Naukowiec, występując na zorganizowanej w piątek przez Śląskie Centrum Wody konferencji „Rzeka Odra 2022 – co wiemy o katastrofie ekologicznej”, w imieniu zespołu badaczy z Uniwersytetu Śląskiego i innych instytucji zaproponował hipotezę, że czynnikiem uwalniania toksyn jest zmiana ciśnienia osmotycznego w zawierających je komórkach, wynikająca z mieszania wody zasolonej, zawierającej tzw. złote algi, z wodami czystymi, znacznie słabiej zasolonymi (ciśnienie osmotyczne powstaje w wyniku różnicy stężeń związków chemicznych w roztworach po obu stronach błony - PAP).

Jak zaznaczył badacz, alga Prymnesium parvum, będąca bardzo małym organizmem jednokomórkowym, jest obecna w rzekach w wyniku zanieczyszczeń spowodowanych przez człowieka. Nie była ona jednak do 2020 r. monitorowana w Polsce, mimo że po raz pierwszy stwierdzono ją w Zatoce Gdańskiej w 1937 r.; wielokrotnie stwierdzano ją też w różnych częściach Europy i świata.

Przypomniał, że organizmy te powodują żółto-miedziany zakwit, obserwowany m.in. podczas dwóch wypraw badawczych Śląskiego Centrum Wody na Odrze w lipcu i październiku ub. roku. Zakwitowi towarzyszy gęsta, twarda piana, pojawiająca się na brzegach – obserwowana podczas tych wypraw już na wysokości meandrów Odry, czyli przy granicy z Czechami, jeszcze przed Kanałem Gliwickim.

„Prymnesium parvum w tym okresie nie wywoływało toksyczności. Sam mechanizm toksyczności, opisywany w literaturze, jest bardzo skomplikowany z tego powodu, że mamy komórki, które sobie żyją i są zupełnie nietoksyczne, mamy rozpad komórek i nagle nietoksyczne elementy stają się toksyczne” – obrazował Woźnica.

Wskazał, że poprzez tę toksyczność gatunek „wybija sobie konkurencję, zwiększając swoje szanse na przeżycie”. Zaakcentował, że toksyna ta – prymnezyna - jest niebezpieczna nie tylko dla ryb, lecz dla wszystkich organizmów żywych. „Jest detergentem, który może w sposób drastyczny likwidować wszystkie komórki żywe, jeżeli zetknie się z błonami komórkowymi” – wyjaśnił.

Sama prymnezyna jest skomplikowanym związkiem chemicznym, który ma obszar hydrofilowy i obszary hydrofobowe, dzięki czemu może funkcjonować zarówno w środowiskach wodnych, jak i środowiskach lipofilnych, czyli np. w błonach biologicznych. Żeby toksyna była niebezpieczna, musi osiągnąć stężenie krytyczne, które pozwala rozbijać błony komórkowe - 6 nanogramów na mililitr.

„To stosunkowo dużo na Odrę, ale te toksyny powstają w środku komórek i stosunkowo niewiele potrzeba, żeby rozbić te komórki. Jeżeli spojrzymy na miejsce powstawania prymnezyn, możemy zbudować sobie hipotezę, w jaki sposób rozbijają się komórki (w których powstają). Pojawiające się w środku detergenty powodują rozkładanie komórek i nagle z dużej komórki robią się małe pęcherzyki, które (…) pływają w roztworze i mają prymnezyny w środku” - tłumaczył.

„Można przypuszczać, że w takim stadium te prymnezyny nie są niebezpieczne. Nagle mamy czynnik, który zmienia nietoksyczne pęcherzyki pływające w wodzie, w bardzo niebezpieczne środki chemiczne. Istotą jest to, żeby znaleźć, co jest tym cynglem, który to uwolni. I to jest chyba problem całego świata” – zastrzegł.

„Stawiamy hipotezę, że przyczyną jest zmiana warunków środowiskowych, polegających na gwałtownej zmianie zasolenia. (…) Nagłe zmiany środowiskowe, jakimi jest np. szok osmotyczny, mogą powodować, że te pęcherzyki odwrócą się toksynami na zewnątrz i zaczną powodować toksyczność w środowisku” – mówił Woźnica.

Dodał, że aby zweryfikować tę hipotezę, trzeba się zastanowić, czy warunki takie wystąpiły na Odrze i czy energia, która została zgromadzona w tym środowisku, umożliwiła tego typu przemiany.

Przytoczył przy tym szereg historycznych przykładów podobnych katastrof z różnych stron świata, mogących potwierdzić wpływ na rozpad komórek z prymnezynami zmian ciśnienia osmotycznego wynikających z mieszania wody zasolonej, zawierającej Prymnesium parvum, z wodami czystymi, znacznie słabiej zasolonymi.

„Dodatkowym elementem, który mógłby potwierdzać tę hipotezę jest to, że wielokrotnie obserwuje się duże zakwity Prymnesium parvum np. na morzach czy w strefach przybrzeżnych, gdzie nie ma zjawisk śnięcia ryb. Czyli możemy powiedzieć, że stałe warunki osmotyczne, stałe warunki jonowe, nie powodują uruchamiania się prymnezyny” - podkreślił.

„Podobnie, jeżeli spojrzymy na katastrofy, które miały miejsce na Odrze, a właściwie bardziej na Kanale Gliwickim, to Prymnesium parvum jest tam w wodach cały czas, a jednak zjawiska toksyczności pojawiają się sporadycznie” - dodał.

Odniósł się do ubiegłorocznej sekwencji zdarzeń na Odrze, poprzedzających katastrofę. „Uważamy, że to jest związane z falą wezbraniową; może bardziej falką, to może być ok. 17 mln m sześciennych, które przesuwały się Odrą z szybkością ok. 50 km na dobę od właściwie granicy z Polską, do morza. (…) Mamy tę falkę, gdzie pojawiają się związki, które płyną sobie do Bałtyku” – tłumaczył.

Jak wyjaśniał, zasolenie płynącej od granicy z Czechami wody znacznie wzrosło na wysokości Górnego Śląska, następnie powoli spadało, nieco wzrastając za Zagłębiem Miedziowym. Potem znów powoli spadało po dopływie Bobru i Nysy Łużyckiej, a następnie gwałtownie spadło po dopływie Warty. Zastrzegł przy tym, że dopływająca woda nie miesza się z wodą głównego nurtu natychmiast, lecz trwa to pewien czas. „Stąd pewnie przedłużający się czas aktywności prymnezyn” – uznał.

„To prawdopodobny przebieg zasolenia na Odrze w okresie katastrofy. Najpierw mamy wysoki skok: przewodność mogła wynosić ok. 2,5 tysiąca mikrosimensów, następnie jest bardzo duży spadek zasolenia, wynikający z dopływu Warty” – podkreślił dodając, że wyraźnie widać korelację tego zjawiska ze śnięciem ryb. „Śnięcia ryb zazwyczaj zdarzają się za dopływami” – zaznaczył.

„Podsumowując, we wszystkich przypadkach zarejestrowanej śmiertelności ryb było prawdopodobieństwo wytworzenia się gradientu jonowego, czyli ten gradient trzeba brać pod uwagę przy analizach przyczyn pojawienia się śmiertelności ryb. Różnica zasolenia była stosunkowo duża” – wyjaśnił naukowiec.

Zaakcentował, że ponieważ jest to hipoteza, trzeba ją potwierdzić: w warunkach laboratoryjnych, potem w wielkoobjętościowych. „Jeżeli hipoteza zostanie potwierdzona, konieczne będzie przygotowywanie systemów monitoringu parametrów krytycznych. Nie wiemy, jaki jest parametr krytyczny, żeby go monitorować, zweryfikować, kiedy nastąpi katastrofa” – przyznał.

Referat „Katastrofa ekologiczna – próba oceny potencjalnych przyczyn zjawiska” przygotowali: dr hab. Andrzej Woźnica, dr hab. Damian Absalon, dr hab. Magdalena Matysik, dr Anna Cieplok, dr Jerzy Karczewski, dr Marcin Lipowczan i Natalia Janczewska z Uniwersytetu Śląskiego, dr hab. Małgorzata Bąk z Uniwersytetu Szczecińskiego oraz dr hab. Agnieszka Kolada i dr hab. Agnieszka Pasztaleniec z Instytutu Ochrony Środowiska.(PAP)

autor: Mateusz Babak

mtb/ bar/