最初は逆説的に思えます。ある研究では、リンを減らすと最終的には水域をさらに汚染する可能性があることが示されています。したがって、この肥料を選択的に削減すると、特に有毒な藍藻に成長上の利点が与えられ、湖に危険な毒素が豊富になります。この影響に対抗するには、同時に水域への窒素投入量も減らす必要があると研究者らは説明する。彼らによれば、そのため内陸水の管理の再考が求められているという。
遊泳禁止！湖で藍藻が増えすぎると、人や動物に危険が及ぶため、当局が介入しなければならなくなる。この生物はシアノバクテリアとしても知られ、肝臓に損傷を与える発がん性の毒素を生成し、湖に蓄積します。入浴者はこれらの物質を重大な量で摂取する可能性があり、汚染された水は犬にとっても大きな危険をもたらすため、ドイツの一部の海域では夏に入浴が禁止されています。北米でも夏の藻類の発生の影響を受けており、そこではさらに深刻な影響が生じています。2014年8月、米国オハイオ州の50万人が3日間、飲料水や洗濯に水道水を使用することが許可されませんでした。藍藻類のミクロシスティスは、強力な毒ミクロシスチンで近くのエリー湖を汚染しました。
アオコの発生はどのようにして抑えられるのでしょうか?
人間に対する直接的な危険に加えて、アオコの異常発生は水生生態系に深刻な被害を与える可能性もあります。そのため、問題の根本を取り除くための措置がすでに多くの場所で講じられています。焦点は、農業からの投入物による水域の過剰施肥にありました。具体的には、植物の栄養素であるリンが高濃度に含まれると、シアノバクテリアが爆発的に増殖すると以前は考えられていました。したがって、この物質を特に水域から遠ざけるためにかなりの努力が払われてきました。 「水中のリンが減れば藍藻の量が減り、したがって毒の量も減ります。これが水管理の簡単な公式でした」とベルリン工科大学のフェルディ・ヘルウィガー氏は言う。
しかし、自然界のプロセスは、当初の見た目よりもはるかに複雑であることがよくあります。そのため、ヘルウィガー氏と彼の国際共同研究者らは、ラン藻の発生におけるリンやその他の要因の役割を詳しく調べている。彼らは、コンピューター シミュレーションのモデル生物として藍藻類のミクロシスティスを使用し、モデル水域としてエリー湖を使用しました。このデータ ベースは、シアノバクテリアの生物学とその発生プロセスに関する広範な情報のコレクションを形成しました。
研究者らが指摘しているように、この毒は光合成微生物にとって特別な役割を果たしている。「ミクロシスチンは人間や動物にとって強力な毒ですが、シアノバクテリアにとっては大きな利点があります」とヘルウィガー氏は説明する。それは、特に光合成の副産物である攻撃的な過酸化水素（H2O2）からそれらの酵素を保護できるためです。しかし、ミクロシスチンの生成にはかなりの幅があると研究者らは報告している。この物質を大量に生成するシアノバクテリア株もあれば、ミクロシスチンをほとんどまたはまったく使用しないシアノバクテリア株もある。
窒素入力も削減する必要がある
まさに細菌株間の多様性こそが、栄養素の利用可能性に関連する重要な要素である、と科学者たちは説明する。彼らのモデルシミュレーションによると、リンの供給量が減少すると、実際にはシアノバクテリア全体の数が減少しますが、株の組成は特に問題のあるものに有利に変化します。 「藍藻類の数が減れば、他の栄養素をめぐって競合する必要も減りますが、その中で最も重要なのは窒素ですが、これも限られた量しか入手できません。そして窒素は、ミクロシスチン分子の重要な構成要素です」とヘルウィガー氏は説明します。これは、ミクロシスチンを多く産生する細菌株には比較的好ましい発育条件が与えられ、不釣り合いに蔓延する可能性があることを意味します。
科学者のシミュレーションによれば、この効果は重大である。リンの減少により、毒を生成するラン藻が非常に多くなり、全体的な総バイオマスが減少したにもかかわらず、最終的に有毒物質の量が増加する。 「この発見は水管理の転換点を意味するかもしれません」とヘルウィガー氏は言う。 「藍藻類からの毒素を減らしたければ、湖へのリンの投入量を減らすだけでなく、農業で肥料としても大量に使用される窒素も減らす必要がある。」
これは現在、水域の健全性を維持したり浄化したりするプログラムに重大な課題をもたらす可能性があると科学者らは述べている。しかし、彼らによれば、これまでの結果は藍藻類のミクロシスティスとエリー湖に関するものであったため、その関連性は今後さらに詳しく調査されるべきであるという。しかし、異なる毒素を持つ他の種も水中で問題を引き起こす可能性があります。 「私たちの出版の結果として、他の多くの研究グループが私たちの方法に注目し、それを再現し、ラン藻の成長の他の事例に適用してくれることを願っています」とヘルウィガー氏は言う。
出典: ベルリン工科大学、専門記事: Science、doi: 10.1126/science.abm6791
