Ανθηση του Φυτοπλαγκτού

Transcript

1 Ανθηση του Φυτοπλαγκτού Ανθηση του Φυτοπλαγκτού Ο όρος "άνθηση"" (bloom( bloom) του φυτοπλαγκτού έχει χρησιμοποιηθεί σε αναλογία με τα ανώτερα φυτά της ξηράς για να εκφράσει τις ανοιξιάτικες πληθυσμιακές εξάρσεις των διατόμων τα οποία και επικρατούν την περίοδο αυτή στις περισσότερες θαλάσσιες περιοχές. Ο όρος "άνθηση του νερού" " (water( bloom) χρησιμοποιείται ευρύτατα και στη λιμνολογία για να δηλώσει συσσωρεύσεις κυανοφυκών στο επιφανειακό στρώμα νερού. ΕΥΑ ΠΑΠΑΣΤΕΡΓΙΑΔΟΥ 1

2 ΕΥΑ ΠΑΠΑΣΤΕΡΓΙΑΔΟΥ 2

3 Γενικά ο όρος "άνθηση" χρησιμοποιείται για να εκφράσει τον χρωματισμό του θαλασσινού νερού εξαιτίας της υψηλής συγκέντρωσης φυτοπλαγκτικών οργανισμών, που μπορεί να είναι πράσινος, καφετί, κόκκινος κ.λπ. ανάλογα με τις φωτοσυνθετικές χρωστικές που περιέχουν οι οργανισμοί που επικρατούν. Οι περιοδικοί χρωματισμοί κόκκινης απόχρωσης του θαλασσινού νερού ονομάζονται "ερυθρές παλίρροιες" (red tides) και αποτελούν φυσικό φαινόμενο. Για να παρατηρηθεί αυτό το φαινόμενο η αφθονία ορισμένων ειδών (μεγάλου μεγέθους) πρέπει να υπερβεί τα 10 4 κύτταρα στο λίτρο ενώ άλλων (από το νανοπλαγκτό) τα 10 7 κύτταρα στο λίτρο (Σχήμα 6). Η έκταση του φαινομένου της "άνθησης" του φυτοπλαγκτού είναι συνήθως περιορισμένη στις παράκτιες περιοχές (λίγα τετραγωνικά χιλιόμετρα) αλλά συχνά καταλαμβάνει τεράστια έκταση στους ωκεανούς και καταγράφεται από τους δορυφόρους (π.χ. στον Ειρηνικό Ωκεανό δυτικά των νήσων Galapagos). Αν και οι πληθυσμιακές εξάρσεις του φυτοπλαγκτού είναι φυσικό φαινόμενο γνωστό εδώ και χιλιάδες χρόνια (βλέπε Βίβλο), τις δύο τελευταίες δεκαετίες έχει αυξηθεί η συχνότητα, η ένταση και η γεωγραφική εξάπλωση τους. ΕΥΑ ΠΑΠΑΣΤΕΡΓΙΑΔΟΥ 3

4 Βίβλος, Εξοδος, Κεφ. Ζ': 20-21: 21: "...και μετεβλήθησαν εις αίμα πάντα τα ύδατα του ποταμού και τα οψάρια, τα εν τω ποταμώ ετελεύτησαν και ο ποταμός εβρώμησεν, ώστερ οι Αιγύπτιοι δεν ηδύναντο να πίωσιν ύδωρ εκ του ποταμού και ήτο αίμα καθ' όλην την γήν της Αιγύπτου, και συνεπληρώθησαν 7 ημέραι αφού ο Κύριος εκτύπησεν τον ποταμό,. Η εμφανής αύξηση θα μπορούσε να ερμηνευθεί ως αποτέλεσμα α) της έντονης ερευνητικής δραστηριότητας και της πληρέστερης καταγραφής των φαινομένων, β) της πρόκλησης πληθυσμιακών εξάρσεων φυτοπλαγκτού εξαιτίας του ανθρωπογενούς ευτροφισμού και ασυνηθών κλιματικών συνθηκών και γ) της μεταφοράς κύστεων των δινοφυκών σε νέες περιοχές, είτε με τις μεταφερόμενες ποσότητες νερού των φορτηγών πλοίων, είτε με τη μετακίνηση αποθεμάτων οστρακοειδών από μία περιοχή σε μία άλλη. ΕΥΑ ΠΑΠΑΣΤΕΡΓΙΑΔΟΥ 4

5 Η πληθυσμιακή έκρηξη εξελίσσεται μόνο στα επιφανειακά στρώματα του νερού και δεν επηρεάζει άμεσα τα βαθύτερα. Το πάχος της κυμαίνεται από μερικές δεκάδες εκατοστών έως μερικά μέτρα, ενώ η επιφάνεια που καλύπτει είναι από μερικά τετραγωνικά μέτρα ως αρκετές εκατοντάδες. Ορισμένες φορές η επιφάνεια είναι συνεχής και άλλες όχι. Η διάρκεια του φαινομένου ποικίλει από 48 ώρες ως μερικές εβδομάδες και ορισμένες φορές συνοδεύεται από βιοφωσφορισμό (οι οργανισμοί που δημιουργούν την πληθυσμιακή έκρηξη παράγουν φως). Chrysophytes, Dinobryon ΕΥΑ ΠΑΠΑΣΤΕΡΓΙΑΔΟΥ 5

6 Aptophytes Chlorophytes Chrysophytes ΕΥΑ ΠΑΠΑΣΤΕΡΓΙΑΔΟΥ 6

7 Οι ερυθρές παλίρροιες εμφανίζονται συνήθως σε κλειστές ή σε παράκτιες περιοχές, εκεί όπου η κυκλοφορία των υδάτινων μαζών είναι περιορισμένη και οι περιβαλλοντικές συνθήκες που προκαλούν την πληθυσμιακή έκρηξη να είναι σταθερές. Κατά την διάρκεια του φαινομένου, παρατηρούνται σε μικρό χρονικό διάστημα έντονες αλλαγές όπως π.χ. σε διάστημα 3 ωρών, από πλήρως οξυγονωμένο νερό μπορούμε να καταγράψουμε ανοξικές συνθήκες. Το ΒΟD (Βιολογικά Απαιτούμενο Οξυγόνο) είναι ιδιαίτερα υψηλό και ξεπερνά κατά πολύ τις τιμές που καταγράφουμε στους αποχετευτικούς αγωγούς. Η αποσύνθεση των οργανισμών ελευθερώνει μεγάλες ποσότητες υδρόθειου που συντελεί επίσης στην δηλητηρίαση του περιβάλλοντος. Προϋπόθεση για να συμβεί φυτοπλαγκτική "άνθηση" όπως αναφέρθηκε είναι η διαθεσιμότητα των θρεπτικών και η επικράτηση κατάλληλων συνθηκών φωτός στο επιφανειακό στρώμα του νερού. ΕΥΑ ΠΑΠΑΣΤΕΡΓΙΑΔΟΥ 7

8 Το φαινόμενο εξελίσσεται σε τέσσερις φάσεις: α) Απαιτείται για αρκετές ημέρες ηρεμία. Η εμφάνιση των πρώτων μικρών κηλίδων είναι απότομη και σχεδόν ταυτόχρονη. β) Η ανάπτυξη των οργανισμών είναι γρήγορη και οι κηλίδες ενώνονται η μία με την άλλη δημιουργώντας μεγαλύτερες. γ) Σταθεροποίηση του χρωματισμού της κηλίδας και εμφάνιση των πρώτων συμπτωμάτων τοξικότητας. Το νερό γίνεται παχύρευστο, κολλώδες και μυρίζει σήψη. Η επιφάνεια καλύπτεται με νεκρό οργανικό υλικό. Στα βαθύτερα στρώματα παρατηρούνται νεκροί οργανισμοί και όταν η περιοχή είναι ρηχή, ο πυθμένας γρήγορα καλύπτεται από το ίζημα των νεκρών οργανισμών, δ) Η παλίρροια αρχίζει να διαλύεται με την βύθιση της σε βαθύτερα στρώματα και συμπίπτει πάντα με αλλαγή της μετεωρολογικής κατάστασης στην περιοχή (άνεμοι, κυματισμός, ρεύματα, κ.λ.π). Ανοιξιάτικη "άνθηση" διατόμων (π.χ. Thalassiosira, Leptocylindrus) παρατηρείται και στο Θερμαϊκό Κόλπο. Η εμφάνιση της συνήθως είναι από το Φεβρουάριο μέχρι και το Μάιο, ανάλογα με τις επικρατούσες μετεωρολογικές συνθήκες που διαφέρουν από χρόνο σε χρόνο, τη διαθεσιμότητα του πυριτίου και τη βόσκηση από το ζωοπλαγκτό (κυρίως τα πρωτόζωα) ) (Σχήμα( 7). ΕΥΑ ΠΑΠΑΣΤΕΡΓΙΑΔΟΥ 8

9 Οι υψηλές συγκεντρώσεις των διατόμων προσδίδουν καφεπράσινη απόχρωση στα νερά του Θερμαϊκού. Η συσσωμάτωση των διατόμων θεωρείται χαρακτηριστικό των στρατηγικών επιβίωσης τους για να μεταφερθούν στο βυθό στις παράκτιες περιοχές μπορούν να παραμένουν εκεί για μεγάλες περιόδους (διαχειμάζοντα στάδια) και με την αναιώρηση του νερού, εάν οι συνθήκες είναι κατάλληλες, να βλαστήσουν και να αποτελέσουν το αρχικό απόθεμα μίας νέας "άνθησης" διατόμων. Diatoms ΕΥΑ ΠΑΠΑΣΤΕΡΓΙΑΔΟΥ 9

10 Ιδιαίτερη προσοχή έχει δοθεί τελευταία για την "άνθηση" των κοκκολιθοφόρων. Και αυτό διότι οι οργανισμοί αυτοί αποτελούν πηγή παραγωγής DMS (Dimethyl sulfide) στην ατμόσφαιρα και ανθρακικού ασβεστίου στο ίζημα και μεταβάλλουν τις οπτικές ιδιότητες του επιφανειακού στρώματος των ωκεανών. "Ανθηση" του κοκκολιθοφόρου Emiliania παρατηρήθηκε το Μάιο του 1997 και στο Θερμαϊκό Κόλπο (έφθασε τα 97,800 κύτταρα /ml). Από τις αναφορές για το Θερμαϊκό κόλπο την τελευταία δεκαετία φαίνεται ότι οι ερυθρές παλίρροιες αποτελούν περιοδικό φαινόμενο στην περιοχή συνήθως την περίοδο Απρίλιος- Μάιος, με κυρίαρχα είδη, το ετερότροφο δινομαστιγωτό Noctiluca, το αυτότροφο πρωτόζωο Mesodinium rubrum (συμβίωση με κρυπτοφύκη) και κυρίως είδη του γένους Ρrorocentrum. Η έκταση που καταλαμβάνει η ερυθρά παλίρροια στο Θερμαϊκό ποικίλλει από μία πολύ περιορισμένη ζώνη παράλληλη προς την ακτή μόνο στο μυχό του όρμου της Θεσσαλονίκης έως και μεγάλες επιφάνειες που υπερκαλύπτουν τον όρμο και προεκτείνονται και στον εξωτερικό κόλπο. ΕΥΑ ΠΑΠΑΣΤΕΡΓΙΑΔΟΥ 10

11 Φαίνεται ότι για το σχηματισμό του φαινομένου για κάθε οργανισμό που το προκαλεί υπάρχει μία κρίσιμη περίοδος με κρίσιμους παράγοντες. Οι μετεωρολογικές συνθήκες όπως η ένταση, η διάρκεια των επικρατούντων ανέμων αλλά και οι βροχοπτώσεις φαίνεται ότι παίζουν καθοριστικό ρόλο α) στο ποιος θα είναι ο οργανισμός που θα προκαλέσει την ερυθρά παλίρροια, β) για την περίοδο εμφάνισης του φαινομένου, γ) την έκταση, δ) τη διάρκεια και ε) τη συχνότητα. Για παράδειγμα, ο παρατεταμένος χειμώνας του 1995 μέχρι τον Απρίλιο του 1996 περισσότερες βροχοπτώσεις, χαμηλότερες θερμοκρασίες και μικρότερη περίοδο νηνεμίας σε συνδυασμό βέβαια με τους κύριους περιβαλλοντικούς παράγοντες για την οικολογία του φυτοπλαγκτού φως, φυσική κατάσταση της στήλης νερού και θρεπτικά οδήγησαν σε καθυστερημένη και μικρής έκτασης και διάρκειας ερυθρά παλίρροια το Μάιο του 96 (Ρrorocentrum micans, P. minimum). ΕΥΑ ΠΑΠΑΣΤΕΡΓΙΑΔΟΥ 11

12 Στις περισσότερες περιπτώσεις οι πληθυσμιακές εξάρσεις του φυτοπλαγκτού δε δημιουργούν προβλήματα στο περιβάλλον και τον άνθρωπο και μπορεί να είναι ωφέλιμες στις υδατοκαλλιέργειες και στην αλιεία. (το φυτοπλαγκτό είναι απαραίτητη τροφή για τα διηθηματοφάγα οστρακοειδή και για τις προνύμφες εμπορικών ψαριών). ). Από τα 5,000 είδη φυτοπλαγκτού που υπάρχουν σήμερα στις διάφορες θάλασσες, τα 300 έχουν αναφερθεί ότι παρουσιάζουν πληθυσμιακές εξάρσεις που προκαλούν εμφανή χρωματισμό των επιφανειακών υδάτων θαλάσσιων περιοχών. Μόνο για 40 από τα είδη αυτά είναι γνωστό ότι παράγουν τοξίνες, οι οποίες μπορούν να καταλήξουν στον άνθρωπο με την κατανάλωση οστρακοειδών. Η πρώτη αναφορά για θανατηφόρες δηλητηριάσεις ανθρώπων εξαιτίας κατανάλωσης οστρακοειδών που είχαν ως τροφή τοξικά δινοφύκη έγινε το 1793, όταν ο captain G. G Vancouver και το πλήρωμα του προσάραξαν στην Βritish Columbia, στην περιοχή που σήμερα ονομάζεται Ρoison cove. Στις σημειώσεις του αναφέρει ότι υπήρχε θρησκευτική απαγόρευση στη φυλή των Ινδιάνων για κατανάλωση οστρακοειδών, όταν το θαλασσινό νερό παρουσίαζε βιοφωτισμό (εξαιτίας της μεγάλης αύξησης δινοφυκών). ΕΥΑ ΠΑΠΑΣΤΕΡΓΙΑΔΟΥ 12

13 Σε παγκόσμια κλίμακα γίνονται γνωστές περίπου 2,000 δηλητηριάσεις ανθρώπων κάθε χρόνο (15% θανατηφόρες) από κατανάλωση οστρακοειδών και ψαριών. Οι φάλαινες και τα δελφίνια μπορούν επίσης να είναι θύματα, όταν προσλαμβάνουν τις τοξίνες διαμέσου των τροφικών πλεγμάτων. Η δηλητηρίαση του υδάτινου περιβάλλοντος οφείλεται σε δύο λόγους την παραγωγή τοξινών και την αποσύνθεση των οργανισμών που δημιούργησαν την παλίρροια. Οι ερυθρές παλίρροιες προκαλούν τον θάνατο ή την μαζική μετακίνηση των οργανισμών και μπορούν να επηρεάσουν άμεσα τον άνθρωπο με δύο τύπους δηλητηρίασης: αναπνευστική και γαστρεντερική. Οι τοξίνες που εκκρίνουν οι οργανισμοί των ερυθρών παλιρροιών προκαλούν ρινοφαρυγγίτιδα, βρογχίτιδα, πονόλαιμο, φτάρνισμα, κάψιμο στη μύτη, το λαιμό και την αναπνευστική οδό. Οι τοξίνες εξαερώνονται και με την βοήθεια του ανέμου έρχονται σε επαφή με τον πληθυσμό που ζει κοντά στην περιοχή όπου εξελίσσεται το φαινόμενο και παραμένουν δραστικές για μεγάλο χρονικό διάστημα (ως 2 εβδομάδες). Χειρότερη και περισσότερο επικίνδυνη είναι η δηλητηρίαση που προκαλείται από την κατανάλωση "μολυσμένων" υδρόβιων οργανισμών (ψάρια, καρκινοειδή, όστρακα). Τα συμπτώματα είναι: μούδιασμα της γλώσσας και των χειλιών, έντονη εφίδρωση, ρίγος, εμετοί και διάρροια που πολλές φορές έχει την μορφή χολέρας. Οι τοξίνες που έχουν απομονωθεί και που θεωρούνται υπεύθυνες για την τροφική δηλητηρίαση είναι εξίσου δραστικές με εκείνες που προκαλούν αλλαντίαση. Μία απ' αυτές είναι η Saxitoxine. ΕΥΑ ΠΑΠΑΣΤΕΡΓΙΑΔΟΥ 13