Токсикология водорослей

Установлено, что токсин М. aeruginosa оказывает практически одинаковое цитотоксическое действие на культуру клеток печени PLC/PRF/S, легкого (MRC-5), шейки  матки (Hela), яичка хомячка (CH-oKJ), почек (BGM, МА-104), причем цитопатогенный эффект водорослевого токсина практически  не отличался от действия энтеротоксина Escherichia coli и выражался в удалении клеток, обнаруживаемом через 8—10 ч  инкубации. Однако на размножение Е. coli, Streptococcus faecalis, Tetrahymena puriformis влияние  токсина было незначительным, мутагенный эффект также не выявлен.

Особенно высокой токсичностью характеризуется разлагающийся  М. aeruginosa. Введение его биомассы мышам  вызывает судороги и смерть через 2—3 ч. Зарегистрированы факты гибели крупного рогатого скота, овец, других животных и птиц, обусловленные токсинами, образующимися при отмирании  М. aeruginosa. В отстоях последнего, даже при разведении их в 4 раза, отмечена гибель ракообразных, хотя содержание кислорода не было тому причиной. И  в более поздних работах показано токсическое действие М. aeruginosa на дафний (Daphnia puliaria), в чистой суспензии которого последние не выживали более 48 ч, хотя меченные по 14С клетки синезеленых  водорослей и Scenedesmus поглощались животными  без избирательности. Более слабой токсичностью обладали отстой Aphanizomenon flos-aquae: в них ракообразные погибали через несколько часов (при разведении отстоев гибель не наблюдалась). Не проявляли токсичности A. gracile, Synechococcus elongatus, хотя и не были пригодны в качестве корма для дафний. Не отмечена гибель беспозвоночных (дафний и циклопов) в отстоях анабен, вольвокса, глеотрихии.

Следует отметить, что летальность  продуктов разложения водорослей для  животных может быть обусловлена  не только токсинами, но и другими  соединениями, ухудшающими качество воды. Это было доказано на примере  токсичности для рыб «молочной  воды», регистрируемой в Чесапикском  заливе и других местах атлантического побережья Америки при разложении Ulva lactuca. Образующиеся при этом пятна  молочного цвета сохранялись  в водоеме около 7 дней и характеризовались  низким содержанием растворенного  кислорода (в 3—4 раза меньше, чем в  чистой воде), а также наличием сероводорода, что отрицательно влияло на молодь рыб. Ухудшение гидрохимических  условий среды наряду с токсинами  служило основной причиной гибели рыб  и раков в период «цветения» воды в водоемах Болгарии.

В известной мере к отравлениям  ядами растительного происхождения  нужно отнести планктонные (планктон — совокупность мелких растительных и животных организмов, населяющих толщу воды) отравления водоплавающей  птицы и в отдельных случаях  крупных сельскохозяйственных животных.

Токсические свойства установлены  у представителей сине-зеленых водорослей, широко распространенных в закрытых водоемах на территории СССР. В качестве токсических известны водоросли:

Microcystis Elenk (семейство Chroococcaceae), внешне представляющаяся в виде  шаровидного или бесформенного  (макро- или микроскопического)  скопления слизистой массы, в  которой располагаются шаровидные  или удлиненные клетки самой  водоросли. 

Nostoc Vauch. (семейство Nostocaceae), внешне представляющаяся в виде  скопления различной формы слизистой  массы, в которой густо или  рыхло располагаются цепочки  из клеток самой водоросли.  Присутствие в клетках хлорофилла  и синего пигмента придает  сине-зеленый цвет колониям этой  группы водорослей.

Возникновение отравлений водорослями  объясняется следующим образом. Образующийся в клетках водоросли  токсин при отмирании водоросли  выделяется в воду. Он может поглощаться  планктоном, поедаться живущими в  воде различными животными, аккумулироваться во внутренних органах и жировых  отложениях планктоноядных рыб.

Отравления птиц и животных вызываются питьем отравленной воды, особенно во время сильного “цветения” воды, склевыванием водоплавающей птицей отравленных рыб и разного  рода мелких животных. Токсичны и свежие растущие водоросли.

Токсичность “цветущей” воды зависит не только от присутствия  специфического токсина в водоросли  и выхождения его в воду. Имеет  значение резкое изменение общих  свойств воды вследствие интенсивного развития водоросли. Масса водоросли, будучи по удельному весу более легкой, чем вода, всплывает на поверхность  водоема, образует сплошную пленку, затрудняющую прохождение света и воздуха (кислорода) в толщу воды, истощает содержание в ней питательных веществ, загрязняет воду продуктами химического распада  отмирающей водоросли и мертвых  животных. В конечном результате может  наступить гибель всего планктона  вместе с крупными представителями  животного населения водоема.

Токсины водоросли нелетучи, достаточно стойки: токсин водоросли Microcystis не теряет ядовитости при нагревании в сухом состоянии до 100°, кипячение  воды с водорослями не снижает  ее токсичности. Яд водоросли Nostoc инактивируется только после 20-минутного автоклавирования.

Отравления водорослями  известны в Канаде, Соединенных Штатах Америки, Южной Африке, Австралии. Факты  гибели большого количества животных — крупного рогатого скота, овец, свиней, птицы — известны у нас. Гибель птицы (гусей, уток) неоднократно наблюдалась  в Белорусской ССР (1952—1953). Токсичность  воды установлена для кошек и  собак: очень много гибнет кошек  от поедания отравленной рыбы. Употребление в пищу рыбы может обусловить заболевание  человека (гаффская болезнь). Заболевания  людей гаффской болезнью отмечались в Ленинградской области (1934) и  б. Карело-Финской АССР (1947) (Г. Г. Винберг, 1954).

При отравлениях у животных наблюдаются слабость, запоры, снижение молочности у коров, поражение кожных покровов (явления сенсибилизации к  солнечному свету). Смерть животных обычно наступает очень быстро (овцы через 6—8 часов, коровы — через 8—24 часа, свиньи — через 3—4 часа). Они внезапно падают, лежат неподвижно, при малейшем прикосновении к ним наступают  тонические судороги с откидыванием головы на спину (опистотонус), подобно  судорогам при отравлении стрихнином.

В штате Техас (Соединенные  Штаты Америки) в 1956, 1957 и 1958 гг. в  период цветения одного из прудов водорослью Nostoc rivale наблюдали массовую гибель рыбы, лягушек, птицы, домашних животных. В клинической картине отравления животных отмечались общее беспокойство, одышка, частые глотательные движения, слезотечение, судороги, анурия, прекращение  дефекации, резкое вздутие живота, вплоть до разрыва брюшной стенки, тахикардия; в конечной стадии — паралич задних конечностей. Заболевания воспроизведены экспериментально.

При вскрытиях отмечают, что особенно сильно поражается печень. Для борьбы с массовым развитием  водорослей в водоемах (закрытых) применяется  внесение в воду медного