Zagrożenia wywoływane

przez organizmy żyjące

w wodzie

Wykład hydrobiologia IV

Posmak wody

• Wiele organizmów żyjących w wodzie

powoduje pogarszanie jej właściwości
organoleptycznych, co określane jest
jako „posmak wody”. Woda może
posiadać różny smak, odczyn i
zapach. Różnice te są wywołane
obecnością różnych organizmów
bytujących w tym środowisku.

Bakterie

• Odpowiedzialne są za nadawanie wodzie

nieprzyjemnego zapachu określanego
jako mulisty, stęchły, ziemisty, pleśniowy.
Głównie odpowiedzialne za to są
promieniowce a w zasadniczo
wydzielane przez nie związki chemiczne:

• geosmina o wzorze sumarycznym

C

11

H

24

O

• MIB (2-metylo-izoborneol) o wzorze

sumarycznym C

11

H

20

O.

Bakterie

• Geosmina nadaje wodzie zapach ziemi

a MIB zapach pleśni. Ich powstawanie
uzależnione jest od rodzaju
rozkładanych związków organicznych,
dlatego zapach wody nie będzie
zależny od liczebności promieniowców
w wodzie i osadach dennych ale od
rodzaj i ilości rozkładanych substancji
organicznych.

Sinice i glony

• Po raz pierwszy notatki o

nieprzyjemnym zapachu wody zrobiono

1855. Dotyczyły one wód Bostonu,

które zapachem przypominały ogórki.

Zagadkę tę wyjaśniono w roku 1891,

kiedy to ów zapach powiązano z

glonem Synura uvella, która wydziela

związek o nazwie trans-2,cis-6-

nonadienal) wyodrębniony w drugiej

połowie XX wieku.

Sinice i glony

• Sinice i glony mogą nadawać wodzie

różnorodny zapach, począwszy od

aromatycznego np.. Fiołkowego (kryptofity,

złotowiciowce, okrzemki) poprzez trawiasty

(sinice, zielenice) aż po rybny (bruzdnice,

złotowiciowce, okrzemki, zielenice).

• Intensywność zapachu wody jest

uzależniona od liczebności organizmu w

wodzie

• Ten sam gatunek może nadawać wodzie

różny zapach, w zależności od jego

liczebności.

• Liczebność przy której zaczyna być

wyczuwany zapach, określamy mianem

koncentracji krytycznej.

Podział związków zapachowych

wydzielanych przez sinice i

glony

• Juttner wydzielił dwie grupy związków

w zależności od miejsca powstawania i
są to:
- związki syntetyzowane w czasie
normalnego rozwoju organizmów i
odkładane w komórkach lub
wydzielane przeżyciowo
- związki pozakomórkowe, powstające
po zniszczeniu komórek

Związki wydzielane

przeżyciowo

• Terpeny – najważniejsza grupa związków.

Należą do niej geosmina i MIB.

Produkowane przez sinice i promieniowce.

Nie stwierdzono ich u glonów.

• Inne związki terpenowe nadaje wodzie

aromatyczny zapach, określany jako roślinny.

• Terpeny jednopierścieniowe to limonen i

myrcen wykryty u zielenic.

• Ze związków nieterpenowych wydzielanych

przez sinice i glony należy wymienić:

alkohole, estry i organiczne połączenia siarki

nadające drażniący zapach wodzie.

Biokonwersja

• Biokonwersja to przemiany biologiczne związków

wydzielanych przez jedne organizmy a drugie

organizmy wykorzystujących je w swoich

procesach metabolicznych.

• Przemiany te mogą zachodzić z różna szybkością.
• Najszybszej redukcji ulegają aldehydy i ketony

(zapach bezwonny) a powstają inne związki o

nieprzyjemnej woni.

• Biokonwersji ulega także geosmina i MIB. Czas

trwania biodegradacji tych związków trwa około

2 dni. W przypadku geosminy za ten proces

odpowiadają bakterie z rodzaj Bacillus a w

przypadku MIB bakterie z rodzaju Pseudomonas i

Flavobacterium oraz drożdże Candida.

Związki zapachowe

uwalniane w reakcjach

pozakomórkowych

• Należą tu związki o małej masie cząsteczkowej,

powstają w wyniku działania enzymów
(oksygenaz) na kwasy tłuszczowe i karotenoidy.

• Enzymy te są nieaktywne lub bardzo słabo

aktywne wewnątrz komórki.

• Uaktywnienie odbywa się dopiero po wydostaniu

się ich na zewnątrz (mechaniczne uszkodzenie
ściany, obumarcie komórek, wysuszenie).

• W wyniku ich działalności powstają

węglowodory alifatyczne, aldehydy, ketony,
alkohole nadając wodzie nieprzyjemny zapach.

Związki zapachowe

uwalniane w reakcjach

pozakomórkowych

• Związki powstające w wyniku działań oksygenza

ulegają dalszym przemianą i tak np.. niektóre
pochodne karotenów oprócz swych właściwości
zapachowych są biologicznie czynnymi
substancjami.

• Przykładem takiej substancji jest metyloheptenon,

który wpływa negatywnie na wzrost bakterii (jest
ich inhibitorem) oraz hamuje biosynteze karotenu
u innych sinic. Zjawisko to wytłumaczyło dlaczego
w szczytowym okresie zakwitu sinic stwierdza się
najmniejszą liczbę bakterii oraz to że zakwit jest
zdominowany przez jeden gatunek sinic.

Rodzaje toksyn

• Toksyny sinicowe dzielimy na dwie

grupy związków:

• Cytotoksyny
• Biotoksyny wśród których

wyróżniamy: neurotoksyny i
hepatotoksyny

Cytotoksyny

• Związki z tej grupy nie wykazują

toksyczności wobec ludzi i zwierząt

ale są letalne dla glonów, grzybów i

bakterii oraz dla komórek ssaków.

• Do grupy tej należą enzymy,

antybiotyki, czynniki antyrakowe.

• Tego typu związki wydziela np.

bruzdnica Amphidinium spp. i sinica

Scytonema.

Biotoksyny

• Związki tego typu są silnie

toksyczne wobec ludzi i zwierząt.
W wielu przypadkach powodują
śmierć organizmu.

Biotoksyny - neurotoksyny

• Neurotoksyny oddziaływują na układ

nerwowy, powodując zaburzenia w

przewodzeniu impulsów nerwowych.

• Przykładem neurotoksyn są następujące

związki:

• Anatoksyna-a – produkowana przez sinicę

Anabaena flos-aquae, Oscillatoria sensu

lato. Powoduje nieustanne pobudzenie

mięsni, co prowadzi do śmierci organizmu.

• Anatoksyna-a-(S) - produkowana przez

rodzaj Anabaena. Efektem jej działania jest

także pobudzenie mięśni a objawem jest

ślinotok i duszenie się ofiary.

Anatoksyna-a,

Anatoksyna-a-(S)

Biotoksyny - neurotoksyny

• Saksitoksyna i neosaksitoksyna –

produkowana przez
Aphanizomenon. Ich działanie
polega na blokowaniu przewodzenie
impulsów na aksonach. Efektem
tego jest pojawienie się podobnych
objawów jak w przypadku
poprzednich związków.

Saksitoksyna i

neosaksitoksyna

Biotoksyny – hepatotoksyny

• Jest to duża grupa związków produkowanych

przez sinice i występujących znacznie częściej niż

neurotoksyny.

• Związki te hamują aktywność fosfataz białkowych,

prowadząc do kurczenia się komórek wątroby. W

efekcie prowadzi to do uszkodzenia wątroby.

Przyjęcie dawki letalnej powoduje śmierć a

przyjmowanie dawek mniejszych prowadzi do

chorób nowotworowych układu pokarmowego.

• Wśród hepatotoksyn wyróżnia się:
• Nodularynę – wytwarzaną przez Nodularia

spumigena.

Nodularynę

Biotoksyny – hepatotoksyny

• Mikrocystiny – związki produkowane przez

Microcystis oraz przez wiele innych rodzajów
np.. Anabaena, Oscillatoria, Nostoc. Jest to duża
grupa związków (obecnie poznano 45) wśród
których w największych ilościach występuje
mikrocystina-LR.

• Przyjmuje się że woda jest bezpieczna kiedy

stężenie mikrocystin nie przekracza 0,1



g/l, a

dla prawidłowego funkcjonowania ekosystemu
zbiornika wartość ta nie przekracza 0,2



g/l.

Dla porównania przy silnych zakwitach w
wodzie pojawia się stężenie 8 mg/l mikrocystiny.

Mikrocystiny

Toksyczność trucizn