Cyanobacterial Harmful Algal Blooms: State of the Science and Research Needs

سیانوباکتری ها موجودات تک سلولی هستند که در آب های شیرین، شور و دریایی زندگی می کنند. آنها از نور خورشید برای تهیه غذای خود استفاده می کنند. در محیط‌های گرم و غنی از مواد مغذی، سیانوباکتری‌های میکروسکوپی می‌توانند به سرعت رشد کنند و شکوفه‌هایی ایجاد کنند که در سطح آب پخش می‌شوند و ممکن است قابل مشاهده باشند. به دلیل رنگ، بافت و محل این شکوفه ها، نام رایج سیانوباکتری ها جلبک سبز-آبی است. با این حال، سیانوباکتری ها بیشتر از جلبک ها به باکتری ها مرتبط هستند. سیانوباکتری ها در سراسر جهان از برزیل تا چین، استرالیا تا ایالات متحده یافت می شوند. در آب و هوای گرمتر، این موجودات می توانند در تمام طول سال رشد کنند.

دانشمندان سیانوباکتری ها را منشا گیاهان نامیده اند و سیانوباکتری ها را به عنوان کود نیتروژن برای برنج و لوبیا می دانند. اما شکوفایی سیانوباکتری ها همیشه مفید نیستند. هنگامی که این شکوفه ها برای محیط زیست، حیوانات و انسان مضر می شوند، دانشمندان آنها را شکوفه های جلبکی مضر سیانوباکتری (CyanoHABs) می نامند.

CyanoHAB های آب شیرین می توانند اکسیژن را مصرف کرده و نور خورشید را مسدود کنند. که سایر موجودات برای زندگی به آن نیاز دارند. آنها همچنین می توانند سموم قوی تولید کنند که بر مغز و کبد حیوانات و انسان ها تأثیر می گذارد. به دلیل نگرانی‌ها در مورد CyanoHABs، که می‌توانند در آب آشامیدنی و آب‌های تفریحی رشد کنند، آژانس حفاظت از محیط‌زیست ایالات متحده (EPA) سیانوباکتری‌ها را به فهرست نامزدهای آلوده کننده آب آشامیدنی اضافه کرده است. این فهرست ارگانیسم‌ها و سمومی را که EPA آن‌ها را اولویت‌های تحقیقاتی می‌داند شناسایی می‌کند.

گزارش‌های مسمومیت‌های مرتبط با CyanoHAB به اواخر دهه ۱۸۰۰ برمی‌گردد. شواهد حکایتی و داده های تحقیقات حیوانی آزمایشگاهی نشان می دهد که سموم سیانوباکتری می توانند طیف وسیعی از اثرات نامطلوب بر سلامت انسان ایجاد کنند، با این حال مطالعات کمی ارتباط بین CyanoHABs و سلامت انسان را بررسی کرده اند.

انسان. می‌توان با نوشیدن آب حاوی سموم، شنا در آبی که حاوی غلظت بالایی از سلول‌های سیانوباکتری است، یا تنفس هوایی حاوی سلول‌ها یا سموم سیانوباکتریال (به عنوان مثال در حین آبیاری چمن با آب آلوده) در معرض سموم سیانوباکتری قرار گرفت. اثرات سلامتی مرتبط با قرار گرفتن در معرض غلظت های بالای سموم سیانوباکتری عبارتند از:

• بیماری معده و روده.
• مشکل تنفسی.
• پاسخ های آلرژیک؛
• تحریک پوست؛
• آسیب کبدی؛ و
• واکنش های عصبی، مانند سوزن سوزن شدن انگشتان دست و پا.

دانشمندان در حال بررسی اثرات سلامت انسان مرتبط با قرار گرفتن طولانی مدت در معرض سطوح پایین سموم سیانوباکتری هستند. برخی از مطالعات نشان داده اند که چنین قرار گرفتن در معرض می تواند با بیماری های مزمن، مانند سرطان کبد و سرطان دستگاه گوارش مرتبط باشد.

این مونوگراف حاوی مجموعه مقالات سمپوزیوم بین المللی در مورد سیانوباکتری مضر است. شکوفه های جلبکی در پارک تحقیقاتی Triangle Park، NC، 6 تا 10 سپتامبر 2005 برگزار شد. این سمپوزیوم برای کمک به اجرای دستورات قانون تحقیق و کنترل شکوفه جلبکی و هیپوکسی مضر برگزار شد که در دسامبر 2004 مجدداً مجاز و گسترش یافت. توسط یک کارگروه بین سازمانی به کنگره ارائه شد.

این مونوگراف شامل:

1) خلاصه‌ای است که یک طرح تحقیقاتی ملی برای سیانوباکتری‌ها و سموم آنها پیشنهاد می‌کند. P>

2) شش گزارش گروه کاری که نیازهای تحقیقاتی را شناسایی و اولویت بندی می کند؛

3) بیست و پنج مقاله سخنران دعوت شده که وضعیت را توصیف می کند. از علم؛

4) چهل چکیده پوستری که تحقیقات بدیع را توصیف می کند.

Cyanobacteria are single-celled organisms that live in fresh, brackish, and marine water. They use sunlight to make their own food. In warm, nutrient-rich environments, microscopic cyanobacteria can grow quickly, creating blooms that spread across the water’s surface and may become visible. Because of the color, texture, and location of these blooms, the common name for cyanobacteria is blue-green algae. However, cyanobacteria are related more closely to bacteria than to algae. Cyanobacteria are found worldwide, from Brazil to China, Australia to the United States. In warmer climates, these organisms can grow year-round.

Scientists have called cyanobacteria the origin of plants, and have credited cyanobacteria with providing nitrogen fertilizer for rice and beans. But blooms of cyanobacteria are not always helpful. When these blooms become harmful to the environment, animals, and humans, scientists call them cyanobacterial harmful algal blooms (CyanoHABs).

Freshwater CyanoHABs can use up the oxygen and block the sunlight that other organisms need to live. They also can produce powerful toxins that affect the brain and liver of animals and humans. Because of concerns about CyanoHABs, which can grow in drinking water and recreational water, the U.S. Environmental Protection Agency (EPA) has added cyanobacteria to its Drinking Water Contaminant Candidate List. This list identifies organisms and toxins that EPA considers to be priorities for investigation.

Reports of poisonings associated with CyanoHABs date back to the late 1800s. Anecdotal evidence and data from laboratory animal research suggest that cyanobacterial toxins can cause a range of adverse human health effects, yet few studies have explored the links between CyanoHABs and human health.

Humans can be exposed to cyanobacterial toxins by drinking water that contains the toxins, swimming in water that contains high concentrations of cyanobacterial cells, or breathing air that contains cyanobacterial cells or toxins (while watering a lawn with contaminated water, for example). Health effects associated with exposure to high concentrations of cyanobacterial toxins include:

• stomach and intestinal illness;
• trouble breathing;
• allergic responses;
• skin irritation;
• liver damage; and
• neurotoxic reactions, such as tingling fingers and toes.

Scientists are exploring the human health effects associated with long-term exposure to low levels of cyanobacterial toxins. Some studies have suggested that such exposure could be associated with chronic illnesses, such as liver cancer and digestive-system cancer.

This monograph contains the proceedings of the International Symposium on Cyanobacterial Harmful Algal Blooms held in Research Triangle Park, NC, September 6-10, 2005. The symposium was held to help meet the mandates of the Harmful Algal Bloom and Hypoxia Research and Control Act, as reauthorized and expanded in December 2004. The monograph will be presented to Congress by an interagency task force.

The monograph includes:

1) A synopsis which proposes a National Research Plan for Cyanobacteria and their Toxins;

2) Six workgroup reports that identify and prioritize research needs;

3) Twenty-five invited speaker papers that describe the state of the science;

4) Forty poster abstracts that describe novel research.