Under de senaste 30 åren, urbaniseringen har ökat längs Indian River Lagoon, som sträcker sig cirka 250 kilometer på Floridas östkust. Som ett resultat, vattenkvaliteten har försämrats och det finns omfattande förluster av sjögräs och ihållande skadliga algblomningar, som hotar ekologiska, människors och marina djurs hälsa, som manater.

I detta värdefulla och sårbara system, två typer av giftiga blomningar väcker betydande oro:Microcystis aeruginosa (blågröna alger som är kända för att producera mikrocystintoxin) och Pyrodinium bahamense, som producerar ett nervgift som kallas saxitoxin. Saxitoxin orsakar paralytisk skaldjursförgiftning, som har orsakat dussintals dödliga och icke-dödliga förgiftningar över hela världen.

Specifika hälsoeffekter på grund av koncentrationer av toxiner i ytvattnet i Indian River Lagoon är inte helt klarlagda. Forskare från Florida Atlantic Universitys Harbor Branch Oceanographic Institute i samarbete med St. Johns River Water Management District samlade ytvattenprover under 2018 våta och 2019 torra säsonger och bedömde dynamiken hos mikrocystiner och saxitoxin i lagunen med hjälp av en multivariat metod.

Teamet av forskare utvärderade toxiciteten hos organiska extrakt av vattenprover från sex segment av Indian River Lagoon:Banana River Lagoon, Mosquito Lagoon, Northern Indian River Lagoon, Central Indian River Lagoon, Southern Indian River Lagoon och St Lucie Estuary. De bedömde vattenproverna mot en panel av däggdjurscellinjer och karakteriserade sammansättningen av mikroorganismsamhällen och deras korrelationer med koncentrationer av toxiner. De analyserade proverna för att fastställa samband mellan toxiner och temperatur, salthalt, pH, syremättnad, koncentrationer av lösta näringsämnen och klorofyll-a, samt närvaron av biosyntetiska gener för toxiner, relativ mängd planktonarter, och sammansättningen av det mikrobiella samhället.

Resultat av studien, publiceras i tidskriften Skadliga alger , visade att koncentrationerna av båda toxiner i allmänhet var högre under den våta årstiden, belyser sambandet mellan nederbörd (t.ex. genom näringsbelastningar), antal celler, och toxiner. Data tyder på att mikrocystiner endast förekom under specifika miljöförhållanden och att saxitoxin, även när det upptäcks, var närvarande i koncentrationer som var otillräckliga för att påverka dessa cellinjer.

Koncentrationerna av mikrocystiner var högre i St Lucie Estuary, medan saxitoxin var förhöjt i Northern Indian River Lagoon och Banana River Lagoon. Cytotoxicitet relaterad till närvaron av mikrocystiner sågs i St. Lucie Estuary under den våta årstiden. Inga signifikanta mönster mellan cytotoxicitet och saxitoxin identifierades. Toxicitet för cellinjer orsakad av mikrocystiner observerades endast i St. Lucie Estuary-segmentet under den våta årstiden. Ingen signifikant cytotoxicitet inducerades av saxitoxin.

"Våra resultat tyder på att potentiella effekter på människors hälsa för dessa toxiner bara kan existera när en blomning är aktiv. Med denna information, framtida ansträngningar bör utöka bedömningarna för att förstå de potentiella hälsoeffekterna av toxiner, " sa Abdiel E. Laureano-Rosario, Ph.D., huvudförfattare och senior forskare, Florida Center for Coastal and Human Health (CCHH) vid FAU Harbor Branch. "Till exempel, eftersom gifter som produceras av algblomningar varierar i rum och tid, framtida forskning bör inriktas på mer frekvent och långsiktig övervakning av toxiner från skadliga algblomningar och deras associerade toxicitet, inklusive effekter på ekosystemdynamik och människors hälsa."

Genom att ta prov på blomningsperioder och icke-blomningsperioder, denna studie ger en initial baslinjeförståelse av spatiotemporal variation i koncentrationer av toxiner i Indian River Lagoon och insikter i samband med den levande komponenten och de icke-fysiska och kemiska elementen i ekosystemet.

"Våra resultat belyser den synergistiska roll som miljömässiga och biologiska parametrar spelar för att påverka dynamiken i toxinproduktionen av skadliga alger i Indian River Lagoon, " sade Laureano-Rosario. "Eftersom lagunen täcker subtropiska breddgrader, resultat från vår studie kan fungera som referens för regioner med liknande klimat och toxinproducerande blomningar."

Händelser som sådana skadliga algblomningar och produktion av gifter kommer sannolikt att fortsätta att öka i Indian River Lagoon och globalt på grund av befolkningstillväxt och andra naturfenomen på grund av ökad nederbörd och orkaner.