta-Methylamino-L-Alanin (oder BMAA ). Es wurde dann gezeigt, dass dieses BMAA aus den Samen von Palmfarnen ( Cycas micronesica ) stammt. Es wurde dann gezeigt, dass es das gleiche BMAA ist, das von den symbiotischen Cyanobakterien produziert wird, die in großen Mengen in spezialisierten Wurzeln von Cycas gefunden werden (sogenannte "koralloide Wurzeln" , die Hunderttausende von kleinen daran befestigten Knötchen bilden, die jeweils eine kleine Kolonie von Cyanobakterien beherbergen). . In freier Form in der Natur enthält dieses Bakterium nur 0,3  µg/g BMAA, aber wenn es in Symbiose mit seinem Baum (Cicas) lebt, produziert es bis zu 120-mal mehr (2 bis 37  µg/g ). Dieses BMAA wird durch den Saft zu den Ästen transportiert und dann besonders konzentriert im Fortpflanzungsgewebe des Baumes gefunden (9 µg / g im Durchschnitt im fleischigen Teil des Sarkotestes und mehr als 100 mal mehr; 1.161  µg / g im Durchschnitt . ) in der peripheren Hülle des Samens). Dieses BMAA kommt auch in bioassimilierbarer Form in Früchten und Samen vor, jedoch in geringen Mengen in freier Form; es ist in der mit Proteinen verbundenen Form hauptsächlich vorhanden, bis zu hundertmal konzentrierter, dann bioassimilierbar.

Forscher hatten einen Zusammenhang zwischen diesem BMAA und dem seltsamen Syndrom von Guam vorgeschlagen, aber ihnen wurde gesagt, dass es notwendig sei, Tonnen von Mehl oder Früchten von diesem Baum zu essen, um die Menge an BMAA im Gehirn der Patienten anzusammeln. Forschung wurde etwa 30 Jahre unterbrochen, bevor andere Forscher , dass mehrere Arten von Tieren durch den Menschen häufig ernähren sich von den Früchten und Samen dieses Baumes gegessen beobachtet: Dies ist der Fall von Obst Fledermäuse. ( Pteropus mariannus ), Schweine und Hirsche . Es zeigte sich dann schnell, dass sie zu einer schnellen Biomagnifikation dieses Toxins in den Nahrungsketten der Insel Guam beitragen ; bis zum Mann).

Zum Beispiel bioakkumulieren Flughunde, die diese Samen und Früchte fressen, BMAA (durchschnittlich  3.556 Mikrog/g ). Sie sind selbst ein begehrtes Spiel der indigenen Chamorro , die sie in Kokoscreme gekocht essen . BMAA ist ein so stabiles Toxin, dass es sogar in großen Mengen in Exemplaren von Guam-Flughunden in Museen gefunden wurde. Abhängig von den in Museen gemessenen Dosen kann der Verzehr nur eines dieser Flughunde eine Dosis von BMAA-Äquivalent von 174 kg bis 1.014 Tonnen Palmfarnmehl liefern  . Aufgrund des traditionellen Festessens von Flughunden (ein anderer Name für diese Flughunde) sterben Chamorros weitaus häufiger als der durchschnittliche Mensch an einem Syndrom, das die Symptome der amyotrophen Lateralsklerose und denen der Parkinson- Demenz in Verbindung bringt und eine neurodegenerative Krankheit darstellt, die etwa 30 Jahre nach Beginn der Intoxikation. Dieses proteingebundene BMAA wurde tatsächlich auch in den Gehirnen von Guamianern gefunden, die an diesen speziellen degenerativen Erkrankungen starben (bei durchschnittlichen Konzentrationen von 627  Mikrogramm / g , 5 mM), während es weder in den Gehirnen von Kontrollfällen noch in den Gehirne von Patienten, die an der Huntington-Krankheit gestorben sind . Diese Tatsache hat das Interesse an der Hypothese neu entfacht, dass BMAA ein möglicher Auslöser für andere neurodegenerative Erkrankungen sein könnte, zumal es auch im Gehirn von nordamerikanischen Personen gefunden wurde, die an einer Krankheit gestorben sind (in einer durchschnittlichen Konzentration von 95  µg/g , 0,8 mM). Alzheimer-Krankheit, die die Hypothese einer möglichen ätiologischen Rolle von BMAA bei neurodegenerativen Erkrankungen außerhalb der Insel Guam bekräftigt und eine noch umstrittene Studie legt nahe, dass d andere Pflanzen oder Tiere die BMAA konzentrieren könnten.

Umweltfaktoren ?

In den 2000er Jahren wurde vermutet, dass sie eine wichtige Rolle bei der Entstehung neurodegenerativer Erkrankungen spielen könnten, die auf dem Vormarsch sind. Bestimmte Cyanobakterien-Stämme sind potenziell (und in Guam nachgewiesen) eine Quelle für umweltbedingte BMAA, die wahrscheinlich im Trinkwasser transportiert oder biokonzentriert werden und dann an der Alzheimer-Krankheit, ALS ( Amyotrophe Lateralsklerose ) oder Alzheimer- Krankheit beteiligt sind eine genetische Veranlagung haben, die mit einer Unfähigkeit verbunden ist, die Akkumulation von BMAA-verwandten Proteinen im Gehirn zu verhindern, wird von einigen Autoren vorangetrieben, aber noch bestätigt (z. B. durch Isotopenverfolgung und / oder durch epidemiologische Studien und öko-epidemiologische )

BMAA als Nicht-Protein-Aminosäure könnte zusätzlich zu toxischen Wirkungen auf Motoneuronen, agonistischer Wirkung auf NMDA- und AMPA-Rezeptoren und Induktion von oxidativem Stress, der mit einem Glutathionmangel verbunden ist, die schlechte Faltung intraneuronaler Proteine ​​​​verursachen, die eine von die Quellen der Neurodegeneration. Obwohl es kein Tiermodell gibt , um die BMAA-induzierte ALS zu untersuchen , gibt es jetzt substanzielle Beweise für einen kausalen Zusammenhang zwischen diesem bakteriellen Toxin und ALS. Als Cyanophyceae Ausbrüche sind immer häufiger in frischem Oberflächenwasser, und wie der Klimawandel zu erwarten , das Phänomen zu verschlechtern, die Bestätigung eines bakteriellen Umwelt Auslöser für ALS oder andere neurodegenerativen Erkrankungen, enorme Folgen haben könnte. Gesundheit Sicherheit Konsequenzen .

Darüber hinaus scheinen auch andere Krankheiten wie Leberkrebs und "nichtalkoholische Lebererkrankungen" durch Cyanotoxine verursacht oder gefördert zu werden. So zeigte eine kürzlich durchgeführte Studie (2015) "eine klare und signifikante Assoziation zwischen der räumlichen Verteilung von Cyanobakterienblüten in den Vereinigten Staaten und der Zahl der Todesfälle durch nichtalkoholische Lebererkrankungen", aber die Autoren wiesen darauf hin, dass sie eine Korrelation zeigten, aber nicht Verursachung.

Bewertung der Toxizität einer Effloreszenz

Dies kann nicht durch die alleinige Erkennung der vorhandenen Arten erfolgen.

Darüber hinaus sind bestimmte Cyanobakterien-Arten des "normalen" oder nicht-toxischen Phytoplanktons manchmal die Ursache für einen außergewöhnlichen Ertrag an Fischen , Reis, Enten usw. aus bestimmten Teichen oder Meeresgebieten.

Cyanobakterien und Stickstoff

Diese Algen spielen eine wichtige Rolle im Stickstoffkreislauf , da sie in der Lage sind, atmosphärischen Stickstoff in mineralischen Stickstoff wie Ammonium oder Nitrate umzuwandeln , der von Pflanzen aufgenommen werden kann, d. h. fast 100 Millionen Tonnen mineralischen Stickstoff pro Jahr. Wenn sie sterben, setzen sie durch Stickstofffixierung produzierte Nährsalze frei und steigern so den landwirtschaftlichen Ertrag, insbesondere auf Reisfeldern. Sie werden manchmal als "grüner" Dünger verwendet , um Stickstoff bereitzustellen, der von Pflanzen direkt aufgenommen werden kann.

Cyanobakterien und Methan

Es konnte gezeigt werden (2002), dass in Anwesenheit von Cyanophyceen die Methanproduktion im Boden von Reisfeldern abnimmt .

Seit mehreren Jahrzehnten registrieren Forscher auf See scheinbar „aberrante“ Methanemissionen, denn sie scheinen aus sauerstoffgesättigtem Wasser zu stammen, in dem die methanogenen Bakterien nicht leben können sollten. Dies wurde in kalten ( arktischen ), gemäßigten oder subtropischen (südlicher Nordatlantik) Gewässern beobachtet . Dieselbe Beobachtung wurde dann im Süßwasser in der oberen und gut mit Sauerstoff angereicherten Oberflächenschicht bestimmter Seen (5-6 m) gemacht; es tritt dann im Sommer auf (zum Beispiel 2011 am Stechliner See in Deutschland) oder am Hallwilersee ( Schweiz  ; dort war das Wasser in den ersten Metern unter der Oberfläche im Juni-August mit Methan übersättigt (300–400 nmol pro Liter) , viel mehr als in die Tiefe.

In den Jahren 2016-2017 begannen mehrere Teams, die Mikroorganismen zu identifizieren , die dieses Methan produzieren ( Pseudomonas sp. wurden 2017 identifiziert) und / oder die beteiligten biochemischen Wege zu untersuchen (CH 4 wäre hier ein Nebenprodukt von Stoffwechselbakterien, wenn es aufgenommen wird) gelösten Phosphor).

Während der planktonischen Blüte von Cyanophyceen nehmen diese Emissionen zu; Wir fragten uns daher, ob diese Organismen (die sich oft auf halbem Weg zwischen Algen und Bakterien befinden) wie methanogene Bakterien CH 4 produzieren könnten . Verschiedene Proben von Blaualgen wurden in vitro (in einem sterilen Inkubator) kultiviert . Zwei Proben stammten aus Böden, fünf aus Süßwasser und sechs aus dem Meer). Alle diese Proben von Cyanophyceen (ob einzellig oder filamentös) produzierten Methan, unter "dunklen" Bedingungen, aber auch in Licht (während der Photosynthese) sowie in sauerstoffreichen und sauerstoffarmen Umgebungen (es wurde nachgewiesen, dass keine methanogenen Archaeen in diesen Kulturen). Die Emission war unter dunklen Bedingungen schwächer.

Nach der Veröffentlichung zweier wissenschaftlich skeptischer Artikel zu einem möglichen „oxischen“ Ursprung dieses CH 4 im Jahr 2016 und 2019 bestätigte diese Arbeit kürzlich (2020), dass bestimmte häufige einzellige Cyanophyceen (Chroococcidiopsis sp., Synechococcus sp., Microcystis .) aeruginosa und Prochlorococcus sp.) oder filamentös (zB Anabaena sp., Scytonema hofmanni , Leptolyngbya sp. oder "Wüstenkruste", Phormidium persicinum , Trichodesmium erythraeum und Nodularia spumigena ) produzieren nicht nur CO 2 und Sauerstoff, sondern können auch sehr große Mengen an significant Methan.

Dieses Methan wird in Meerwasser oder in Seen (im Sommer während ihrer "geschichteten" Periode) produziert. Es wurde in eutrophen oder mesotrophen oder sogar fast oligotrophen Gewässern (dh sehr nährstoffarm ) und in Böden feuchter Zonen beobachtet . Dieses „oxische Methan“ wird manchmal auch als „  paradoxes Methan  “ bezeichnet, da es in Gegenwart von Sauerstoff und nicht in anoxischen Bedingungen produziert wird, eine Bedingung, die zuvor als zwingend angesehen wurde.

Es scheint, dass die Cyanophyceen zwei verschiedene Mechanismen mobilisieren, um dieses CH 4 zu produzieren , einer wirkt bei Licht und der andere bei Dunkelheit, wahrscheinlich in beiden Fällen aus photosynthetischen Produkten, die frisch durch Photosynthese erzeugt werden , einschließlich des Vorrats könnte auch nachts verwendet werden (die Fermentation von so von Cyanobakterien gespeicherte Verbindungen wurden bereits 1997 beschrieben) unter Bildung von Acetat und Wasserstoff , zwei bekannten Vorläufern der Bildung von sogenanntem acetoklastischem CH 4 .

Laut Forschern der Swansea University korreliert die emittierte Menge wahrscheinlich mit der Größe des Sees und "könnte mehr als die Hälfte der Oberflächenmethanemissionen von Seen mit einer Größe von mehr als einem Quadratkilometer ausmachen" .

Typischerweise ist der Methangehalt in der Wassersäule in Bodennähe und in Ufernähe höher (insbesondere wenn sie reich an fermentierbaren organischen Stoffen sind); sie ist in der Nähe der Oberfläche schwach (weil CH 4 die Luft auf dieser Höhe durchdringt) und sie ist in der Thermokline (unter der sauerstoffreicheren Mischungsschicht) am höchsten . Die Dicke und Lage der Thermokline variiert je nach Jahreszeit, Wetter (insbesondere Wind) und den geomorphologischen und physikalisch-chemischen Eigenschaften des Sees. Ein Teil des an der Oberfläche befindlichen Methans steigt von unten auf (Blubbern oder Diffusion) und ein Teil wird in Oberflächennähe produziert (Wasser-Luft-Grenzfläche). Der IPCC hatte die Variationen der Gesamtniveaus. Wir beginnen jetzt, die biologische Modulation sowie die Senken und Quellen von Methan besser zu bewerten; eine neue Quelle (die Oberflächenmischschicht, Quelle von oxischem Methan) wird in die Modelle des globalen Methankreislaufs integriert.

Die Strömung variiert je nach Jahreszeit und Umgebung, ist aber – zumindest lokal – sehr bedeutend; in Cromwell Lake (Kanada) machte sie 20 % der gesamten Oberflächenemission aus (der Rest stammt aus anoxischen Quellen).

In mesotrophen und gemäßigten Gewässern kann dieses CH 4 den Großteil (> 50%) des gesamten an der Oberfläche emittierten Methans für Seen von mehr als 1 km² ausmachen (zB: oberhalb des Hallwilersees in der Schweiz, es repräsentiert 63 bis 83% der Oberflächenemissionen ). Durch Extrapolation modellierter Daten von oxischen Seenemissionen auf die planetare Skala könnte die oxische Methanproduktion bis zu 66 % der Methanemissionen aus den Seen der Welt ausmachen. Anders als das im Sediment produzierte Methan wird es nahe der Oberfläche synthetisiert, wo es schnell durch die Luft gelangt, ohne Zeit zu haben, in Wasser aufgelöst zu werden oder möglicherweise von methanotrophen Bakterien aufgenommen zu werden .

Loko-regionale Modelle des globalen Methankreislaufs müssen daher diesen „zusätzlichen“ Beitrag zur Atmosphäre, nämlich den des „oxischen“ (dh mit Sauerstoff angereicherten) Wassers, nun integrieren. Die biochemische Kette, die zur Produktion dieses CH 4 führt, ist noch wenig verstanden, und wir wissen immer noch nicht, in welchem ​​Ausmaß dieses Phänomen weltweit existiert oder wie es sich im Kontext des Klimawandels, der Eutrophierung oder der Versauerung von Wasser entwickeln wird. des Phosphorkreislaufs… Diese Daten könnten vielleicht ein besseres Verständnis der Variabilität bestimmter Methanemissionen von Seen liefern und zum Beispiel, warum die atmosphärische Methanrate von 2014 bis 2017 so stark angestiegen ist.

Kürzlich wurde unter den gewöhnlichen Bakterien auch gezeigt, dass ein für die Wüstenkruste typisches filamentöses Cyanobakterium ( Leptolyngbya sp.) und die endolithischen Cyanobakterien Chroococcidiopsis Tag und Nacht CH 4 produzieren können, was bestätigt, dass Cyanophyceen Methan aus oxischen Böden oder porösen Felsen, was bisher als unmöglich galt.

Symbiose

Sie können in mehr oder weniger komplexer Symbiose die mit einem Pilz assoziierten Algenbestandteile von Flechten ( Gonidien ) sein .

Symbioses ist auch möglich mit Schwämmen , Amöben , flagellated Protozoen , anderen Cyanobakterien, Moosen, Lebermoosen (von denen sie können auch Besiedeln tote Zellen), Gefäßpflanzen (unter dem Rhizom von Farnen, Gräsern, in dem Nadel- Knötchen der Gattung Cycas , Zamia , Dioon , an der Basis von Angiosperm - Blättern , besonders in Domaten ), Oomyceten .

Sie haben sich im Haar von Säugetieren entwickelt ( Eisbären, deren Fell in Zoos eine grünliche Färbung annahm), faulen Affen ...

Während der Symbiose verlieren einige ihre Hülle und fungieren als Chloroplasten ohne Abstoßung durch den Wirt und verdoppeln sich im Ausmaß der Verdoppelung der Wirtszellen ... Sie leisten ihrem Wirt den Dienst der Stickstofffixierung (zB: beim Wasserfarn Azolla ) , produzieren Sauerstoff und einige nützliche schleimige und andere Substanzen .

Beziehung zu Chloroplasten

Die Chloroplasten der eukaryotischen Photosynthese ( Algen und Pflanzen, die die Primärproduzenten sind ) stammen höchstwahrscheinlich von endosymbiotischen Cyanobakterien . Die Endosymbiose-Hypothese wird durch mehrere strukturelle und genetische Ähnlichkeiten gestützt.

Cyanobakterien im Aquarium

In Aquarien weist eine Überentwicklung bestimmter „filamentöser“ und/oder „ verkrustender  “ Cyanobakterien  auf ein Problem der Wasserqualität hin; sie treten oft nach mangelnder Pflege oder einem Nährstoffungleichgewicht auf (die Zersetzung organischer Stoffe fördert ihre Entwicklung). Ihre Widerstandsfähigkeit und ihre Fortpflanzungsweise machen es schwierig, sie mit den üblichen Reinigungsmitteln des Aquarianers zu beseitigen; und ein paar Fragmente reichen aus, um einen dicken Biofilm zu bilden .

Ihre Anwesenheit im Aquarium ist jedoch unerwünscht, da sie einerseits dort einen Teppich bilden können, der die Pflanzen erstickt, ihre normale Chlorophyllaktivität verhindert und sie dann abtötet (ihr Tod trägt zur Verschmutzung des Wassers bei); Auf der anderen Seite wird der von einem Algenteppich bedeckte Sand nicht mehr entwässert und mit Sauerstoff angereichert, wodurch er für jedes aerobe mikrobielle Leben ungeeignet wird. Einige Arten können Cyanotoxine absondern; Cyanobakterien schließlich, die Stickstoff fixieren, konkurrieren mit den "guten Bakterien" des Aquariums ( Nitrobacter und Nitrosomonas ), was das Ökosystem auf Dauer aus dem Gleichgewicht bringt .

Lösungen: Das Handeln auf einen der Faktoren bringt oft keine Ergebnisse. Die Nitrate , selbst wenn sie nur wenig vorhanden sind, können durch die Stickstofffixierung ausgeglichen werden. Es wird empfohlen, das Aquarium und seinen Filter vor größeren Wasserwechseln zu reinigen, für eine entsprechende Beleuchtung zu sorgen und vorübergehend auf die Zugabe von CO 2 zu verzichten. Ein Zeitraum von einer Woche in völliger Dunkelheit, kombiniert mit einer guten Reinigung des Beckens und der Sauerstoffversorgung des Aquariums, kann manchmal ausreichen, um sie auszurotten. Als letztes Mittel sind Antibiotika (Erythromycin in einer Menge von 200  mg pro 100  Liter) wirksam, töten aber auch gute Bakterien ab (ökologisches Ungleichgewicht), wodurch die Gefahr besteht, dass resistente Stämme entstehen. Die Fische können während der Behandlung in ein anderes Aquarium umgestellt werden, insbesondere um einen Höchststand von Ammoniak oder Nitriten zu vermeiden , bevor sie durch Aktivkohle gefiltert und dann das Aquarium nach Abschluss der Behandlung mit guten Bakterien erneut beimpft werden.

In Bewässerungs- und Trinkwasserreservoirs ...

Wasser aus von Flüssen gespeisten Stauseen oder Regenwasser kann mit giftigen Cyanobakterien belastet sein. Sie wird seit den Jahren 1970 immer häufiger. Dort findet man zum Beispiel (nördliche Hemisphäre):

Gesundheitssicherheit

Es wird empfohlen, Pflanzen nicht zu bewässern, Tiere nicht mit Wasser zu tränken, das von Cyanophyceen-Ausblühungen betroffen ist, und jeden schlechten Geruch zu melden, der von Wasser ausgeht, das für Trinkwasser bestimmt ist. Oft wird die erste Warnung gegeben, nachdem ein Hund nach dem Schwimmen oder Trinken im Wasser erkrankt ist oder von einer Blüte von Microcystis aeruginosa, Anabaena circinalis, Anabaena flos-aquae, Aphanizomenon flos-aquae, Cylindrospermopsis raciborskii (die am häufigsten an der Vereinigte Staaten)…

Kinder sind stärker gefährdet als Erwachsene, die von diesen Toxinen betroffen sind, da sie leichter sind und proportional mehr absorbieren als Erwachsene.

Das Filtern von Schalentieren oder bestimmten Fischen kann diese Toxine konzentrieren und zu Lebensmittelvergiftungen führen, die möglicherweise tödlich sind (zB Ciguaterra ).

Ursachen

In Bezug auf Wasser sind die vermuteten Ursachen ein zu hoher Gehalt an organischer Substanz, Nitraten und/oder Phosphaten . In einem Aquarium kann die Beleuchtung die Ursache sein (zu viel, zu wenig oder eine ungeeignete Quelle). Die Beleuchtungszeit sollte zwischen 10 und 12 Stunden pro Tag betragen. Äußere Kontaminationen durch Algeneinschleppung können beteiligt sein. Als Vorsichtsmaßnahme sind auf kontaminierten Außengeländen manchmal andere nautische Aktivitäten als Schwimmen oder Tauchen erlaubt, vorausgesetzt, dass nach der Aktivität ein sorgfältiges Waschen / Spülen der Ausrüstung folgt, um andere Standorte nicht zu kontaminieren.

Forschung

Sie bezieht sich auf eine bessere Umweltüberwachung (Netzwerke von automatischen Echtzeit-Messbojen), auf die Identifizierung von Arten und ihren genetischen Merkmalen (was die Pflege von Referenzstammsammlungen und die Einführung einer Normalisierung und Standardisierung von Protokollen beinhaltet) und Assayverfahren (Zählung von Zellen, Kolonien und/oder Filamenten mit Identifizierung von Klassen, Gattung und/oder Spezies) und Assays von Toxinen (Microcystine, aber auch andere Toxine als CD-LR und die Microsystine, einschließlich Cylindrospermopsin und Saxitoxine ), Modelle zur Vorhersage von Blüten und deren Dauer sowie der damit verbundenen Risiken, bessere Kenntnisse der Ökophysiologie von Cyanobakterien und der Biosynthese von Toxinen, ihres Verbleibs in der Umwelt (Filterfütterer, Fische, Sedimente etc.) und mögliche Mittel zu ihrer Hemmung ( mit Bewertung der Wirksamkeit von Mittel- und Langzeitbehandlungen rm). Die gesundheitlichen Auswirkungen einer langen Exposition bei niedrigen Dosen scheinen nicht untersucht worden zu sein.

Vorschriften

In den meisten Ländern existieren Standards mit Werten und Toleranzgrenzen für Toxine.

In Frankreich befasst sich ein Rundschreiben mit Freizeitgewässern.

Ein Dekret bezieht sich auf Trinkwasser und betrifft Wasser für den menschlichen Gebrauch (ausgenommen natürliches Mineralwasser), das 1  μg / L Microcystin LR nicht überschreiten darf (d. h. die Empfehlung der WHO von 1998).

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Galerie

Quelle

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Siehe auch

Literaturverzeichnis

Filmografie

Zum Thema passende Artikel

Externe Links

Taxonomische Referenzen