Moderne weltweit Gefahr blüht von alten Bakterien

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Cyanobakterien, auch Blaualgen aufgrund ihrer Farbe, haben mehr als 2,5 Milliarden Jahre lang ertragen bietet genügend Zeit zur Anpassung an Änderungen in die Biosphäre der Erde. Sie Leben im Wasser, wo ein Diät schwer an Stickstoff und Phosphor, kombiniert mit der globalen Erwärmung sie veranlassen können, schleimige giftige Blüten, aus denen das Wasser ungeeignet für trinken, Landwirtschaft und Erholung.

"Menschliche Aktivitäten haben deutlich erhöhte Stickstoff und Phosphor in vielen Flüssen und Seen, verursacht von Algenblüten, die drohen wirtschaftliche und Freizeit nutzt dieser Gewässer", sagt Hans Paerl, Professor für marine und Umweltwissenschaften an der University of North Carolina-Chapel Hill Institut of Marine Sciences. "Dieser übermäßigen Nährstoffanreicherung im Süßwasser führte zu einer weltweiten Verbreitung von Cyanobakterien Blüten, die das Wasser verschmutzen, Nahrungsnetze zu stören reduzieren Sauerstoff und produzieren Stoffwechselprodukte toxisch für Fische, Zooplankton, Vieh, Haustiere und Menschen."

Menschen, die das Wasser trinken oder Essen seinen Fisch oder Muscheln können Leber, Darm und Nervensystem beschädigt werden. Darüber hinaus, während noch unbekannt, es besteht die Möglichkeit, die "verwenden dieses Wasser für Bewässerung von essbaren Pflanzen könnte möglicherweise Giftstoffe in konsumierbare Lebensmittel übertragen werden, da sie leicht brechen nicht führen", sagt Paerl.

Die wichtigsten Quellen von Stickstoff und Phosphor, die diese Wassersysteme und füttern die Cyanobakterien gehören Abfluss von chemischen Düngemitteln, Fabriken, urban undurchlässigen Oberflächen und Abwasseraufbereitungsanlagen und Luftverschmutzung aus fossilen Brennstoffen und Automobil Verbrennung zu "eine perfekte Suppe '' von giftigen Blüten zu schaffen, sagt er und fügt hinzu:"Wir haben nun Mutter Natur für diese kulturelle Fortschritte zurückzahlen."

Paerl führt derzeit ein internationales Team von Forschern, um besser zu verstehen und zu helfen, Wiederherstellung des Gleichgewichts des Ökosystems im Taihu See, der drittgrößte See in China, wo schwere toxische jetzt blüht, einmal unberührter See wachsen regelmäßig und dient als eine wichtige Quelle für Trinkwasser für mehr als 10 Millionen Menschen. "Also, die Einsätze sind riesig," Paerl sagt.

Forschung mit globalen Auswirkungen

Über China jedoch haben aus ihrer Forschung gewonnenen Erkenntnisse fast sicherlich einen Einfluss auf das Management der globalen Wasserstraßen, darunter in den Vereinigten Staaten, wo schädliche cyanobakterielle Blüten in verdorbenen Wasser aufgrund einen geschätzten jährlichen Verlust von mehr als $ 2 Milliarden, nach Paerl und seine Kollegen Forschung verursachen. Sie drohen einige der größten See-Ökosysteme der Welt, einschließlich der großen Seen und Seen Okeechobee und Pontchartrain in Nordamerika, sowie die großen Seen Afrikas, Asiens und Südamerikas.

"Taihu See dient als ein Spiegel für die großen See Ökosysteme bedroht von proliferierenden Zellen blüht," sagt er. " Während Veranstaltungen in China Hälfte-Weg-um-die-Welt relativ zur lokalen Bedenken scheinen mag, sind sie in der Tat eine mögliche Vorahnung für nordamerikanische Wasserstraßen."

Die See Taihu-Arbeit umfasst zwei Kooperationsprojekte finanziert durch Zuschüsse aus dem National Science Foundation in Höhe von ca. $ 2 Millionen.

Ein wichtiges Ziel der Forschung ist eine Nährstoffe Schwelle, das heißt, die Ebene von Nährstoffen in einem Körper des Wassers zu bestimmen, die giftige Blüten verhindern würde. Das Ziel ist es, wissen, wie viel um vor allem die Nährstoffe Stickstoff zu reduzieren. "Es stellt sich heraus wir reduzieren Phosphor gute Arbeit geleistet haben, aber haben nicht schon genug Aufmerksamkeit zu Stickstoff,'' sagt Paerl." Wir sind jetzt buchstäblich in Stickstoff Eintritt in unsere Gewässer von Land und die Atmosphäre ertrinken."

Der Klimawandel ist machen Dinge schlimmer

Klimawandel ist die Berechnungen komplizierter, da die Mikroorganismen bei warmen Temperaturen gedeihen scheinen. "Cyanobakterien Liebe warmes Wetter", sagt Paerl. "Viele der Cyanobakterien Blüten treten in der Regel im Sommer. Wärmeres Wetter erhöht sich die Wahrscheinlichkeit, dass diese Blüten dominant werden."

So müssen wahrscheinlich Nährstoff Schwellenwerte werden geringer, da das Wetter wärmer wird. "Wenn man unterhalb einer bestimmten Schwelle, die Chancen für diese Blüten, abnimmt, zu beherrschen", sagt er. "Aber wenn Sie zur gleichen Zeit die Temperatur erhöhen, wird die Schwelle zu ändern." Wir müssen also die Schwelle noch mehr zu reduzieren. Wir entwerfen einer Strategie zur Nährstoff für was auch immer die Temperatur wird jetzt sein, aber wir müssen die Strategie zu überdenken und Kurbel nach unten auf die Nährstoffe noch in der Zukunft."

Die Wissenschaftler Experimente beinhalten Seewasser aus verschiedenen Orten sammeln und Zugabe von Nährstoffen in unterschiedlichen Konzentrationen in transparenten Behältern, die in der Größe von einigen Litern (Mikrokosmos) zu mehr als 1.000 Litern (Mesokosmen), variieren, wobei andere unberührt, als Steuerelemente um zu Vergleichszwecken dienen. "Wir vergleichen die Zunahme der Nährstoff Ergänzungen zu den Steuerelementen, dann legen Sie die Container in den See zurück", erklärt Paerl, fügte hinzu, dass der Aufbau des Experiments erfolgt über mehrere Stunden am selben Tag.

"Im Laufe der Zeit wir Algenwachstum zu überwachen und vergleichen die stimulierende Wirkung von Stickstoff und Phosphor, unter Berücksichtigung aller anderen Umweltfaktoren, die Wachstum wie Licht und Temperatur steuern kann," fährt er fort. " Wir leiten diese Experimente über Zeiträume von wenigen Tagen bis zu mehreren Wochen. Daraus können wir das Wachstumspotenzial dieser Nährstoffe über einen Bereich von Konzentrationen reflektieren unterschiedliche Ebenen der Anreicherung von der Wasserscheide abschätzen."

Das Team auch ist die Durchführung von Experimenten "wo, anstatt die Zugabe von Nährstoffen, wir entfernen sie durch Zugabe von künstlichen Seewasser, dem die Nährstoffe fehlen,'' sagt er." Die Idee ist, vorherzusagen, was passiert, wenn wir Nährstoffeinträge in den See verringern."

Zu guter Letzt auch versuchen die Forscher die Organismen bereits im Wasser zu charakterisieren, denn "Wir wissen, wer die Spieler sind wollen '', sagt er." Der Grund sind wir daran interessiert ist, weil wir müssen wissen, wie die mikrobielle Vielfalt im See verändert.

Wir wollen das Wachstum von gut im Gegensatz zu schlechten Spielern zu fördern. Es ist nicht nur, dass diese Blüten sind hässlich und entmutigen Touristen, aber sie Toxine produzieren und mehr als 10 Millionen Menschen den See für Trinkwasser nutzen."

Bakterien nicht Algen

Trotz das Unwort "Blaualgen" sind Cyanobakterien keine Algen, sondern Bakterien. Sie sind prokaryotische, was bedeutet, dass sie einen Kern, im Gegensatz zu traditionellen Algen ermangeln. Cyanobakterien Photosynthese wie traditionelle Algen durchführen, aber sie bevorzugen warme Bedingungen, im Gegensatz zu echten Algen-Gruppen, die Spitze Wachstumsraten bei niedrigeren Temperaturen zu erreichen.

"Cyanobakterien sind einzigartig, sind die nur bakterielle Gruppe in der Lage, Photosynthese Sauerstoff entwickelt." Paerl sagt. "Dies hat wichtige Konsequenzen für die Evolution des Lebens auf der Erde, in bestimmten Sauerstoffversorgung der Atmosphäre, ab etwa 2 Milliarden Jahren gehabt. Diese Transformation hat Chancen für höhere Pflanzen und Tiere, einschließlich Menschen, um unseren Planeten bewohnen zur Verfügung gestellt. Also, der Einfluss der Cyanobakterien auf der Erde ist zweiseitig aus menschlicher Sicht – gute und schlechte. "

Die Forscher in Behind the Scenes Artikel dargestellt wurden von der National Science Foundation, der Bundesagentur mit der Finanzierung von Grundlagenforschung und Ausbildung in allen Bereichen der Wissenschaft und Technik unterstützt. Sehen den Blick hinter die Kulissen-Archiv. Alle Experten stimmen Fragen und Debatten zu folgen – und werden Sie Teil der Diskussion – auf Facebook, Twitter und Google +. Die Meinungen sind die des Autors und spiegeln nicht unbedingt die Meinung des Herausgebers. Diese Version des Artikels erschien ursprünglich am Leben Wissenschaft.