Negli ultimi 30 anni, l'urbanizzazione è aumentata lungo la Indian River Lagoon, che si estende per circa 250 chilometri sulla costa orientale della Florida. Di conseguenza, la qualità dell'acqua è peggiorata e vi è una diffusa perdita di fanerogame marine e persistenti fioriture algali nocive, che minacciano l'ecologia, salute umana e degli animali marini, come i lamantini.

In questo prezioso e vulnerabile sistema, due tipi di fioriture tossiche destano notevoli preoccupazioni:Microcystis aeruginosa (alghe azzurre note per produrre la tossina microcistina) e Pyrodinium bahamense, che producono una neurotossina chiamata saxitossina. La sassitossina provoca avvelenamento da crostacei paralitici, che ha causato dozzine di avvelenamenti mortali e non fatali in tutto il mondo.

Gli effetti specifici sulla salute dovuti alle concentrazioni di tossine nelle acque superficiali dell'Indian River Lagoon non sono completamente compresi. I ricercatori dell'Harbour Branch Oceanographic Institute della Florida Atlantic University, in collaborazione con il St. Johns River Water Management District, hanno raccolto campioni di acque superficiali durante la stagione umida del 2018 e quella secca del 2019 e hanno valutato la dinamica delle microcistine e della sassitossina nella laguna utilizzando un approccio multivariato.

Il team di scienziati ha valutato la tossicità degli estratti organici dei campioni di acqua provenienti da sei segmenti della Indian River Lagoon:Banana River Lagoon, Laguna di zanzara, Laguna del fiume indiano settentrionale, Laguna del fiume indiano centrale, Laguna del fiume indiano meridionale e l'estuario di St. Lucie. Hanno valutato i campioni di acqua rispetto a un pannello di linee cellulari di mammiferi e caratterizzato la composizione delle comunità di microrganismi e le loro correlazioni con le concentrazioni di tossine. Hanno analizzato i campioni per determinare le associazioni tra tossine e temperatura, salinità, pH, saturazione di ossigeno, concentrazioni di nutrienti disciolti e clorofilla-a, così come la presenza di geni biosintetici per le tossine, abbondanza relativa di specie planctoniche, e composizione della comunità microbica.

Risultati dello studio, pubblicato sulla rivista Alghe nocive , hanno mostrato che le concentrazioni di entrambe le tossine erano generalmente più elevate durante la stagione delle piogge, evidenziando la connessione tra le precipitazioni (ad es. attraverso carichi di nutrienti), numero di cellule, e tossine. I dati suggeriscono che le microcistine erano presenti solo in specifiche condizioni ambientali e che la sassitossina, anche se rilevato, era presente in concentrazioni insufficienti per influenzare queste linee cellulari.

Le concentrazioni di microcistine erano più elevate nell'estuario di St. Lucie, mentre la sassitossina era elevata nella laguna del fiume indiano settentrionale e nella laguna del fiume Banana. La citotossicità correlata alla presenza di microcistine è stata osservata nell'estuario di St. Lucie durante la stagione delle piogge. Non sono stati identificati pattern significativi tra citotossicità e sassitossina. La tossicità per le linee cellulari causata dalle microcistine è stata osservata solo nel segmento dell'estuario di St. Lucie durante la stagione delle piogge. Nessuna citotossicità significativa è stata indotta dalla saxitossina.

"I nostri risultati suggeriscono che i potenziali effetti sulla salute umana per queste tossine possono esistere solo quando una fioritura è attiva. Con queste informazioni, gli sforzi futuri dovrebbero ampliare le valutazioni per comprendere i potenziali effetti sulla salute umana delle tossine, " ha detto Abdiel E. Laureano-Rosario, dottorato di ricerca, autore principale e un ricercatore senior, Florida Center for Coastal and Human Health (CCHH) presso la FAU Harbour Branch. "Per esempio, poiché le tossine prodotte dalle fioriture algali variano nello spazio e nel tempo, la ricerca futura dovrebbe concentrarsi su un monitoraggio più frequente e a lungo termine delle tossine provenienti da fioriture algali nocive e della loro tossicità associata, compresi gli effetti sulla dinamica dell'ecosistema e sulla salute umana".

Campionando i periodi di fioritura e non fioritura, questo studio fornisce una comprensione di base iniziale della variabilità spazio-temporale nelle concentrazioni di tossine nell'Indian River Lagoon e approfondimenti sulle relazioni con la componente vivente e gli elementi non fisici e chimici nell'ecosistema.

"I nostri risultati evidenziano i ruoli sinergici che i parametri ambientali e biologici giocano nell'influenzare la dinamica della produzione di tossine da parte delle alghe nocive nella laguna del fiume indiano, — disse Laureano-Rosario. — Poiché la laguna copre latitudini subtropicali, i risultati del nostro studio possono servire come riferimento per le regioni con climi simili e fioriture produttrici di tossine".

Eventi come le fioriture algali dannose e la produzione di tossine continueranno probabilmente ad aumentare nella laguna fluviale indiana e a livello globale a causa della crescita della popolazione e di altri fenomeni naturali dovuti all'aumento delle precipitazioni e degli uragani.