Untuk memprediksi mekar alga beracun, para peneliti dari EAWAG merekomendasikan kombinasi identifikasi spesies dan pengukuran kimia. Sekarang, sebuah studi baru menegaskan bahwa tidak ada formula ajaib dan bahwa, sebaliknya, molekul indikator spesifik diperlukan untuk setiap danau.
Cyanobacteria, juga dikenal sebagai ganggang biru-hijau, dapat berkembang biak dengan sangat cepat di danau di bulan-bulan yang lebih hangat tahun ini. Di antara banyak spesies cyanobacteria, ada beberapa yang menghasilkan racun, dan ketika mekar alga beracun seperti itu terjadi, pihak berwenang harus siap untuk bertindak cepat dan menerapkan langkah -langkah perlindungan seperti larangan mandi di danau yang dimaksud. Pihak berwenang dibantu dalam upaya ini dengan memantau program yang mengukur biomolekul yang dihasilkan oleh cyanobacteria. Sampai sekarang, pigmen seperti klorofil secara tradisional telah digunakan sebagai indikator yang menunjuk pada pertumbuhan ganggang biru-hijau berbahaya.
Namun, sekarang, para peneliti dari Institut Sains dan Teknologi Aquatic (EAWAG) Swiss telah menunjukkan dalam sebuah penelitian bahwa, dalam kasus Danau Greifensee, pigmen ini hampir tidak memiliki kapasitas prediktif – seperti halnya untuk sejumlah indikator lain yang disarankan oleh Organisasi Kesehatan Dunia (WHO). Sebaliknya, dari seluruh koktail biomolekul yang menghasilkan cyanobacteria, para peneliti memilih empat yang dapat digunakan untuk secara khusus memantau pembentukan mekar beracun – tetapi hanya untuk Greifensee Danau. Memang, ada perbedaan besar antara danau individu yang berkaitan tidak hanya dengan karakteristik fisik dan ekologis danau, tetapi juga dengan mana cyanobacteria lazim di badan air itu.
Pengamatan ini akan akrab bagi para ahli dari pengalaman praktis dan didukung oleh banyak bukti dari Proyek Yayasan Sains Nasional Swiss yang luas, kolaborasi antara ahli kimia, ahli ekologi dan mikrobiologi di EAWAG. Studi yang baru -baru ini diterbitkan mengungkapkan fluktuasi tahunan dalam sejumlah besar biomolekul yang diproduksi oleh cyanobacteria selama periode waktu yang lebih lama (lima tahun) daripada publikasi sebelumnya. Secara total, 850 sampel yang diambil dari Danau Greifensee antara 2019 dan 2023 dianalisis, dan 35 biomolekul terdeteksi secara teratur.
Dengan mengkorelasikan terjadinya berbagai molekul dengan mekar beracun, para peneliti memberikan bukti yang jelas bahwa pigmen di Danau Greifensee tidak cocok untuk pemantauan mekar alga beracun yang ditargetkan. Tim EAWAG membuat perbandingan yang tepat antara biomolekul di Danau Greifensee dan di cyanobacteria yang diisolasi dari danau. Mereka menemukan bahwa ada biomolekul yang akan cocok sebagai indikator dalam beberapa tahun tetapi tidak pada orang lain tergantung pada dinamika berbagai cyanobacteria di danau, yang dapat berubah sedikit tidak hanya selama tahun ini tetapi juga dari tahun ke tahun.
Para peneliti akhirnya memilih empat biomolekul yang dapat mencerminkan fluktuasi berbagai cyanobacteria di Danau Greifensee. Ini termasuk anggota mikrokistin beracun, yang juga dapat terjadi pada mekar “alga darah merah anggur” dari cyanobacterium planktothrix rubescens di danau Swiss lainnya. Tiga molekul indikator lainnya menunjuk ke berbagai cyanobacteria dalam genus microcystis. Meskipun tidak semua molekul indikator adalah zat beracun, kejadiannya menunjuk pada adanya cyanobacteria toksik – bahkan sebelum racun yang sebenarnya, seperti mikrokistin, dapat diukur.
Janssen yakin bahwa keempat zat ini mewakili daftar indikator yang baik untuk Danau Greifensee. “Anda tidak perlu mengukur semua biomolekul yang mungkin – ada cara yang lebih mudah untuk melakukannya. Di masa depan, mungkin berguna bagi pihak berwenang untuk hanya melacak zat yang dipilih di setiap danau, meskipun Anda perlu mengetahui indikator mana yang relevan dengan danau yang dimaksud,” kata peneliti.
Para peneliti juga merekomendasikan untuk tidak hanya mengandalkan pengukuran biomolekul tetapi lebih – seperti yang kadang -kadang sudah terjadi – menggabungkan pengukuran ini tidak hanya dengan pengukuran jumlah sel bakteri untuk menentukan jumlah bakteri per liter air tetapi juga dengan metode untuk mengidentifikasi spesies dominan, seperti marker genetik. Bersama dengan zat indikator, pendekatan ini memberikan titik referensi yang kuat untuk apakah dan ketika mekar alga beracun sudah dekat. Selain itu, tim juga ingin mendapatkan pemahaman yang lebih baik tentang bagaimana pengembangan mekar beracun dipengaruhi oleh komunitas organisme planktonik lainnya di danau, serta oleh persaingan antara cyanobacteria itu sendiri.
Sekarang juga fokus pada sampel dekat-pantai
Janssen menekankan bahwa tidak ada sampel yang dianalisis menggunakan spektrometri massa memiliki konsentrasi toksin yang melebihi batas WHO. Situasi ini mungkin berbeda dengan sampel dari daerah dekat pantai. Cyanobacteria “Benthic” – yang tumbuh di dasar danau dan menemukan jalan ke permukaan – menghasilkan racun yang berbeda dari yang ada di air bebas. Namun, cyanobacteria bentik ini dapat menimbulkan bahaya akut bagi manusia dan hewan secara sementara dan di daerah lokal, sehingga mandi tidak dianjurkan. Dengan demikian, pada tahun 2025, tim peneliti dari EAWAG sekarang juga membahas topik ini dan menguji Danau Greifensee untuk bentik cyanobacteria untuk pertama kalinya.
Apa itu ganggang biru-hijau?
Mereka sebenarnya bukan ganggang, tetapi bakteri. Nama mereka berasal dari fakta bahwa pigmen cyanobacteria dalam mekar padat membuat air terlihat hijau, hijau biru dan coklat-hijau dan secara historis secara keliru dikaitkan dengan ganggang. Bakteri ini adalah beberapa organisme tertua di Bumi dan memperoleh energi mereka dari fotosintesis. Mereka menghasilkan zat bioaktif yang tak terhitung jumlahnya, yang hanya sebagian kecil yang telah diidentifikasi. Beberapa zat ini telah terbukti beracun – bertindak, misalnya, sebagai racun neurotoksin atau hati. Jika mamalia bersentuhan dengan mereka, konsekuensinya bisa sangat serius. Ini adalah masalah khusus dalam air stagnan – dari kolam kecil yang berfungsi sebagai air minum untuk ternak, hingga danau di mana anjing atau orang mandi. Sampai sekarang, para peneliti tidak sepenuhnya memahami mengapa bakteri menghasilkan racun. Karena racun ini sering tidak dilepaskan ke lingkungan tetapi tetap di dalam sel, kecurigaannya adalah bahwa mereka tidak hanya berfungsi sebagai agen pelindung tetapi juga memainkan peran khusus dalam metabolisme bakteri. Lihat FAQ Cyanobacteria/Alga Hijau Biru.
Wang, X.; Wullschleger, S .; Jones, M.; Reyes, M.; Bossart, R.; Pools, F.; Janssen, em -l. (2024) Melacak portofolio sianotoksin yang luas dalam survei danau lima tahun dan mengidentifikasi metabolit indikator taksa cyanobacterial, Ilmu dan Teknologi Lingkungan58 (37), 16560-16569, doi: 10.1021/acs.est.4c04813, repositori institusional
