Martwa woda i krewetki na kozetce Freuda

Substancje zanieczyszczające w światowych oceanach powoli zaczynają dawać o sobie znać. Z powodu zmian pH rozpuszczają się szkielety korali i pancerze skorupiaków, a antybiotyki i inne substancje aktywne biologicznie wędrują w górę łańcucha pokarmowego i gromadzą się w ciałach zwierząt wyższych. Naukowcy skupili się zatem na organizmach, które tworzą podstawę łańcucha pokarmowego i są dokładnymi miniwskaźnikami stanu oceanów.

Pełna życia woda zmienia się w pustą i martwą głębię najczęściej na skutek tego, że zatruwa ją człowiek. Nie jesteśmy jedynymi stworzeniami, które potrzebują wody do życia - inne organizmy żywe często padają ofiarą naszego postępowania. Trucizny mogą działać podstępnie. Nie zatruwają organizmów bezpośrednio, lecz wpływają niekorzystnie na ich układ nerwowy, zaburzając prawidłowe reakcje. Związków, które zanieczyszczają wodę, jest coraz więcej.

Z substancji organicznych należy wymienić wspomniane już produkty ropopochodne, paliwa i smary, rozpuszczalniki przemysłowe, insektycydy, herbicydy, środki czyszczące, dezynfekcyjne i kosmetyczne oraz leki, z substancji nieorganicznych - metale ciężkie, kwasy, nawozy, amoniak...

Gdy oprócz zanieczyszczenia wody weźmiemy pod uwagę liczbę ludności świata uprawiającą intensywne rybołówstwo, okaże się, że mamy do czynienia z zaburzeniem równowagi systemu. Na skutek zanieczyszczania wód nawozami dochodzi do zbyt intensywnego rozmnożenia glonów. W takiej "zupie" zaczynają się rozmnażać kolejne mikroorganizmy zużywające tlen z wody i w ten sposób powstaje martwa strefa.

Obszarów takich jest ponad 400, szacunki dotyczące ich całkowitej powierzchni mówią o 250 tys. do 4,5 mln km2 (mniej więcej połowa powierzchni USA). Martwe strefy występują przede wszystkim w Zatoce Meksykańskiej, Zatoce Bengalskiej, południowej tropikalnej części Pacyfiku, u wybrzeży Chin i w południowo-wschodniej Australii. Naukowcom udało się też potwierdzić, że za duże fale wymierania zwierząt odpowiadał zawsze ubytek tlenu w oceanie.

Do wody trafiają też niewchłonięte i wyeliminowane substancje z pożywienia oraz różnego rodzaju leki.

- Wiele substancji, które konsumują ludzie, możemy odkryć w pewnej koncentracji w wodzie. Jeśli na przykład jesteśmy narodem kawoszy, to w naszych wodach odpadowych znajduje się odpowiednio wysoka koncentracja kofeiny. Nie dziwi też, że to, co kupimy w aptece, również kończy jako zanieczyszczenie zasobów wodnych - powiedział dr Alex Ford z uniwersytetu w brytyjskim Portsmouth, który bada wpływ tych substancji zanieczyszczających na zwierzęta morskie.

Wszystko wraca później do nas jak bumerang, zanieczyszczenia koncentrują się w poszczególnych stopniach łańcucha aż do zwierząt, którymi żywi się człowiek.

W ostatnich latach wzrasta ilość stosowanych psychofarmaceutyków - leków podawanych w dolegliwościach psychicznych. Środki te nie leczą, ale tłumią uciążliwe symptomy, a ponieważ nie na wszystkie wymagana jest recepta, często są one nadużywane. Ich resztki, wydalane z ciała wraz z moczem, przedostają się do wód przybrzeżnych.

W 1988 r. firma Eli Lilly pod nazwą handlową Prozac wprowadziła na rynek lek antydepresyjny fluoksetynę, który bardzo szybko stał się niezwykle popularny. Zespół naukowców pod kierownictwem dr. Forda badał efekty zwiększenia stężenia antydepresantów w wodach przybrzeżnych. W 2006 r. analizie poddano zachowanie małych kiełży morskich Echinogammarus marinus, narażonych właśnie na działanie fluoksetyny i dwóch innych często przepisywanych leków (karbamazepina i diklofenak).

Okazało się, że zachowanie tych organizmów pod wpływem fluoksetyny wyraźnie się zmieniło. Skorupiaki owe pięciokrotnie częściej poszukiwały oświetlonych obszarów zamiast przezornie kryć się poza nimi - w ten sposób ujawniały się potencjalnym agresorom, rybom i ptakom.

Dla drapieżników sytuacja ta jest korzystna tylko na krótki czas. Gdy skorupiaki dadzą się szybko złapać, nie zdążą się rozmnożyć i kiedy drapieżnicy już zużyją ich zapas, stracą źródło pokarmu. Na szczęście kolejne dwa leki, które działają na innych zasadach, nie wykazywały podobnego działania.

Pomysł z badaniem koncentracji antydepresantów pojawił się dzięki temu, że dr Ford analizował zachowanie pasożyta mogącego wpływać na postępowanie zwierząt wodnych poprzez zmianę poziomu serotoniny (patrz: ramka) w ich mózgach. Wiadomo, że u człowieka serotonina wpływa na nastrój i zmniejsza napięcie lękowe. Dr Ford doszedł do logicznego wniosku, że jeśli zwiększa się ilość stosowanych przez ludzi leków antydepresyjnych oddziałujących na poziom serotoniny, to są one obecne w zbiornikach wodnych i mogą wpływać właśnie na skorupiaki.

- Skorupiaki stanowią zasadniczy element łańcucha pokarmowego. Jeśli ich naturalne zachowanie zmieniło się w konsekwencji zwiększenia koncentracji antydepresantów, mogłoby to doprowadzić do poważnego naruszenia naturalnej równowagi ekosystemu - zauważa dr Ford.

Wody odpadowe koncentrują się w ujściach rzek i obszarach nadbrzeżnych, czyli w miejscu zasiedlanym między innymi przez skorupiaki, które otrzymują w efekcie (przynajmniej w całym dolnym biegu rzeki) różne dawki leków z miast. Profesor Matt Guille z uniwersytetu Portsmouth następująco ocenił wyniki badań: Dr Ford przeprowadził logiczne i proste badania, które wskazują na potencjalnie ogromne konsekwencje ekologiczne. Mam nadzieję, że doprowadzi to do dalszych badań nad przepisywanymi lekami i innymi substancjami wpływającymi na życie w morzach, a także na lądzie. Na inny oryginalny pomysł wykrywania zanieczyszczeń zasobów wodnych wpadli dwa lata temu naukowcy pod kierownictwem dr Ruth H. Carmichael z Dauphin Island Sea Lab w Alabamie. Przy wykorzystaniu stabilnych izotopów udowodnili oni, że na całej długości cieku aż do wód przybrzeżnych można identyfikować i śledzić wody odpadowe. W jaki sposób?

Naukowcy odkryli, że ścieki przepływające przez ujścia rzek filtrowane są przez małże. Odkrycia dokonali podczas badań matrycy organicznej w skorupie małża Wenus północy (Mercenaria mercenaria). Badania te pozwoliły na stworzenie nowej metody umożliwiającej analizę zanieczyszczeń. Może ona znaleźć szerokie zastosowanie w mapowaniu stopnia skażenia różnych miejsc wodnego ekosystemu.

Pozwoli też określić rozprzestrzenianie się różnych typów zanieczyszczeń i samooczyszczające właściwości cieków wodnych w odniesieniu do poszczególnych typów zanieczyszczeń. - Ta metodyka jest interesująca, jako że daje naukowcom możliwość spojrzenia w przeszłość i śledzenia w tym konkretnym obszarze oddziaływania człowieka, w tym wypadku zanieczyszczeń wód odpadowych, a także na organizmy, które tam żyją - stwierdziła dr Carmichael.

Małże Mercenaria mercenaria pojawiły się także w innym miejscu i innym ciekawym kontekście badań. Dr Andrew Altieri z Katedry Ekologii i Biologii Ewolucyjnej na amerykańskim Brown University w Providence na Rhode Island badał martwe strefy w Narragansett Bay, jednym z największych ujść rzecznych na wybrzeżu wschodnim.

W ramach swych badań ustalił, że wspomniany małż rozmnożył się w strefach hipoksycznych, czyli terenach zdefiniowanych jako obszary, w których koncentracja rozpuszczonego tlenu w wodzie była znikoma. Jak to wytłumaczyć? Badacz sądzi, że Mercenaria mercenaria mają naturalną zdolność do przeżywania nawet w niskich koncentracjach tlenu w wodzie, podczas gdy zagrażający im drapieżnicy takiej zdolności nie posiadają, w wyniku czego małże mogą nie tylko przeżyć, ale przy braku agresorów - rozwijać się przez nikogo nie niepokojone.

Ostatnie badania wskazują na to, że martwe strefy coraz szybciej rozwijają się także wzdłuż wybrzeży USA. Naukowcy koncentrują się zazwyczaj na dokumentowaniu zaniku gatunków i strat w rybołówstwie, obecnie sprawdzają jednak, jak niektóre wytrzymałe gatunki, takie jak Mercenaria mercenaria, są w stanie przetrwać i rozwijać się.

Być może istnieją też inne gatunki, które przeżywają w innych martwych obszarach. Mogą pełnić ważną rolę - pomagać w przywracaniu równowagi do miejsc, w których została ona naruszona przez człowieka. Niektórzy ekolodzy nie są zadowoleni z planów komercyjnego wykorzystania tych zwierząt, bo nie wiadomo, jak substancje zanieczyszczające koncentrują się w ciałach małży i jak zmienia się ich metabolizm w beztlenowym środowisku.

Dr Altieri rozmieścił osobniki wenus Mercenaria mercenaria, małgiewa piaskołaza (Mya arenaria) i omułka jadalnego (Mytilus edulis) w czterech miejscach w Narragansett Bay - trzy z nich znajdowały się na granicy strefy hipoksycznej. Naukowiec ustalił, że wszystkie trzy gatunki małży tolerują umiarkowane warunki hipoksyczne i że każdy w pewnym stopniu czerpał korzyści z hipoksji, ponieważ ich naturalni, gustujący w tlenie wrogowie ustąpili pola.

Tylko wenus północy przeżywała w warunkach ciężkiej hipoksji. Co więcej, w miejscach o najniższej zawartości tlenu populacja tego gatunku była najliczniejsza. Mogłoby to prowadzić do przewrotnego wniosku, że martwe strefy są ważne z komercyjnego punktu widzenia, ponieważ mnoży się w nich dobrze sprzedający się artykuł spożywczy, który w czystej wodzie nie przynosi takich "plonów". Naukowcy ostrzegają jednak, że takie myślenie byłoby absurdem i kolejnym dowodem na wypaczone postrzeganie natury i niedostrzeganie potrzeby równowagi we wszystkich aspektach życia na planecie.

Mateusz Dobosz