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Alghe blu-verdi: ogni lago è unico
3 aprile 2025
I cianobatteri, noti anche come alghe blu-verdi, possono diffondersi in modo esplosivo nei laghi durante i mesi più caldi dell'anno. Tra le numerose specie di cianobatteri, ve ne sono anche alcune che producono tossine. In caso di fioritura algale tossica, le autorità devono essere in grado di adottare rapidamente misure di protezione, come il divieto di balneazione. A questo scopo sono utili i programmi di monitoraggio che misurano le biomolecole prodotte dai cianobatteri, tradizionalmente pigmenti come la clorofilla, e che indicano la crescita delle pericolose alghe blu.
I ricercatori dell'istituto di ricerca acquatica Eawag hanno ora dimostrato in uno studio che nel caso del lago Greifensee, tuttavia, questi pigmenti hanno uno scarso potere predittivo, così come altre molecole indicatrici proposte dall'OMS. I ricercatori hanno invece individuato quattro dell'intero cocktail di biomolecole prodotte dai cianobatteri che possono essere utilizzate per tracciare in modo specifico lo sviluppo di una fioritura tossica - per il lago Greifensee. Questo perché esistono notevoli differenze tra i singoli laghi, legate alle proprietà fisiche ed ecologiche dei laghi, ma anche ai cianobatteri che vi predominano.
Pesca in un cocktail di veleno
"Nel lago Erie in Nord America, ad esempio, dove si verificano regolarmente fioriture tossiche, la clorofilla funziona in modo eccellente come indicatore, a patto che i cianobatteri siano i principali responsabili della clorofilla e che nessun'altra alga influisca sul segnale - purtroppo, questo non è così facile nel nostro Greifensee", sottolinea la chimica ambientale Elisabeth Janssen. "Non esiste quindi una soluzione unica per tutti, ma è consigliabile esaminare ogni lago separatamente", aggiunge la dottoranda e prima autrice dell'articolo Xuejian Wang.
L'ampio progetto Sinergia tra chimici, ecologi e microbiologi dell'Eawag fornisce ora ampie prove di questa osservazione, che non dovrebbe essere sconosciuta agli esperti del settore. Lo studio recentemente pubblicato documenta le fluttuazioni annuali di un gran numero di biomolecole prodotte dai cianobatteri su un periodo più lungo (cinque anni) rispetto a qualsiasi altra pubblicazione precedente. Tra il 2019 e il 2023 sono stati analizzati 850 campioni del lago Greifen e sono state rilevate regolarmente 35 biomolecole.
Collegando la presenza di varie molecole al verificarsi di fioriture tossiche, i ricercatori sono stati in grado di dimostrare chiaramente che i pigmenti del lago Greifen non sono adatti a tracciare in modo specifico le fioriture algali tossiche. Il team dell'Eawag ha effettuato un confronto preciso tra le biomolecole presenti nel lago Greifen e nei cianobatteri isolati dal lago. È emerso che ci sono biomolecole che sarebbero state adatte come indicatori in alcuni anni, ma non in altri, a seconda della dinamica delle varie specie di cianobatteri nel lago, che può cambiare in qualche modo non solo nel corso dell'anno, ma anche di anno in anno.
Metodo affidabile
Alla fine sono state selezionate quattro biomolecole in grado di mappare le fluttuazioni di vari cianobatteri nel lago Greifensee. Tra queste, un rappresentante delle microcistine tossiche, che possono verificarsi anche in fioriture di cianobatteri Planktothrix in altri laghi svizzeri. Le altre tre molecole indicatrici indicano vari cianobatteri del genere Microcystis. Sebbene non tutte le molecole indicatrici siano sostanze tossiche, la loro presenza indica la presenza di cianobatteri tossici, anche prima che le tossine vere e proprie, ad esempio le microcistine, siano misurabili.
Janssen è convinto che queste quattro sostanze siano un buon elenco di indicatori per il lago Greifen. "Non è necessario misurare tutte le biomolecole possibili, si può semplificare il lavoro. In futuro, potrebbe essere interessante per le autorità monitorare solo sostanze selezionate per ogni lago. Ma bisogna sapere quali indicatori sono rilevanti per quale lago", afferma il ricercatore.
Vari cianobatteri: Planktothrix, Microcystis, Merismopedia, Anabeana (da sinistra. Foto: Eawag)
I ricercatori raccomandano inoltre di non affidarsi solo alla misurazione delle biomolecole, ma - come già avviene in alcuni casi - di combinare queste misure con la misurazione della conta delle cellule batteriche per determinare il numero di batteri per litro d'acqua e con un metodo per identificare la specie predominante, come ad esempio un marcatore genico. Insieme alle sostanze indicatrici, questo fornisce indicazioni solide per capire se e quando è imminente una fioritura algale tossica. Il team vuole anche comprendere meglio l'influenza della comunità marina di altri organismi planctonici e la competizione tra i cianobatteri stessi sullo sviluppo di fioriture tossiche.
Ora ci si concentra anche su campioni vicini alla costa
Janssen sottolinea che nessuno dei campioni analizzati con la spettrometria di massa conteneva una concentrazione di tossine superiore ai valori limite dell'Organizzazione Mondiale della Sanità. È probabile che la situazione sia diversa per i campioni provenienti dalla zona costiera. I cianobatteri che crescono sul fondo del lago e arrivano in superficie, i cosiddetti cianobatteri bentonici, producono tossine diverse da quelle presenti nelle acque aperte. Tuttavia, questi cianobatteri bentonici possono rappresentare un pericolo acuto locale e temporaneo per l'uomo e gli animali, per cui la balneazione è sconsigliata. Il team di ricerca dell'Eawag si sta quindi occupando anche di questo problema e nel 2025 campionerà per la prima volta il lago Greifensee alla ricerca di cianobatteri bentonici.
Cosa sono le alghe blu-verdi?
Non sono alghe, ma batteri. Il nome deriva dal fatto che i pigmenti dei cianobatteri presenti in dense fioriture fanno apparire l'acqua di colore verde, verde-blu e verde-bruno e storicamente sono stati erroneamente associati alle alghe. Sono tra gli organismi viventi più antichi della Terra e traggono la loro energia dalla fotosintesi. Producono innumerevoli sostanze bioattive, di cui solo una parte è nota. Alcune di queste sostanze sono chiaramente tossiche, ad esempio come neurotossine o tossine epatiche. Se i mammiferi entrano in contatto con esse, la situazione può essere critica. Si tratta di un problema particolare nelle acque stagnanti, dai piccoli stagni in cui si abbevera il bestiame ai laghi in cui si bagnano i cani o gli esseri umani. Il motivo per cui i batteri producono le tossine non è ancora del tutto chiaro. Poiché spesso non vengono rilasciate nell'ambiente, ma rimangono all'interno delle cellule, si presume che non siano solo sostanze di difesa, ma che svolgano anche un ruolo speciale nel metabolismo dei batteri. Vedi anche FAQ Cianobatteri / alghe blu-verdi
Immagine di copertina: la ricercatrice Elisabeth Janssen preleva campioni sul lago Greifensee (Foto: Consiglio del Politecnico, Daniel Kellenberger).