martedì 26 Gennaio 2021

Fioriture tossiche

un'immagine dell'acqua rossa del lago di Albano

Correva l’anno 1672 quando il mercante-naturalista inglese Christopher Kirkby pubblicava un articolo sul giornale scientifico Phylosophycal transactions of the Royal society nel quale riportava un singolare fenomeno. In occasione di un suo viaggio, il gentiluomo aveva osservato la superficie del lago Tucholskie (nei pressi di Danzica, nell’attuale Polonia) colorarsi di un verde brillante tendente al giallo per via di una “infiorescenza filamentosa” e gli animali domestici che vi si abbeveravano morire avvelenati. Quella di Kirkby è ritenuta la prima testimonianza scientifica di un Harmful algal bloom (Hab), o fioritura algale potenzialmente dannosa per l’uomo o le attività umane. Oggi gli Hab sono una minaccia globale che evidenze scientifiche sempre più spesso mettono in relazione ai cambiamenti ambientali, come l’aumento della temperatura delle acque, che può accelerare il metabolismo cellulare, stimolare la fotosintesi e quindi la riproduzione algale. Inoltre, il cambiamento climatico sta intensificando le precipitazioni atmosferiche, determinando così il maggiore accumulo nei fiumi di sostanze minerali dilavate dai suoli e quindi riversate nei bacini acquatici. Di questo surplus di “nutrienti” si avvantaggiano soprattutto le alghe unicellulari, come quelle del citato lago Tucholskie.

Le alghe unicellulari, o microalghe, attraverso la fotosintesi producono ossigeno e carbonio organico. Negli ambienti acquatici fanno parte del plancton (vivono sospese nella colonna d’acqua), del benthos (aderiscono al fondo) e rappresentano un’importante componente delle reti alimentari. Alle volte, però, quando il loro numero aumenta in maniera massiccia in periodi di tempo molto brevi, le microalghe possono provocare danni agli altri esseri viventi, soprattutto all’interno di ambienti dove l’acqua ristagna. Come? Per esempio intasando le branchie dei pesci e provocandone la morte, oppure stimolando l’aumento di batteri, che consumano l’ossigeno disponibile, indispensabile agli altri esseri viventi. Inoltre, alcune microalghe producono tossine che possono provocare danni fisiologici o addirittura morte per avvelenamento negli altri organismi. Sappiamo tutto ciò perché i ricercatori che si occupano di ecotossicologia sono in grado di allevare in laboratorio ceppi tossici e, collaborando con i chimici, possono caratterizzare le tossine prodotte dalle diverse specie e definire le loro proprietà biochimiche, che poi sono testate da medici per valutarne l’effetto sulla salute animale e umana. Poiché le microalghe sono alla base della piramide alimentare acquatica, le loro tossine possono bioaccumularsi nei tessuti degli animali a ogni passaggio di bocca in bocca: per esempio dai microcrostacei ai pesci e da questi ai mammiferi, uomo compreso.

Condizioni simili a quelle su indicate (alta temperatura, gran disponibilità di nutrienti minerali all’interno di un ambiente con scarso ricambio d’acqua, rapporti alimentari molto stretti) potrebbero essere state le cause principali della “tempesta ecologica perfetta” scatenatasi in un golfo della Patagonia durante l’El Niño del 2015, dove un evento Hab avrebbe ucciso ben 343 balene, contaminando il nutrimento di queste ultime. Le microalghe tossiche, trasportate tanto dagli uccelli migratori quanto dalle acque di zavorra delle nostre navi, possono arrivare in ogni specchio d’acqua. Per quanto riguarda le acque dolci, pochi anni fa una grossa e inattesa, poiché inedita, “fioritura” del cianobatterio tossico Planktothrix rubescens ha colorato di rosso il lago di Occhito, un bacino idrico artificiale lungo il corso del fiume Fortore, di servizio all’Acquedotto Pugliese. Durante quella “invasione biologica”, l’immissione d’acqua dall’Occhito nella rete idrica è stata interrotta, con notevoli disagi.

Per quanto riguarda l’ambiente marino, nella sola Campania negli ultimi 15 anni sono state segnalate una cinquantina di specie di microalghe associate a importanti eventi Hab in altre regioni del pianeta. Queste microalghe mettono a rischio la salubrità dei molluschi che se ne nutrono filtrando l’acqua, per questo gli animali allevati in mare sono periodicamente analizzati. Alcune microalghe del genere marino Ostreopsis formano inoltre una sorta di densa “pellicola” su alghe più grandi, soprattutto d’estate: questi “biofilm” producono grandi quantità di tossine volatili, che possono provocare problemi respiratori a chi ne viene a contatto.

Ma come fanno le microalghe a crescere così tanto da essere pericolose per l’ambiente e per l’uomo? Non l’abbiamo ancora pienamente capito. Se da una parte fattori ambientali come temperatura e sostanze minerali stimolano la loro crescita, dall’altra non spiegano l’intensificarsi di fioriture soltanto di poche specie, che rappresentano una piccola parte della biodiversità microalgale. In questo contesto, gli Hab potrebbero essere scatenati soprattutto dalla capacità delle microalghe stesse di reagire al mutare delle condizioni ambientali, e ciò dipende principalmente dal patrimonio genetico di questi organismi.

Le microalghe sono microbi e si riproducono per clonazione, un processo che produce mutazioni genetiche e fa sì che una specie sia costituita da una “nuvola” di linee genetiche tutte più o meno equamente rappresentate. Questo processo di “produzione di biodiversità” non è però uguale in tutte le specie microbiche: alcune specie sono più “biodiverse” di altre. Nei batteri patogeni, per esempio, è stato visto che maggiore è la capacità di diversificarsi da parte di una specie, maggiore è la probabilità di generare per mutazione genetica un “super-ceppo”, ovvero una singola linea genetica capace di riprodursi molto rapidamente all’interno di un organismo ospite, scatenando un’epidemia. Studi recenti hanno evidenziato che alcune microalghe tossiche possono produrre nell’ambiente epidemie simili a quelle che i batteri provocano nei loro ospiti. Proprio in Italia, studiando la diversità genetica delle cellule che si sono prodotte durante alcune fioriture algali (dai cianobatteri che popolano i laghi subalpini alle diatomee presenti nel golfo di Napoli), si è visto che possono comparire delle linee genetiche “dominanti” a livello locale che soppiantano tutte le altre e possono diffondersi con estrema rapidità nell’ambiente.

Queste osservazioni aprono nuovi scenari nella ricerca sugli Hab e rendono più ardua la previsione di questi fenomeni partendo dalle sole condizioni ambientali. Data la potenziale pericolosità delle microalghe tossiche, è sempre più necessario consolidare il nostro sistema di monotoraggio, in gran parte supportato dagli osservatori inseriti nella Rete delle ricerche ecologiche di lungo termine (Lter). Questa include un gran numero di siti acquatici, rappresentativi di acque interne (laghi), ambienti di transizione (lagune costiere) e litorali marini, dove le microalghe sono campionate e identificate a cadenza periodica.

Domemico D’Alelio – dipartimento di Ecologia marina integrata
Stazione zoologica “Anton Dohrn”, Napoli

Domenico D'Alelio
Ecologo acquatico, ricercatore alla Stazione Zoologica Anton Dohrn di Napoli e vice presidente dell'Associazione italiana di oceanologia e limnologia

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