Projekti

Nadzorovanje škodljivega cvetenja cianobakterij v sladkovodnih telesih

Holder: dr. Domen Leštan, UL BF

PARNTER: dr. Bojan Sedmak

Code: L1-5456

Duration: 1. 8. 2013 - 31. 7. 2016

Povzetek

Zaradi čedalje večjega vnosa hranil v vodna telesa ter kot posledica višjih temperatur zaradi klimatskih sprememb, se cvetenje škodljivih cianobakterij v svetu pojavlja čedalje pogosteje. Svetovna zdravstvena organizacija in nacionalne zakonodaje priporočajo različne varnostne ukrepe, ki obsegajo spremljanje in nadzorovanje cianobakterijskih cvetenj. Podobno predlog nove direktive Evropskega parlamenta in Sveta Evrope posebej izpostavlja ugotavljanje prisotnosti fitoplanktonskih cvetenj. V Sloveniji so v letih 1994-2001 cvetenje cianobakterij opazili vsaj v 35 slakovodnih telesih. Najbolj ogrožena so Blejsko, Velenjsko, Dvojno triglavsko, Šmartinsko, Slivniško, Perniško, Lendavsko, Gajševsko, Ptujsko jezero, zadrževalnik vode Klivnik, rečne akumulacije Mavčiče in Vrhovo, ter manjša vodna zajetja in akumulacije.  V poletnem času populacije cianobakterij v toplih, počasi tekočih vodah lahko rastejo zelo hitro in v jezerski flori popolnoma prevladajo. Kot ekološko prednost pred ostalimi algami izkoriščajo sposobnost regulacije plovnosti in s tem položaja v vodnem stolpcu, s čimer dosegajo sončno svetlobo in hranila v za njih optimalnem položaju. Med cvetenjem cianobakterij se običajno tvorijo cianotoksini, ki spadajo med najnevarnejše strupe. Sčasoma naravni pogoji privedejo do postopnega kolapsa cvetenja in sproščanja toksinov. Učinke cianotoksinov na višje organizme opisujemo kot hepatotoksičnost, nevrotoksičnost, dermatotoksičnost, genotoksičnost in splošno inhibicijo proteinske sinteze. Pri oceni tveganja za zdravje ljudi je morda najpomembnejša genotoksičnost mikrocistinov in njihovo učinkovanje na različne notranje organe višjih organizmov. Čeprav so o zbolevnost in smrti živali po svetu poročali že konec 19. stoletja, so šele konec tega stoletja upravljalci vodnih virov in širša javnost začeli spoznavati negativne učinke cianotoksinov na okolje in na zdravje ljudi Prvi nujen ukrep za zmanjševanja pojavljanja cianobakterij in njihovih toksinov v površinskih vodah je preprečevanje evtrofikacije. Nadaljnji konvencionalnimi postopki: usedanje, koagulacija, flokulacija, kloriranje, dodajanje CuSO V projektu bomo preizkusili dva inovativna pristopa preprečevanja cvetenja cianobakterij, ki temeljita na izrabi njihovih ekoloških posebnostih. Raziskali bomo učinkovitost daljinskega površinskega kroženja, ki je preventivna metoda in temelji na razplastitvi temperaturno stratificiranih vodnih mas in s tem hidrološkem motenju cianobakterij, ne povzroča pa celične smrti in sproščanja toksinov. Druga metoda temelji na strateškem proženju litičnega cikla pri lizogenih cianobakterijah v prostorsko ločenih delih populacije in sproščanju virusov, ki kot virusna epidemija zajamejo celotno populacijo. Kot sprožilec litičnega cikla cianobakterij predlagamo oksidacijo celičnih membran s hidroksilnimi radikali ali s H Nadzorovanje strupenega cvetenja cianobakterij je kritično pomembno za varno upravljanje vodnih teles. S projektom bomo raziskali možnost rešitve problema z inovativnim, ekološko holističnim pristopom. Konzorcij javnih in privatne raziskovalne organizacije bo zagotavil učinkovit prenos znanja in tehnologij za bodočo aplikacijo in komercializacijo tehnologije, ki je v splošnem javnem interesu varovanja zdravja ljudi in okolja. Multidisciplinarni tim visoko usposobljenih biologov, biokemika, ekologov, okoljskih inženirjev in tehniškega fizika bo omogočil sinergijo različnih raziskovalnih pristopov.

Pomen za razvoj znanosti

  • Rezultati projekta bodo prispevali k sledečem novim znanstvenim spoznanjem:  
  • Preprečevanje škodljivega cvetenja cianobakterij z metodo daljinskega površinskega kroženja vode.
  • Vpliv daljinskega površinskega kroženja vode na vodni ekositem in na vodne makrofite.
  • Preprečevanja škodljivega cvetenja cianobakterij z metodo s H2O2 inducirane programirane celične smrti, povzročene z oksidativnim stresom in virusnimi infekcijami. • Uporaba energijsko neodvisne platforme za preprečevanje škodljivega cvetenja cianobakterij v realnih sladkovodnih telesih.
  • Uporaba energijsko neodvisne platforme za preprečevanje škodljivega cvetenja dinoflagelatov v realnih morskih telesih.
  • Spremljanje populacij cianobakterij in napovedovanje njihovega škodljivega cvetenja s pomočjo avtomatskih meritev in instrumentov na energijsko neodvisni platformi.
  • Uporaba metod računske dinamike tekočin za optimizacijo komponent energijsko neodvisne platforme.
  • Uporaba metod računske dinamike tekočin za napovedovanje učinkovitosti metode daljinskega površinskega kroženja vode za preprečevanja škodljivega cvetenja cianobakterij, ter za optimizacijo števila in lokacij energijsko neodvisnih platform v večjih vodnih telesih.