O projekcie: Dlaczego badamy zakwity Microcystis?
Nadmierny rozwój zakwitów cyjanobakterii to jedno z najbardziej niebezpiecznych zjawisk zagrażających ekosystemom słodkowodnym. Intensyfikacja zakwitów wiąże się bezpośrednio z procesami antropopresji (m.in. intensywną produkcją żywności, postępującą urbanizacją i zwiększonym dopływem biogenów do wód) oraz globalną zmianą klimatu (rosnące temperatury powietrza i wód, gwałtowne burze i ulewy).
Gatunki z rodzaju Microcystis tworzą wszechobecne planktonowe zbiorowiska, które masowo rozwijają się latem w strefach umiarkowanych lub występują stale w strefach tropikalnych. Produkowane przez nie hepatotoksyny (mikrocystyny) stanowią poważne zagrożenie dla bioróżnorodności, zdrowia ludzi oraz gospodarki. Ponadto, często z Microcystis współwystępują inne cyjanobakterie z rodzaju Aphanizomenon, Dolichospermum czy Aerosakkonema, co m.in. zaobserwowano w realizowanym projekcie.
Nowatorskie podejście: Rola mikrobiomu i wpływ zlewni
Najczęściej badania nad występowaniem zakwitów Microcystis skupiają się głównie na parametrach fizyko-chemicznych wód. Projekt CyMiBiom wnosi nowe, globalne spojrzenie:
-
Interaktom mikrobiologiczny: Analiza zróżnicowania taksonomicznego i fiziologicznego bakterii i archeonów towarzyszących sinicom w kontekście odmiennych stref klimatycznych.
-
Wpływ użytkowania terenu: Badania łączą efekt zagospodarowania zlewni (obszary miejskie, rolnicze oraz leśne) ze zmianami w strukturze mikrobiomu jezior i zbiorników retencyjnych.
-
Identyfikacja ukrytych zagrożeń: Naukowcy analizują zjawiska zwiększające ryzyko ze strony zakwitów, w tym:
-
Współwystępowanie bakterii patogennych,
-
Potencjał do zwiększonej emisji gazów cieplarnianych,
-
Przenoszenie genów antybiotykooporności (ARG) pomiędzy mikroorganizmami w zakwitach
-
Skala badań: 4 kontynenty, łącznie 100 próbek
Podczas wyjazdów terenowych w latach 2024 i 2025 zebrano łącznie 100 próbek wody wraz z mikrobiomem z terenu pięciu krajów leżących w różnych strefach klimatycznych (umiarkowanej i tropikalnej): Polski, USA, Korei Południowej, Gwatemali oraz Singapuru.
Próbki poddawane są zaawansowanym analizom genetycznym, metagenomicznym, fizyko-chemicznym oraz oznaczaniu wtórnych metabolitów cyjanobakterii.
Partnerzy i ośrodki wspierające
Projekt realizowany jest we ścisłej współpracy z uznanymi międzynarodowymi jednostkami naukowymi:
-
U.S. Geological Survey (USGS), USA
-
New York Water Science Center, Troy / Federal Interagency Working Group on Harmful Algal Blooms and Hypoxia
-
Przedstawiciele: dr Jennifer L. Graham, dr Rebecca M. Gorney
-
-
National University of Singapore (NUS), Singapur
-
Department of Civil and Environmental Engineering, College of Design and Engineering
-
Przedstawiciele: prof. Karina Yew-Hoong Gin, dr Shu Harn Te
-
-
Korea Research Institute of Bioscience and Biotechnology (KRIBB), Korea Południowa
-
Cell Factory Research Center, Daejeon
-
Przedstawiciele: dr Chi-Yong Ahn, So-ra Ko (M.Sc.)
-
-
University of San Carlos of Guatemala (USAC), Gwatemala
-
Przedstawicielka: dr Bessie Oliva
-
oraz przy współpracy z polskimi naukowcami: prof. dr hab. Hanną Mazur-Marzec z Wydziału Oceanografii i Geografii Uniwersytetu Gdańskiego oraz dr. hab. Mikołajem Kokocińskim, prof. UAM z Wydziału Biologii Uniwersytetu Adama Mickiewicza w Poznaniu.
Zwieńczeniem dwuletniego etapu badań były Międzynarodowe Warsztaty CyMiBiom, które odbyły się w dniach 31 sierpnia – 4 września w Łodzi oraz nad Zbiornikiem Sulejowskim. W wydarzeniu uczestniczyli partnerzy projektu z USA, Korei Południowej i Singapuru, a także naukowcy z Uniwersytetu Gdańskiego i Uniwersytetu im. Adama Mickiewicza w Poznaniu.
Podczas spotkania na Wydziale Biologii i Ochrony Środowiska UŁ polski zespół przedstawił dotychczasowe wyniki badań. Stały się one podstawą do dyskusji nad ich interpretacją oraz przygotowaniem wspólnych publikacji naukowych. Kolejnego dnia, w siedzibie Europejskiego Regionalnego Centrum Ekohydrologii PAN w Łodzi, zaproszeni goście z USGS, NUS i KRIBB wygłosili referaty poświęcone prowadzonym przez nich badaniom środowiskowym.
Program warsztatów obejmował również część terenową. Uczestnicy odwiedzili Zbiornik Sulejowski oraz nowo powstałe Centrum Badawcze Uniwersytetu Łódzkiego ds. Zrównoważonego Rozwoju w Treście. Rozmawiano tam m.in. o dynamice procesów zachodzących w zbiorniku retencyjnym oraz wpływie użytkowania zlewni na stan wód i problemie suszy. Uczestnicy zapoznali się także z założeniami i realizacją projektu LIFE Pilica, prowadzonego przez ERCE PAN i koordynowanego przez Wody Polskie.
Kolejnym punktem programu była wizyta w Arturówku – miejskim kompleksie zbiorników wodnych pełniących funkcje retencyjne i rekreacyjne. Uczestnicy poznali wdrożone tam systemy sedymentacyjno-biofiltracyjne, będące efektem wcześniejszych międzynarodowych projektów ekohydrologicznych SWITCH i EHREK realizowanych z udziałem Uniwersytetu Łódzkiego.
Ostatnim punktem programu była wizyta na obszarze demonstracyjnym projektu Springiness, gdzie zaprezentowano rozwiązania służące retencjonowaniu wód opadowych w ekosystemach miejskich i ograniczaniu przeciążenia miejskich systemów kanalizacji deszczowej podczas intensywnych opadów. Warsztaty zakończyły się sesją podsumowującą oraz omówieniem planów dalszej współpracy badawczej.
Poza intensywnymi rozmowami na tematy naukowe goście projektu CyMiBiom mieli również okazję poznać Łódź i jej najważniejsze atrakcje. Wzięli udział w spacerze po ul. Piotrkowskiej, zwiedzili Pałac rodziny Poznańskich, a dzięki współpracy Wydziału Biologii i Ochrony Środowiska UŁ z Centrum Nauki i Techniki EC1 w Łodzi mogli także zapoznać się z historią łódzkiej energetyki oraz zobaczyć, jak przestrzeń dawnej elektrowni została przekształcona w nowoczesne centrum nauki, edukacji i kultury.
Realizacja projektu CyMiBiom jest niezbędna dla pozyskania nowych informacji, w skali globalnej, dla lepszego zrozumienia biologicznych i ekologicznych mechanizmów sterujących zakwitami cyjanobakterii, co ma kluczowe znaczenie dla zarządzania jakością wód słodkich i ochrony zdrowia publicznego w dobie globalnych zmian klimatycznych.
Redakcja i zdjęcia: Mateusz Kowalski (Centrum Promocji, Wydział Biologii i Ochrony Środowiska UŁ)
Tekst i zdjęcia: prof. dr hab. Joanna Mankiewicz-Boczek (Katedra UNESCO Ekohydrologii i Ekologii Stosowanej, Wydział Biologii i Ochrony Środowiska UŁ)
