Karenia brevis - Karenia brevis - Wikipedia

Karenia brevis
Karenia brevis.jpg
Vědecká klasifikace
(bez hodnocení):
SAR
Kmen:
Dinoflagellata
Třída:
Dinophyceae
Rod:
Karenia
Druh:
K. brevis
Binomické jméno
Karenia brevis
(Davis) G. Hansen et Moestrup

Karenia brevis je mikroskopický jednobuněčný fotosyntetický organismus rodu Karenia. Je to námořní loď dinoflagellate běžně se vyskytující ve vodách Mexický záliv.[1] Je to organismus zodpovědný za „Floridu červené přílivy "které ovlivňují Záliv pobřeží Florida a Texas v USA a blízkých pobřežích Mexiko. K. brevis je známo, že cestuje po Floridském poloostrově a na daleký sever až po Caroliny.[2]

Každá buňka má dvě bičíky které jí umožňují pohybovat se ve vodě otáčivým pohybem. K. brevis není odzbrojen a neobsahuje peridinin. Buňky jsou mezi 20 a 40μm v průměru. K. brevis přirozeně produkuje sadu silných neurotoxinů souhrnně nazývaných brevetoxiny, které způsobují gastrointestinální a neurologické problémy v jiných organismech a jsou odpovědné za rozsáhlé odumírání mořských organismů a mořských ptáků.[3]

Dějiny

Karenia brevis byl pojmenován pro Dr. Karen A. Steidinger[4] v roce 2001 a dříve byl známý jako Gymnázium breve a Ptychodiscus brevis. Klasifikace K. brevis se postupem času měnil s pokrokem v technologii.[5] Poprvé byl pojmenován Gymnodinium brevis v roce 1948, ale později byl změněn na Gymnodinium breve, který koreluje s pokyny Mezinárodního kodexu botanické nomenklatury. V roce 1979 byl zařazen do kategorie rodu Ptychodiscus a pojmenován Ptychodiscus brevis jak nový výzkum ukázal, že se do tohoto rodu hodí lépe díky své morfologii, biochemii a ultrastruktuře. V roce 1989 se vědci shodli, že tento organismus by měl být nazýván svým původním názvem (G. breve). Poté byla překlasifikována a přenesena do nového rodu Karenia, která byla založena na univerzitě v Kodani v roce 2000.

K. brevis byl poprvé identifikován na Floridě v roce 1947, ale neoficiální zprávy v Mexickém zálivu pocházejí z 30. let.[1][6] Záchvaty K. brevis je známo, že k nim dochází od španělských průzkumníků 15. a 16. století, jak dokumentují španělští průzkumníci jako Cabeza de Vaca. Tito průzkumníci zaznamenali zabíjení velkých ryb, které se podobá odumírání v dnešní době K. brevis. C.C. Davis potvrdil, že k těmto úmrtím došlo K. brevis v roce 1948.[7]

Ekologie a distribuce

K. brevis má optimální teplotní rozsah 22–28 ° C (72–82 ° F),[8] optimální rozsah slanosti 25-45 jednotek praktické slanosti (PSU),[9] se přizpůsobila „prostředí s nízkou intenzitou ozáření“ a může k přežití využívat organické i anorganické sloučeniny dusíku a fosforu.[10] V normálním prostředí K. brevis se bude pohybovat ve směru většího světla[11] a proti směru gravitace,[12] který bude mít tendenci udržovat organismus na povrchu jakéhokoli vodního útvaru, ve kterém je suspendován. Rychlost plavání K. brevis je asi jeden metr za hodinu[13] a organismus se vyskytuje po celý rok ve vodách Mexického zálivu v koncentracích ≤ 1 000 buněk na litr.[2]

Vědci nebyli schopni určit definitivní geografický rozsah pro K. brevis konkrétně proto, že je obtížné oddělit se od deseti dalších druhů Karenia, ale K. brevis je nejběžnějším druhem vyskytujícím se v Mexickém zálivu.[14]

K. brevis je původcem červený příliv, ke kterému dochází, když se organismus množí na vyšší než normální koncentrace. Během těchto událostí může voda nabrat načervenalé nebo narůžovělé zabarvení, což způsobí tyto výbuchy v K. brevis populace název Florida Red Tide. Tyto květy řas způsobené K. brevis vyrábět brevetoxiny, což může mít za následek významné ekologické dopady úhynu velkého počtu mořských živočichů a ptáků, včetně mořských savců.[15] Je známo, že dochází k usmrcování velkých ryb v důsledku těchto přílivů na Floridě způsobených K. brevis. Jsou ovlivňovány druhy ryb v potravinovém řetězci, a to až po velké dravé druhy, jako jsou žraloci, včetně druhů typických pro lidskou spotřebu.[2]

Gabriel Vargo z University of South Florida prohlašuje, že: „Neexistuje jediná hypotéza, která by mohla vysvětlovat rozkvět K. brevis podél západního pobřeží Floridy ".[10] Stejně jako většina řas však jejich výskyt a přežití závisí na řadě faktorů v jejich prostředí, včetně teploty vody, slanosti, světla a živin / sloučenin přítomných ve vodě.[10]

Za příznivých podmínek mohou být toxin produkující dinoflageláty jako např K. brevis vzkvétat a růst na vysoké koncentrace, událost zvaná „škodlivý květ řas“ nebo „HAB“. I když existuje mnoho různých typů těchto HAB, jejich účinky se mohou lišit, K. brevis je původcem Florida Red Tides. Kvůli toxinu K. brevis tyto červené přílivy mohou být škodlivé pro mořský život a mohou dokonce ovlivnit lidské populace podél pobřeží, kde se vyskytují.[16]

Dopad na lidské zdraví a činnosti

V oblastech, kde K. brevis nachází se na normální úrovni populace, není známo, že by organismus poškozoval lidské zdraví. Organismus se týká lidského zdraví a činností pouze v době nekontrolovaného populačního růstu, který vede ke škodlivým květům řas.[15] Totéž nelze říci o měkkýších sklizených a konzumovaných z těchto oblastí květu řas. Brevetoxiny uvolňované K. brevis lze nalézt v mase měkkýšů během Florida Red Tides, potenciálně způsobující stav známý jako Neurotoxická otrava měkkýšů (NSP) u lidí. Ačkoli nedošlo k žádným zaznamenaným úmrtím lidí z NSP, otrava má za následek nevolnost, zvracení a řadu neurologických příznaků.[17] Kromě NSP jsou účinky na lidské zdraví během Florida Red Tide považovány za omezené na podráždění dýchacích cest a očí u vnímavých osob na vodě nebo v blízkosti pobřeží oblastí zasažených červeným přílivem a podráždění pokožky přímo vystavené Floridě Vody červeného přílivu. Osoby s již existujícím respiračním onemocněním, jako je astma, emfyzém nebo CHOPN, mohou být náchylnější k poškození dráždením dýchacích cest způsobeným K. brevis a může být doporučeno, aby zůstali mimo pobřežní oblasti během období Florida Red Tide.[15]

Nekontrolované hromadné výbuchy K. brevis populace vedoucí k Florida Red Tide má také významný finanční dopad na postižené pobřežní oblasti. Primární zdroj generování příjmů v mnoha komunitách postižených K. brevis červené přílivy je cestovní ruch. Během období přílivu a odlivu se tento důležitý zdroj příjmů často ztrácí u zasažených pobřežních komunit na Floridě, často v řádu desítek milionů dolarů.[18]

Tento konkrétní protist je známo, že je škodlivé pro člověka, velké ryby a jiné mořské savce. Bylo zjištěno, že přežití skleractinian korál je negativně ovlivněn brevetoxinem. Scleractinian coral vykazuje sníženou rychlost dýchání, když je vysoká koncentrace K. brevis.[3]

Detekce a monitorování

Tradiční metody detekce K. brevis jsou založeny na mikroskopii nebo pigmentové analýze. Ty jsou časově náročné a pro identifikaci obvykle vyžadují zkušeného mikroskopa.[19] Identifikace založená na kultivaci je extrémně obtížná a může trvat několik měsíců.

Tradiční metody detekce a sledování K. brevis kvete z terénních měření je pracovně náročné a trpí praktickými omezeními při dosahování detekce nebo monitorování v reálném čase. „Brevebuster“ je nástroj schopný nasazení, který lze nasadit na automatizovaná podvodní plavidla nebo na stacionární platformy, které mohou opticky detekovat přílivy Floridy.[6] Molekulární v reálném čase PCR přístup založený na citlivých a přesných detekcích K. brevis Proto byly vyvinuty buňky v mořském prostředí.[20] Pro detekci byl vyvinut test amplifikace na bázi sekvence nukleové kyseliny v reálném čase (NASBA) rbcL mRNA z K. brevis. NASBA je citlivý, rychlý a efektivní a lze jej použít jako další nebo alternativní metodu detekce a kvantifikace K. brevis v mořském prostředí.[21]

Další technika pro detekci K. brevis je vícevlnová spektroskopie, která využívá modelové vyšetření UV-vis spekter.[22] Byly také vyvinuty metody detekce pomocí satelitní spektroskopie.[23][24] Satelitní snímky z oceánského barevného senzoru se středním rozlišením (MERIS) a spektrálního zobrazovacího spektra se středním rozlišením (MODIS) identifikují K. brevis využitím jeho fluorescence chlorofylu a charakteristik nízkého zpětného rozptylu.[25][26][27] Kromě metod detekce buněk K. brevispro detekci brevetoxinu u měkkýšů byly vyvinuty enzymově vázaný imunosorbentní test (ELISA) a kapalinová chromatografie s hmotnostní spektrometrií (LCMS),[6][28] jsou citlivější než standardní biologická zkouška na myších a od roku 2008 byly z regulačního hlediska považovány za Interstate Shellfish Sanitation Conference.

Reference

  1. ^ A b Magaña, Hugo A .; Contreras, Cindy; Villareal, Tracy A. (srpen 2003). "Historické hodnocení Karenia brevis v západním Mexickém zálivu". Škodlivé řasy. 2 (3): 163–171. CiteSeerX  10.1.1.173.1789. doi:10.1016 / s1568-9883 (03) 00026-x. ISSN  1568-9883.
  2. ^ A b C „O Florida Red Tides“. myfwc.com. Citováno 22. října 2018.
  3. ^ A b Ross, Cliff; Ritson-Williams, Raphael; Pierce, Richard; Bullington, J. Bradley; Henry, Michael; Paul, Valerie J. (únor 2010). „Účinky Florida Red Tide Dinoflagellate, Karenia brevis, o oxidačním stresu a proměně larev korálů Porites astreoides". Škodlivé řasy. 9 (2): 173–9. doi:10.1016 / j.hal.2009.09.001.
  4. ^ „Bay Soundings“. baysoundings.com.
  5. ^ "Red Tide K. Reikowski BIO 203". bioweb.uwlax.edu. Citováno 24. října 2018.
  6. ^ A b C Lopez CB, Dortch Q, Jewett EB, Garrison D (2008). Vědecké posouzení květů škodlivých pro mořské řasy. Meziagenturní pracovní skupina pro škodlivé květy řas, hypoxii a lidské zdraví smíšeného podvýboru pro oceánskou vědu a technologii. Washington DC.
  7. ^ Brand, Larry E .; Compton, Angela (únor 2007). „Dlouhodobý nárůst hojnosti Karenia brevis podél jihozápadního pobřeží Floridy“. Škodlivé řasy. 6 (2): 232–252. doi:10.1016 / j.hal.2006.08.005. ISSN  1568-9883. PMC  2330169. PMID  18437245.
  8. ^ Steidinger, K. A .; Ingle, R. M. (leden 1972). „Postřehy z roku 1971 Summer Red Tide v Tampa Bay na Floridě“. Environmentální dopisy. 3 (4): 271–278. doi:10.1080/00139307209435473. ISSN  0013-9300. PMID  4627989.
  9. ^ Magana, Hugo; Villareal, Tracy (1. března 2006). „Vliv faktorů prostředí na rychlost růstu Karenia brevis (Davis) G. Hansena a Moestrupa“. Škodlivé řasy. 5 (2): 192–198. doi:10.1016 / j.hal.2005.07.003.
  10. ^ A b C Vargo, Gabriel A. (1. března 2009). „Stručné shrnutí fyziologie a ekologie Karenia brevis Davis (G. Hansen a Moestrup comb. Nov.) Způsobí příliv a odliv na západním Floridském šelfu a hypotézy o jejich zahájení, růstu, údržbě a ukončení“. Škodlivé řasy. 8 (4): 573–584. doi:10.1016 / j.hal.2008.11.002. ISSN  1568-9883.
  11. ^ Geesey, M. E. a P. A. Tester. 1993. Gymnodinium breveGymnodinium breve: všudypřítomný ve vodách Mexického zálivu, s. 1993 251-256. In T. J. S. Smayda a Shimizu (ed.), Toxic phytoplankton blooms in the sea: Proceedings of the Fifth International Conference on Toxic Marine Phytoplankton. Elsevier Science Publishing, Inc., New York, NY
  12. ^ Kamykowski, D .; Milligan, E. J .; Reed, R. E. (1998). „Vztahy mezi geotaxí / fototaxí a vertikální migrací v autotrofních dinoflagelátech“. J. Plankton Res. 20 (9): 1781–1796. doi:10.1093 / plankt / 20.9.1781.
  13. ^ Steidinger, K. A .; Joyce Jr., E. A. (1973). "Florida red prílivy". State Fla. Dep. Nat. Resour. Educat. Ser. 17: 1–26.
  14. ^ Haywood, Allison J .; Steidinger, Karen A .; Truby, Earnest W .; Bergquist, Patricia R .; Bergquist, Peter L .; Adamson, Janet; Mackenzie, Lincoln (23. ledna 2004). „Srovnávací morfologie a molekulární fylogenetická analýza tří nových druhů rodu Karenia (Dinophyceae) z Nového Zélandu1“. Journal of Phycology. 40 (1): 165–179. doi:10.1111 / j.0022-3646.2004.02-149.x. ISSN  0022-3646.
  15. ^ A b C Hoagland, Porter; Jin, Di; Řepa, Andrew; Kirkpatrick, Barbara; Reich, Andrew; Ullmann, Steve; Fleming, Lora E .; Kirkpatrick, Gary (červenec 2014). „Účinky květů Florida Red Tide (FRT) na lidské zdraví: Rozšířená analýza“. Environment International. 68: 144–153. doi:10.1016 / j.envint.2014.03.016. hdl:1912/6802. ISSN  0160-4120. PMID  24727069.
  16. ^ Anderson, Donald M. (srpen 1997). "Vrácení škodlivého červeného přílivu". Příroda. 388 (6642): 513–514. Bibcode:1997 Natur.388..513A. doi:10.1038/41415. ISSN  0028-0836.
  17. ^ Reich, Andrew; Lazensky, Rebecca; Faris, Jeremy; Fleming, Lora E .; Kirkpatrick, Barbara; Watkins, Sharon; Ullmann, Steve; Kohler, Kate; Hoagland, Porter (březen 2015). „Posouzení dopadu uzavření oblastí těžby měkkýšů na výskyt neurotoxické otravy měkkýšů (NSP) během kvetení červeného přílivu (Karenia brevis)“. Škodlivé řasy. 43: 13–19. doi:10.1016 / j.hal.2014.12.003. ISSN  1568-9883.
  18. ^ Larkin, Sherry L .; Adams, Charles M. (27. srpna 2007). „Škodlivé řasy a pobřežní podnikání: ekonomické důsledky na Floridě“. Společnost a přírodní zdroje. 20 (9): 849–859. CiteSeerX  10.1.1.513.4469. doi:10.1080/08941920601171683. ISSN  0894-1920.
  19. ^ Millie, D. F .; Schofield, O. M .; Kirkpatrick, G. J .; Hohnsen, G .; Tester, P. A .; Vinyard, B. T. (1997). „Detekce škodlivých květů řas pomocí fotopigmentů a absorpčních podpisů: případová studie dinoflagelátu červeného přílivu na Floridě, Gymnodinium breve.. Limnol. Oceanogr. 42 (5part2): 1240–1251. doi:10.4319 / lo.1997.42.5_part_2.1240.
  20. ^ Gray, M .; B. Wawrik; E. Caspar & J.H. Paul (2003). „Molekulární detekce a kvantifikace rudého přílivu Dinoflagellate Karenia brevis v mořském prostředí“. Aplikovaná a environmentální mikrobiologie. 69 (9): 5726–5730. doi:10.1128 / AEM.69.9.5726-5730.2003. PMC  194946. PMID  12957971.
  21. ^ Casper, Erica T .; Paul, John H .; Smith, Matthew C .; Gray, Michael (1. srpna 2004). „Detekce a kvantifikace rudého přílivu Dinoflagellate Karenia brevis zesílením na základě sekvence nukleových kyselin v reálném čase“. Appl. Environ. Microbiol. 70 (8): 4727–4732. doi:10.1128 / AEM.70.8.4727-4732.2004. ISSN  0099-2240. PMC  492458. PMID  15294808.
  22. ^ Spear, H. Adam, K. Daly, D. Huffman a L. Garcia-Rubio. 2009. Pokrok ve vývoji nové metody detekce škodlivých druhů květů řas, Karenia brevis, prostřednictvím vícevlnové spektroskopie. ŠKODLIVÁ ŘASA. 8: 189–195.
  23. ^ Hu, C. a kol. (2005) Detekce a sledování červeného přílivu pomocí fluorescenčních dat MODIS: Regionální příklad v pobřežních vodách SW na Floridě, Vzdálený průzkum prostředí 97 (2005) 311–321 http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.115.4645&rep=rep1&type=pdf
  24. ^ Carvalho, G. a kol. (2007) Detekce „červených přílivů“ Floridy ze snímků SeaWiFS a MODIS, Anais XIII Simposio Brasileiro de Sensoriamento Remoto, 21. – 26. Dubna 2007 http://marte.dpi.inpe.br/col/dpi.inpe.br/sbsr@80/2006/11.07.00.35/doc/4581-4588.pdf
  25. ^ Amin, Ruhul; Zhou, Jing; Gilerson, Alex; Gross, Barry; Moshary, Fred; Ahmed, Samir (25. května 2009). "Nové optické techniky pro detekci a klasifikaci toxických dinoflagelátových květů Karenia brevis pomocí satelitních snímků". Optika Express. 17 (11): 9126–9144. Bibcode:2009Oexpr..17.9126A. doi:10.1364 / OE.17.009126. ISSN  1094-4087. PMID  19466162.
  26. ^ Cannizzaro, Jennifer P .; Hu, Chuanmin; Angličtina, David C .; Carder, Kendall L .; Heil, Cynthia A .; Müller-Karger, Frank E. (září 2009). „Detection of Karenia brevis blooms on the west Florida police using in situ backscattering and fluorescence data“. Škodlivé řasy. 8 (6): 898–909. doi:10.1016 / j.hal.2009.05.001. ISSN  1568-9883.
  27. ^ Soto, Inia M .; Cannizzaro, Jennifer; Muller-Karger, Frank E .; Hu, Chuanmin; Wolny, Jennifer; Goldgof, Dmitry (prosinec 2015). "Hodnocení a optimalizace technik dálkového průzkumu pro detekci květů Karenia brevis na šelfu na západní Floridě". Dálkový průzkum prostředí. 170: 239–254. Bibcode:2015RSEnv.170..239S. doi:10.1016 / j.rse.2015.09.026. ISSN  0034-4257.
  28. ^ al., Dickey RW, et (2004). „Multi-laboratorní studie pěti metod pro stanovení brevetoxinů v extraktech tkáně měkkýšů“. Harmful Algae 2002: Proceedings of the XTH International Conference on Harmful Algae, St. Pete Beach, Florida, USA, 21. – 25. Října 2002. Mezinárodní konference o škodlivých řasách (10. ročník: 2002: St. Pete Beach, Florida). 10: 300–302. PMC  4591916. PMID  26436143.

Glibert, P.M .; Burkholder, J.M. (22. května 2014). Složité vztahy mezi nárůstem oplodnění Země, pobřežní eutrofizací a množením škodlivých květů řas. Ekologické studie. 189. str. 341–354. doi:10.1007/978-3-540-32210-8_26. ISBN  978-3-540-32209-2.

Další čtení

externí odkazy