Noví nebezpeční vodní vetřelci

V českých vodách se v posledních letech objevují u nás dosud neznámé invazní druhy sinic – cyanobakterií. Jejich množství a produkce je masivní a ohrožují nejen přirozená společenstva v našich vodních ekosystémech, ale i lidské zdraví.

Prokaryotní sinice – cyanobakterie si z mnoha důvodů zaslouží naši pozornost. V biosféře Země jsou nejhojnějšími bakteriemi s fototrofním metabolismem a jsou velice rozšířené téměř ve všech světových ekosystémech, kde často hrají podstatnou roli jako producenti biomasy. Obsahují chlorofyl a, a proto je pokládáme za nejprimitivnější „rostlinné“ organismy.

Vzdor svému fylogenetickému stáří (odhadujeme jej na 3,4 miliardy let) si stále udržují svoji vitalitu a i v současnosti se utěšeně rozrůstají, rozšiřují a rozrůzňují. K poznání tohoto přispělo zavedení molekulárních metod do studia jednotlivých populací. I v přírodě se setkáváme s řadou nově vznikajících stabilních morfotypů a ekotypů, v posledních letech se objevují vysoké produkce a hromadné výskyty některých u nás dosud neznámých druhů. Představují nový a důležitý fenomén v ekologii našich, zejména vodních ekosystémů.

Pozoruhodné pikosinice

Jednou z takových morfologicky i ekologicky pozoruhodných skupin sinic jsou pikocyanobakterie, žijící v jednotlivých buňkách (o průměru 2–3 mikrometry) nebo v jejich aglomeracích. Vyskytují se od konce minulého století běžně v planktonu všech typů vodních biotopů (sladkovodních i mořských), vytvářejí někdy mohutné populace a podílejí se na produkci organické hmoty zejména následkem neustále se zvyšující eutrofizace biosféry. Pikosinice byly taxonomicky řazeny dosud do dvou rodů, Synechococcus s podlouhlými buňkami a Synechocystis s kulovitými buňkami. Navzájem se liší i způsobem dělení buněk (v jedné nebo více následných rovinách). V poslední době se jejich populace začaly uplatňovat stále intenzivněji ve fytoplanktonu moří i sladkých obhospodařovaných vod. Dnes již víme, že jde o celý soubor navzájem odlišných genetických typů a v současnosti popisujeme i nové rody vázané buď na moře, nebo naopak jen na prostředí sladkovodních nádrží.

Jen od tradičního rodu Synechococcus taxonomové oddělili dalších šest vymezených typů na rodové úrovni nejméně s 35 jednotkami (druhy), které lze rozeznat na základě molekulárních dat i ekologických závislostí (Cyanobium, Parasynechococcus, Picosynechococcus a další). Ekologicky neobyčejně zajímavé jsou extrémně termofilní kmeny z rodů Thermosynechococcus a Thermostichus, které žijí v přírodních podmínkách v rozmezí 20–80 °C a patří zřejmě k fototrofním organismům, adaptovaným na nejvyšší teploty, jaké mohou fotosyntetické organismy v biosféře snášet. Mimochodem tvoří i významnou složku společenstev mikroorganismů v našich termálních lázních, například v Karlových Varech.

Modře jsou zvýrazněny země, v nichž byl roku 2015 zaznamenán výskyt sinice Cylindrospermopsis raciborskii (Antunes et al. 2015).

Silně agresivní invaze

Mezi nově se vyskytující invazní sinice patří ale i další, komplikovanější druhy. Pro Cylindrospermopsis. Jeho nejdůležitější druh, Cylindrospermopsis raciborskii, byl popsán už v roce 1912 v Indonésii, nejdříve pod rodovým jménem Anabaena, až v roce 1972 jej indičtí fykologové G. Seenayya a N. Subba-Raju překlasifikovali do zvláštního rodu Cylindrospermopsis, tehdy jen s jedním, původním druhem. Ten se však v dalších padesáti letech projevil jako silně invazní a agresivní, kolonizoval sladkovodní eutrofní ekosystémy nejen v tropických oblastech, ale i po celém světě s výjimkou polárních krajin (obr. 2). Jeho rozvoj se projevuje nadprodukcí biomasy v planktonu obhospodařovaných vodních nádrží, někdy i ve formě „vodních květů“. Jde o dosti komplikovanou sinici se zvláštními buňkami (heterocyty, obsahujícími nitrogenázu a umožňujícími fixaci vzdušného dusíku) a trvalými sporami (akinetami). Nedávno se tento druh objevil i v našich hospodářských rybnících.

Cylindrospermopsis raciborskii je příbuzná některým známým sinicím, které se tradičně na vzniku „vodních květů“ podílejí (zejména z rodů Anabaenopsis, Aphanizomenon nebo Dolichospermum) a které patří k intenzivním producentům biomasy v eutrofních nádržích a rybnících. Na území bývalého Československa byla zjištěna poprvé v okolí Senice na jihozápadním Slovensku v roce 1979, ale do dnešního dne byla zaznamenána už na mnoha dalších lokalitách v celé České republice, zejména v jihočeské a jihomoravské rybniční pánvi. Roste v jednotlivých, nevětvených a poměrně krátkých vláknech bez slizových obalů, s cylindrickými, přibližně 2 až 2,5 mikrometru širokými buňkami. Většinou tvoří heterocyty na jednom nebo obou koncích vláken. Tato sinice se rozmnožuje fragmentací vláken, na konci vegetačního období pak produkcí spor (akinet), které přezimují v rybničním bahně.

Nález v rybníku Svět

V roce 2018 se invazní sinice Cylindrospermopsis raciborskii objevila hromadně i ve známém jihočeském rybníku Svět u Třeboně, kde vytvořila ihned silnou biomasu (obr. 1), v následujícím roce naštěstí prakticky vymizela. Rybník Svět je rekreační i chovnou nádrží, rybáři zde vysazují kapra a pravidelně jej loví. Plankton a hydrobiologickou situaci rybníka trvale sledujeme od roku 1994. Ve fytoplanktonu dříve převládaly jednobuněčné zelené řasy a rozsivky (celkem zde bylo určeno přes 150 druhů sinic a řas). Nová sinice k svému rozvoji potřebuje především fosfor a dusík, na našich trvale eutrofizovaných rybnících má tedy zásobu nejdůležitějších živin vždy k dispozici. Dusík si navíc získává i ze vzduchu.

Sinice druhu Cylindrospermopsis raciborskii: Jedinci z rybníka Svět u Třeboně.Snímek Jaromír Lukavský

Sinice druhu Cylindrospermopsis raciborskii: Jedinci z maďarských populací (podle Horecké & Komárka, 1979).Snímek Jaromír Lukavský

Sinice druhu Cylindrospermopsis raciborskii: Sinice C. raciborskii v kultuře.Snímek Jaromír Lukavský

Nová invazní sinice obsahuje i toxiny (cylindrospermopsin, anatoxin, saxitoxin), které u citlivých jedinců vyvolávají kožní alergie a mohou lidem též poškodit játra a ledviny. Saxitoxin byl dokonce spolu s botulotoxinem součástí bakteriologických bomb, může se ukládat v mase ryb i delší dobu. Zdravotní problémy může tato sinice způsobit, nejen rozmnoží-li se v nádrži na pitnou vodu, ale i v rybnících, které slouží k rekreaci nebo k chovu ryb a které jsou úzce napojeny na okolní hustou populaci. Ale abychom nevítanou sinici jen nepomlouvali, produkuje též butyl hydroxytoluen (BHT), který má antioxidační účinky, proto se používá jako přídavek do potravin, kde brání oxidaci.

Sinice Cylindrospermopsis raciborskii už se vyskytla i v dalších lokalitách v České republice. Vzhledem k tomu, že může představovat zdravotní riziko, je třeba jejímu výskytu věnovat pozornost. Její sledování v našich vodách tedy není jen čistě odborným hydrobiologickým úkolem.

Cylindrospermopsis není pouze invazní, ale také velice diverzní rod. Dokáže lehce vytvářet různé mutanty a od roku 1980 a zejména po roce 2000 bylo definováno více než deset dalších taxonů tohoto rodu na úrovni druhu. Tyto nové druhy se zatím vyskytují většinou jen v různých tropických oblastech, ale poněvadž jde evidentně o velmi expanzivní rod s nebezpečnými biochemickými markery, jejich registrace, sledování a další studium jsou velmi aktuální ve všech typech sladkovodních nádrží (obr. 3).

Nejdůležitější druhy rodu Cylindrospermopsis (podle různých autorů): 1. C. cuspis; 2. C. africana; 3. C. sinuosa; 4. C. maksimilianii; 5. C. longiscellula; 6. C. allantoidispora; 7. C. acuminato-crispa; 8. C. helicoidea; 9. C. philippinensis; 10. C. taverae; 11. C. catemaco; 12. C. gangetica.