シアノバクテリアは原核生物の独立栄養生物であり、大量に発生してウォーターブルームを作成します。地球温暖化による気温上昇と人為的富栄養化は、有害藻類ブルーム (HAB) の増殖を促進すると考えられている要因です。シアノ バクテリア ブルームの潜在的に危険な結果は、毒素の産生です。
シアノトキシンにはいくつかの種類がありますが、最も一般的なのはミクロシスチンです。それらは、シアノバクテリアのさまざまな種によって生成されます。属からの種:Anabaena、Microcystis、 そしてプランクトスリックス .ミクロシスチンはエンドトキシンであり、細胞内で産生され、細胞溶解中に水中に放出されます。水中では、シアノバクテリアがいなくなった後でも、毒素が最大 3 週間残留し、害を及ぼすことがあります。ミクロシスチンは、細胞の代謝を変化させることによって生物に損傷を与え、最終的に細胞の壊死またはアポトーシスを引き起こします。それらは肝毒素であり、肝臓の細胞に影響を与えます。また、充填欠陥のある細胞の膜にも影響を与える可能性があります。
シアノ バクテリア ブルームのさらなる結果は、低酸素症、生物多様性の減少、および食物網の混乱です。栄養相互作用はいくつかのメカニズムによって変化する可能性がありますが、最初のメカニズムは、シアノ バクテリアはサイズが大きく、消化率が低く、長鎖多価不飽和脂肪酸 (PUFA) が不足しているため、食料源としては不十分であるということです。ただし、動物プランクトンの一部の種は、毒素を生成するシアノ バクテリアを食べてしまうこともあります。このようにして、シアノトキシンは、一次消費者である原生動物プランクトンと後生動物プランクトンから始まる食物連鎖を通じて移動します。動物プランクトンの細胞外にも粒子が結合するため、それらはより高い栄養段階に移される可能性があります。原生および後生動物プランクトン種が水中に溶解した毒素にどのように反応するかについての研究はほとんどありません.
人工水域の改変と作成が増えると、HAB の増殖が加速します。したがって、長期的には、高濃度で水に溶解したミクロシスチンの存在が予想されます。一般に、自然のサイクルが乱れている温帯の人工または改変された水域では、溶解したミクロシスチンのプランクトン群集への影響がより顕著になるという仮説を立てました.
私たちの研究は、最も脅かされている水の生態系、つまり小さな貯水池 (三日月湖、池など) に焦点を当てています。小さな水域は生物多様性のホットスポットであり、景観を多様化します。自然のサイクルで機能するヴィスワ川 (ポーランド最大の川) の 2 つの小さな三日月湖と、シアノバクテリア ブルームが長期間持続する 2 つの人工池で、シアノバクテリア ブルーム、水に溶解した毒素、およびプランクトン コミュニティを調査しました。
ミクロシスチンを産生する種のバイオマス (Microcystis spp.) は自然の水域でより高かったが、我々の予測に従っていた。人工池の水に溶解したミクロシスチンの濃度が著しく高かった.また、水中に溶解したミクロシスチンの残存長は、人工池の方が長かった。ミクロシスチンの濃度は、原生動物プランクトン (繊毛虫 ) および後生動物プランクトン (ワムシ 、コペポダ 、クラドセラ ).
繊毛虫の豊富さ、密度、およびバイオマスは、より短い時間で水に溶解したミクロシスチンの濃度が低い自然の水域でより高かった。後生動物プランクトンについても同様であるが、同じではないことがわかった。豊かさと密度は自然の水域の方が高かったが、バイオマスは人工水域の方が高く、溶存ミクロシスチンの濃度が高かった。この高いバイオマスは、ミジンコ (Daphnia) の存在によるものでした。 種）。多くの研究がシアノバクテリアの開花中にミジンコ種の減少を示したため、この発見は明確ではありません。しかし、最近の報告によるとミジンコの減少が示唆されています。 シアノトキシン産生のため、人口は必要ありません。さらに、有毒なシアノ バクテリアに短期間さらされると、ミジンコの適応度が向上する可能性があります。 種。この能力は子孫にも受け継がれる可能性があります。
原生および後生動物プランクトンの構造を調べたところ、水域はプランクトン動物の特定の構造によって特徴付けられることがわかりました。繊毛虫の群集は、人工池のそれから温帯の自然のサイクルに従って機能する三日月湖で区別されましたが、それらの違いはそれほど重要ではありませんでした。しかし、天然水域と人工水域における後生動物プランクトン群集の構造には大きな違いが見られました。動物プランクトンの集合体の構造は、シアノバクテリアのブルームが長く持続する人工池で均質化され、水中に高濃度のミクロシスチンが溶解していることを示しました.
私たちの調査結果は、近い将来さらに多くのことが予想される問題を示しています。富栄養化の進行、気候変動（温暖化、より頻繁で激しい洪水、熱波）、および人間による水域の変化の増加（新しい水域の変換、破壊または作成）は、cyanoHABの現象を促進します。これは、プランクトン種の構造の均質化から始まる水栄養ネットワークの変化を引き起こす可能性があり、均一性に向かう傾向があります.
これらの調査結果は、Microbial Ecology 誌に掲載された「原生および後生動物プランクトンに対するミクロシスチンの影響は、天然水域よりも人工物でより明白である」というタイトルの記事で説明されています。 .この作業は、ポーランドのクラクフにあるポーランド科学アカデミー自然保護研究所の Elżbieta Wilk-Woźniak、Joanna Kosiba、および Wojciech Krztoń によって主導されました。
