In de afgelopen 30 jaar, verstedelijking is toegenomen langs de Indian River Lagoon, die zich over 250 kilometer uitstrekt aan de oostkust van Florida. Als resultaat, de waterkwaliteit is verslechterd en er is een wijdverbreid verlies van zeegrassen en aanhoudende schadelijke algenbloei, die ecologische, gezondheid van mens en zeedier, zoals zeekoeien.

In dit waardevolle en kwetsbare systeem twee soorten giftige bloei geven aanleiding tot grote bezorgdheid:Microcystis aeruginosa (blauwgroene algen waarvan bekend is dat ze microcystinetoxine produceren) en Pyrodinium bahamense, die een neurotoxine produceren dat saxitoxine wordt genoemd. Saxitoxine veroorzaakt paralytische schelpdiervergiftiging, die wereldwijd tientallen dodelijke en niet-fatale vergiftigingen heeft veroorzaakt.

Specifieke gezondheidseffecten als gevolg van concentraties van gifstoffen in het oppervlaktewater van de Indian River Lagoon zijn niet volledig bekend. Onderzoekers van het Oceanografisch Instituut Harbor Branch van de Florida Atlantic University hebben in samenwerking met het St. Johns River Water Management District oppervlaktewatermonsters verzameld tijdens het natte seizoen van 2018 en het droge seizoen van 2019 en hebben de dynamiek van microcystines en saxitoxine in de lagune beoordeeld met behulp van een multivariate benadering.

Het team van wetenschappers evalueerde de toxiciteit van organische extracten van de watermonsters uit zes segmenten van de Indian River Lagoon:Banana River Lagoon, Muggen Lagune, Noord-Indiase rivierlagune, Centraal-Indiase rivierlagune, Zuid-Indiase rivierlagune en het St. Lucie-estuarium. Ze beoordeelden de watermonsters tegen een panel van zoogdiercellijnen en karakteriseerden de samenstelling van micro-organismen en hun correlaties met concentraties van toxines. Ze analyseerden de monsters om associaties tussen toxines en temperatuur te bepalen, zoutgehalte, pH, zuurstofverzadiging, concentraties van opgeloste voedingsstoffen en chlorofyl-a, evenals de aanwezigheid van biosynthetische genen voor toxines, relatieve overvloed aan planktonische soorten, en samenstelling van de microbiële gemeenschap.

Resultaten van de studie, gepubliceerd in het tijdschrift Schadelijke algen , toonde aan dat de concentraties van beide toxines over het algemeen hoger waren tijdens het natte seizoen, het benadrukken van het verband tussen neerslag (bijv. door nutriëntenbelasting), aantal cellen, en toxines. De gegevens suggereren dat microcystines alleen aanwezig waren onder specifieke omgevingscondities en dat saxitoxine, zelfs wanneer gedetecteerd, was aanwezig in concentraties die onvoldoende waren om deze cellijnen te beïnvloeden.

Microcystineconcentraties waren hoger in het St. Lucie-estuarium, terwijl saxitoxine werd verhoogd in de Northern Indian River Lagoon en Banana River Lagoon. Cytotoxiciteit gerelateerd aan de aanwezigheid van microcystines werd waargenomen in het St. Lucie-estuarium tijdens het natte seizoen. Er werden geen significante patronen tussen cytotoxiciteit en saxitoxine vastgesteld. Toxiciteit voor cellijnen veroorzaakt door microcystines werd alleen waargenomen in het St. Lucie-estuariumsegment tijdens het natte seizoen. Er werd geen significante cytotoxiciteit geïnduceerd door saxitoxine.

"Onze bevindingen suggereren dat potentiële effecten op de menselijke gezondheid van deze toxines alleen kunnen bestaan ​​​​wanneer een bloei actief is. Met deze informatie, toekomstige inspanningen moeten de beoordelingen uitbreiden om inzicht te krijgen in de mogelijke effecten van toxines op de menselijke gezondheid, " zei Abdiel E. Laureano-Rosario, doctoraat, hoofdauteur en een senior research fellow, Florida Center for Coastal and Human Health (CCHH) bij FAU Harbor Branch. "Bijvoorbeeld, omdat toxines geproduceerd door algenbloei variëren in ruimte en tijd, toekomstig onderzoek moet zich richten op frequentere en langere monitoring van toxines van schadelijke algenbloei en de bijbehorende toxiciteit, inclusief effecten op de dynamiek van ecosystemen en de menselijke gezondheid."

Door bloei- en niet-bloeiperiodes te bemonsteren, deze studie biedt een eerste basisbegrip van de spatiotemporele variabiliteit in concentraties van toxines in de Indian River Lagoon en inzicht in relaties met de levende component en de niet-fysieke en chemische elementen in het ecosysteem.

"Onze resultaten benadrukken de synergetische rol die milieu- en biologische parameters spelen bij het beïnvloeden van de dynamiek van de toxineproductie door schadelijke algen in de Indian River Lagoon, "zei Laureano-Rosario. "Omdat de lagune subtropische breedtegraden beslaat, resultaten van onze studie kunnen als referentie dienen voor regio's met vergelijkbare klimaten en toxine-producerende bloemen."

Gebeurtenissen zoals schadelijke algenbloei en productie van gifstoffen zullen waarschijnlijk blijven toenemen in de Indian River Lagoon en wereldwijd als gevolg van bevolkingsgroei en andere natuurlijke fenomenen als gevolg van toegenomen neerslag en orkanen.