Esposizione alla vita marinaModifica
Le maree rosse si verificano naturalmente al largo delle coste di tutto il mondo. I dinoflagellati marini producono ittiotossine, ma non tutte le maree rosse sono dannose. Dove si verificano le maree rosse, i pesci morti si lavano a riva fino a due settimane dopo che una marea rossa ha attraversato la zona. Oltre a uccidere i pesci, le alghe tossiche contaminano i molluschi. Alcuni molluschi non sono suscettibili alla tossina e la conservano nei loro tessuti grassi. I molluschi consumano gli organismi responsabili della marea rossa e concentrano la sassitossina (prodotta da questi organismi) nei loro tessuti. La sassitossina blocca i canali del sodio e l’ingestione può causare la paralisi entro 30 minuti. Altri animali che mangiano i molluschi sono suscettibili alla neurotossina, portando ad avvelenamento neurotossico da molluschi e talvolta anche alla morte. La maggior parte dei molluschi e delle vongole filtrano l’alimentazione, il che si traduce in concentrazioni più elevate della tossina rispetto al semplice bere l’acqua. Gli Scaup, per esempio, sono anatre subacquee la cui dieta consiste principalmente di molluschi. Quando gli scaup mangiano i molluschi che si nutrono di filtri e che sono concentrati con alti livelli di tossina della marea rossa, la loro popolazione diventa un obiettivo primario per l’avvelenamento. Tuttavia, anche gli uccelli che non mangiano molluschi possono essere colpiti semplicemente mangiando pesci morti sulla spiaggia o bevendo l’acqua. Le tossine rilasciate dalle fioriture possono uccidere animali marini tra cui delfini, tartarughe marine, uccelli e lamantini. Pesci come l’aringa atlantica, il merluzzo americano, la passera d’inverno, il salmone atlantico e il merluzzo sono stati dosati per via orale con queste tossine in un esperimento. Entro pochi minuti dal ricevimento delle dosi di tossina, i pesci hanno iniziato a mostrare una perdita di equilibrio e hanno iniziato a nuotare in modo irregolare, a scatti, seguita da paralisi e respirazione superficiale e aritmica e infine la morte dopo circa un’ora. Gli scienziati hanno concluso che la marea rossa tossica ha avuto effetti negativi sui pesci che sono stati esposti ad essa.
Esposizione umanaModifica
Gli esseri umani sono colpiti dalle specie di marea rossa ingerendo molluschi raccolti in modo improprio, respirando le brevetoxine aerosolizzate (cioè le tossine PbTx o Ptychodiscus) e in alcuni casi il contatto della pelle. Le brevetoxine si legano ai canali del sodio voltaggio-gettati, strutture importanti delle membrane cellulari. Il legame si traduce in un’attivazione persistente delle cellule nervose, che interferisce con la trasmissione neurale portando a problemi di salute. Queste tossine sono create all’interno dell’organismo unicellulare, o come prodotto metabolico. I due principali tipi di composti di brevetossina hanno strutture dorsali simili ma distinte. Il PbTx-2 è la principale brevetossina intracellulare prodotta dalle fioriture di K. brevis. Tuttavia, nel tempo, la brevetossina PbTx-2 può essere convertita in PbTx-3 attraverso cambiamenti metabolici. I ricercatori hanno scoperto che la PbTx-2 è stata la principale brevetoxina intracellulare che si converte nel tempo in PbTx-3.
Nella maggior parte dei casi, come negli Stati Uniti, i frutti di mare consumati dagli esseri umani sono testati regolarmente per le tossine dall’USDA per garantire un consumo sicuro. Tuttavia, la raccolta impropria di molluschi può causare avvelenamento paralitico e neurotossico da molluschi nell’uomo. Alcuni sintomi includono sonnolenza, diarrea, nausea, perdita di controllo motorio, formicolio, intorpidimento o dolore alle estremità, incoerenza e paralisi respiratoria. Rapporti di irritazione della pelle dopo aver nuotato nell’oceano durante una marea rossa sono comuni, quindi la gente dovrebbe cercare di evitare la marea rossa quando è nella zona.
Quando le cellule della marea rossa si rompono, rilasciano brevetoxine extracellulari nell’ambiente. Alcune di queste rimangono nell’oceano, mentre altre particelle vengono aerosolizzate. Durante i venti onshore, le brevetoxine possono essere aerosolizzate dal trasporto mediato dalle bolle, causando irritazione respiratoria, broncocostrizione, tosse e respiro sibilante, tra gli altri sintomi. In una giornata ventosa, si raccomanda di evitare il contatto con la tossina aerosolizzata. Questi individui riportano una diminuzione della funzione respiratoria dopo solo 1 ora di esposizione a una spiaggia di K. brevis red-tide e questi sintomi possono durare per giorni. Le persone con condizioni respiratorie gravi o persistenti (come malattie polmonari croniche o asma) possono sperimentare reazioni avverse più forti. Il National Oceanic and Atmospheric Administration’s National Ocean Service fornisce un rapporto sulle condizioni pubbliche che identifica possibili impatti di irritazione respiratoria nelle aree colpite da maree rosse.
Il codice di diagnosi ICD-10 fornito dal Center for Disease Control (CDC) è Z77.121. È applicabile a quanto segue:
- Contatto con e (sospetta) esposizione a fioriture di alghe (nocive) NOS
- Contatto con e (sospetta) esposizione a fioriture di alghe blu-verde
- Contatto con e (sospetta) esposizione alla marea bruna
- Contatto con e (sospetta) esposizione alla fioritura di cianobatteri
- Contatto con e (sospetta) esposizione alla marea rossa della Florida
- Contatto con e (sospetta) esposizione alla pfiesteria piscicida
- Contatto con e (sospetta) esposizione alla marea rossa
TerminologiaModifica
Non tutte le maree rosse sono prodotte da dinoflagellati. Il ciliato mixotrofo Mesodinium rubrum produce fioriture non tossiche colorate di rosso intenso dai cloroplasti che ha asservito dalle alghe che mangia
La dinoflagellata etichettata sopra è la microscopica alga Karenia brevis. È la causa della marea rossa nel Golfo del Messico. L’alga si spinge utilizzando un flagello longitudinale (A) e un flagello trasversale (B). Il flagello longitudinale si trova in una struttura simile a una scanalatura chiamata cingolo (F). Il dinoflagellato è separato in una porzione superiore chiamata epiteca (C) dove risiede il corno apicale (E) e una porzione inferiore chiamata ipoteca (D).
La marea rossa è un termine colloquiale usato per riferirsi a uno di una varietà di fenomeni naturali noti come fioriture algali dannose. Il termine si riferisce specificamente alle fioriture di una specie di dinoflagellate. È stato eliminato da alcuni ricercatori perché:
- Le maree rosse non sono necessariamente rosse e molte non hanno alcuna decolorazione.
- Non sono collegate ai movimenti delle maree.
- Il termine è usato in modo impreciso per riferirsi a una grande varietà di specie algali che sono note come formatori di fioriture.
Come termine tecnico, è stato sostituito in favore di una terminologia più precisa, compreso il termine generico “fioritura algale dannosa” per le specie dannose, e “fioritura algale” per le specie benigne.
Sulle coste degli Stati UnitiModifica
Il termine marea rossa è più spesso usato negli Stati Uniti per riferirsi alle fioriture di Karenia brevis nel Golfo del Messico orientale, chiamato anche marea rossa della Florida. K. brevis è una delle molte specie diverse del genere Karenia che si trovano negli oceani del mondo. Sono stati fatti grandi progressi nello studio dei dinoflagellati e della loro genomica. Alcuni includono l’identificazione dei geni produttori di tossine (geni PKS), l’esplorazione dei cambiamenti ambientali (temperatura, luce/buio, ecc.) hanno sull’espressione genica, così come un apprezzamento della complessità del genoma di Karenia. Queste fioriture sono state documentate fin dal 1800, e si verificano quasi annualmente lungo le coste della Florida. C’è stato un aumento dell’attività di ricerca sulle fioriture di alghe nocive (HAB) negli anni ’80 e ’90. Questo è stato principalmente guidato dall’attenzione dei media per la scoperta di nuovi organismi HAB e i potenziali effetti negativi sulla salute della loro esposizione per gli animali e gli esseri umani. Le maree rosse della Florida sono state osservate diffondersi fino alla costa orientale del Messico. La densità di questi organismi durante una fioritura può superare le decine di milioni di cellule per litro di acqua di mare, e spesso scolora l’acqua di una profonda tonalità rosso-marrone.
La marea rossa è anche talvolta usata per descrivere fioriture algali dannose sulla costa nord-est degli Stati Uniti, in particolare nel Golfo del Maine. Questo tipo di fioritura è causato da un’altra specie di dinoflagellata conosciuta come Alexandrium fundyense. Queste fioriture di organismi causano gravi interruzioni nella pesca di queste acque, poiché le tossine in questi organismi fanno sì che i molluschi che si nutrono di filtri nelle acque colpite diventino velenosi per il consumo umano a causa della sassitossina. L’Alexandrium monilatum correlato si trova in mari ed estuari subtropicali o tropicali poco profondi nell’Oceano Atlantico occidentale, nel Mar dei Caraibi, nel Golfo del Messico e nell’Oceano Pacifico orientale.
Fattori che possono contribuire a una fiorituraModifica
Marea rossa (NOAA)
Le maree rosse contengono dense concentrazioni di organismi e appaiono come acqua scolorita, spesso di colore marrone-rossastro. Si tratta di un fenomeno naturale, ma la causa esatta o la combinazione di fattori che portano a un’epidemia di marea rossa non sono necessariamente noti. Tuttavia, si pensa che tre fattori chiave giochino un ruolo importante in una fioritura: salinità, temperatura e vento. Le maree rosse causano danni economici, quindi i focolai sono attentamente monitorati. Per esempio, la Florida Fish and Wildlife Conservation Commission fornisce un rapporto aggiornato sullo stato delle maree rosse in Florida. Anche il Texas Parks and Wildlife Department fornisce un rapporto sullo stato. Mentre non è stata trovata una causa particolare delle maree rosse, molti fattori diversi possono contribuire alla loro presenza. Questi fattori possono includere l’inquinamento dell’acqua, che proviene da fonti come le acque reflue umane e il deflusso agricolo.
Il verificarsi di maree rosse in alcune località sembra essere del tutto naturale (le fioriture algali sono un evento stagionale derivante dal upwelling costiero, un risultato naturale del movimento di alcune correnti oceaniche), mentre in altri sembrano essere il risultato di un aumento dell’inquinamento da nutrienti da attività umane. La crescita del fitoplancton marino è generalmente limitata dalla disponibilità di nitrati e fosfati, che possono essere abbondanti nei deflussi agricoli e nelle zone di risalita costiera. L’inquinamento delle acque costiere prodotto dall’uomo e l’aumento sistematico della temperatura dell’acqua di mare sono stati anche implicati come fattori che contribuiscono alle maree rosse. Altri fattori come l’afflusso di polveri ricche di ferro da grandi aree desertiche come il deserto del Sahara si pensa giochino un ruolo importante nel causare le maree rosse. Alcune fioriture algali sulla costa del Pacifico sono state anche collegate al verificarsi di oscillazioni climatiche su larga scala come gli eventi di El Niño. Mentre le maree rosse nel Golfo del Messico si sono verificate fin dai tempi dei primi esploratori come Cabeza de Vaca, non è chiaro cosa inizi queste fioriture e quanto grande sia il ruolo dei fattori antropogenici e naturali nel loro sviluppo. Si discute anche se l’apparente aumento della frequenza e della gravità delle fioriture algali in varie parti del mondo sia in realtà un aumento reale o sia dovuto a un maggiore sforzo di osservazione e ai progressi nei metodi di identificazione delle specie.
L’aumento della temperatura, l’aumento della stratificazione superficiale, l’alterazione delle correnti oceaniche, l’intensificazione o l’indebolimento dell’upwelling locale dei nutrienti, la stimolazione della fotosintesi da parte della CO2 elevata, la riduzione della calcificazione a causa dell’acidificazione degli oceani e le forti precipitazioni e gli eventi temporaleschi che causano cambiamenti nel deflusso del terreno e nella disponibilità di micronutrienti possono produrre risposte contraddittorie specie o addirittura ceppo-specifiche. In termini di fioriture algali dannose (HAB), possiamo aspettarci: (i) l’espansione della gamma delle specie d’acqua calda a spese delle specie d’acqua fredda, che sono spinte verso l’alto; (ii) cambiamenti specie-specifici nell’abbondanza e nella finestra stagionale di crescita dei taxa HAB; (iii) tempi anticipati di produzione del picco di alcuni fitoplancton; e (iv) effetti secondari per le reti alimentari marine, in particolare quando il singolo zooplancton e i pesci che brucano sono impattati in modo diverso dai cambiamenti climatici. Tuttavia, le potenziali conseguenze di questi cambiamenti per gli HAB hanno ricevuto relativamente poca attenzione e non sono ben comprese. Una ricerca sostanziale è necessaria per valutare le associazioni dirette e indirette tra HABs, cambiamento climatico, acidificazione degli oceani e salute umana.
Un progetto multipartner finanziato dal programma federale EcoHab (NOAA) e pubblicato dal Mote Marine Laboratory mostra un elenco di ciò che alimenta le maree rosse. Uno studio della Florida FWC mostra che la marea rossa dell’alga Karenia brevis, trovata in Florida, è alimentata e peggiorata da azoto (N) e fosforo (P).
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