Реферат: Синезеленые водоросли – продуценты токсических веществ
Введение
1. Характеристика Microcystis aeruginosa как продуцента токсинов
2. Характеристика Aphanizomenon flos-aquae как продуцента токсинов
3. Действие токсинов водорослей на человека, животных и гидробионтов
4. Литература
Синезеленые водоросли широко распространены в природе. Они встречаются в планктоне стоячих и медленно текучих вод, в прибрежном бентосе, как эпифиты и обрастания на различных твердых субстратах, в воде, в горячих источниках, на поверхности снега, в толще почвы (эдафон), в симбиозе с другими организмами.
Многие сине-зеленые водоросли положительно реагируют на присутствие органических соединений, в том числе азотистых. Поэтому их всегда мало в морях и пресных водоемах. Особенно их много в водохранилищах, так как зарегулирование стока превращает реки в озера с полупроточной водой.
Среди массово разрастающихся в водохранилищах и эвтрофных озерах синезеленых водорослей доминируют пять – шесть видов. Почти все они являются планктонными формами, и в большинстве случаев проявляют токсические свойства. Токсические водоросли относятся к семействам Microcystidaceae, Coelosphaeriaceae (класс Chroococceae, порядок Chroococcales), Nostocaceae, Anabaenaceae, Aphanizomenonaceae, Nodulariaceae, Rivulariaceae (класс Hormogoneae, порядок Nostocales), Oscillatoriaceae (класс Hormogoneae, порядок Oscillatoriales).
Сообщения о случаях отравления сельскохозяйственных животных массовыми скоплениями синезеленых водорослей появились в печати сравнительно недавно - с 1878 года. Во всех случаях при высокой температуре в озерах наблюдалось массовое развитие синезеленых водорослей. При водопое наблюдалась быстрая гибель скота, а также водоплавающей птицы. Животные гибли от внезапного острого общего паралича, или при конвульсиях, подобных вызываемым стрихнином. При малых дозах наблюдались снижение молочности, общая слабость, солнечные ожоги на коже (фотосенсибилизация).
1.Характеристика Microcystis aeruginosa как продуцента токсинов
Microcystis aeruginosa K?tz. emend.Elenk. относится к классу Chroococcaceae, порядку Chroococcales, подпорядку Stereometridae, семейству Microcytstidaceae Elenk, роду Microcystis (K?tz.) Elenk. Для порядка характерны одноклеточные и колониальные или только колониальные водоросли, с толстой слизистой бесструктурной массой.
Microcystis aeruginosa K?tz. emend.Elenk. – одна из самых распространенных планктонных водорослей в пресных водоемах. Встречается повсюду, часто вызывая «цветение воды». В зависимости от местообитания колонии часто варьируют, меняя свои очертания. Для Microcystis aeruginosa K?tz. emend.Elenk. типичны микроскопические слизистые колонии, сначала сплошные, а затем сетчато-разорванные, округлые или слизистые очертания.
У микроцистиса (как и у анабены) имеются токсичные и нетоксичные штаммы, чем объясняется широкая изменчивость в степени токсичности природной воды, наблюдаемая при «цветении» водорослей. Токсичное действие клеток микроцистиса проявляется только в том случае, если были разрушены замораживанием, механически или распадались в полуанаэробных условиях. То есть токсин микроцистиса является эндотоксином, и выделяется клетками в среду только при старении и разрушении их. Токсин назван быстрым смертельным фактором, так как у белых мышей вызывает гибель в течение часа, с латентным периодом в 30 минут и сопровождается параличом задних конечностей, спастическими мышечными сокращениями и патологическими изменениями в печени.
По химической природе эндотоксин микроцистиса является полипептидом циклической структуры, состоящим из 10 аминокислот, и содержит редкие аминокислоты – орнитин и правовращающую форму серина. Пептид обладает кислотными свойствами, так как содержит карбоксильные группы. Он нелетучий, хорошо адсорбируется ионообменными смолами, и не обладает антибиотической активностью. Выход токсина: на 100 г сухих клеток – 110 – 125 мкг токсина. Оптимальная температура для роста и развития M. aeruginosa cоставляет 320, тогда как оптимум температуры для накопления токсина составляет 250, а при 320 токсина мало или нет вообще (так как он быстро разлагается). При оптимальной температуре выход токсина не зависти от освещенности: он одинаково высокий как при низкой освещенности, так и при высокой.
2.Характеристика Aphanizomenon flos-aquae как продуцента токсинов
Aphanizomenon flos-aquae (L.) Ralfs относится к классу Hormogoneae , порядку Nostocales, подпорядку Symmetriae, семейству Aphanizomenonaceae Elenk., роду Aphanizomenon Morr.
Для семейства Aphanizomenасeae характерны трихомы без видимой слизи, одиночные или собранные в свободно плавающие пучки, с ясно выраженными срединными и конечными клетками. Для рода Aphanizomenon Morr. и вида Aphanizomenon flos-aquae (L.) Ralfs типичны прямые или изогнутые трихомы, большей частью собранные в пучки. Конечные клетки удлинненные, расположенные в середине – более короткие. Имеются гетероцисты. Вид широко распространен на территории России.
Существенные изменения в токсичности водорослей связаны с различными стадиями роста водорослей. Токсичность увеличивается с увеличением возраста и плотности культуры. Низкая токсичность на ранних стадиях развития водоросли обусловлена особенностями обмена в культуре. Образование токсина также зависит от температуры и освещенности. Оптимальной температурой для образования токсина является 250С, при 150С его образуется вдвое меньше, а при 300С образование токсина подавляется полностью. Что касается освещенности, то чем она выше, тем больше образуется токсина.
Токсин Aphanizomenon flos-aquae также является эндотоксином, который сохраняется внутри здоровых клеток и высвобождается только после их лизиса. Он является очень активным блокирующим агентом для нервной и мышечной тканей, нарушающим их проводимость, без воздействия на мембранный потенциал покоя. По химической природе он является производным гуанидина, слабым основанием.
3.Действие токсинов водорослей на человека, животных и гидробионтов
Действие синезеленых водорослей на животных при отравлении имеет сходный характер, несмотря на разных возбудителей и таксономическое различие животных. Так, при действии водорослей Microcystis, Aphanizomenon, Anabaena, Rivularia и др., на желудочно-кишечный тракт крупного рогатого скота, лошадей, собак и птиц клиническими проявлениями были слабость, тошнота, рвота, вследствие сильного воспалительного процесса, кровоизлияний и омертвения слизистой. Действие этих же водорослей на нервно-мышечные ткани тех же животных проявлялось виде частного или общего паралича, летаргии, пониженной температуры, бессознательного состояния и смерти, что являлось следствием закупорки мозговых и спинномозговых кровеносных сосудов и оболочек мозга. О действии на сердце известны данные только по трем видам: Microcystis, Anabaena и Nodularia. Симптомы отравления проявлялись в слабом и редком или наоборот усиленном пульсе, перикардиальных или эндокардиальных кровоизлияниях.
Предполагается, что человек менее чувствителен к действию токсичных сине-зеленых водорослей, кроме того, для отравления с летальным исходом человеку весом 70 кг необходимо выпить 2,5 литров воды, насыщенной водорослями. Действие водорослей на человека может быть и косвенным – через рыбу, животных и растения. При интоксикации водорослями выделяют желудочно-кишечное, дыхательное, кожное воздействие, которое выражается в виде конъюнктивитов и аллергии. Установлено, что синезеленые водоросли выделяют с окружающую среду фенолы, которые также вызывают поражения кожи.
Токсины синезленых водорослей также воздействуют на разные группы гидробионтов: простейших, беспозвоночных и рыб. Например, известны случаи гибели при массовом развитии синезеленых водорослей таких рыб, как карпы, окуни и сомики. Токсичное действие водорослей проявляется в нарушении равновесия между деятельностью кроветворной и кроверазрушающей систем.
Некоторые виды рыб способны аккумулировать токсины синезеленых водорослей.
Что касается действия на беспозвоночных, то Microcystis очень токсичен для дафний, циклопов и коловраток. Более слабое действие оказывает Aphanizomenon flos-aquae . Известно, что пищевая ценность планктонных синезеленых водорослей невелика, и многие планктонные животные избегают заглатывать эти формы. Кроме того, при вспышках развития синезеленых водорослей некоторые представители зоопланктона уходят в другие слои воды. Но некоторые виды устойчивы к выделениям синезеленых водорослей (ракообразные Eurycercus lamellatus, Lathonura rectirostris).
Таким образом, синезеленые водоросли и их токсины оказывают существенное влияние на гидробионтов. Кроме того, они могут наносить вред здоровью животных и человека. Например, при интоксикации синезелеными водорослями питьевых водоемов и попадании этих вод в водозаборные станции есть риск возникновения эпидемических гастроэнтеритов.
Поэтому изучение явления токсичности водорослей имеет важное значение в науке и практике.