Osteoporózou trpia aj jazerá

Kanadskí vedci poukázali na ďalší nepríjemný, plazivo sa vyvíjajúci problém so životným prostredím: vo vodách mnohých severoamerických jazier klesá obsah vápnika. Nazvali to „vodná osteoporóza". Vážne ohrozuje jazerného živočícha s kľúčovým postavením v p

Typické lesné jazero mierneho pásma na severnej pologuli v ontarijskej oblasti Muskoka-Haliburton.(Zdroj: Kris Hadley, Queen´s University)

otravovej pyramíde a cez neho celé nielen vodné ekosystémy.

Vápnik je základná živina. Nezaobíde sa bez neho nijaká forma zložitejšieho mnohobunkového života. Ľudia ho majú takmer všetok uložený v kostiach a zuboch.

No nemenej dôležitý je aj ten malý zvyšok nášho telesného vápnika. Využívajú ho totiž bunky pri vylučovaní užitočných látok, napríklad tzv. neuroprenášačov, chemikálií, vďaka ktorým komunikujú neuróny. A svaly pri činnosti, bez ktorej by nám netĺklo srdce a nedýchali by sme.

Vodné blchy

Jednoducho, keď chýba vápnik, je zle. V detstve sa nám bez neho dobre nevyvinie, a teda ani nefunguje, kostra a chrup. Vo vyššom veku jeho deficit spôsobuje osteoporózu čiže rednutie kostí: sú krehkejšie a náchylnejšie k zlomeninám. Týka sa to najmä žien po menopauze.

Tím Johna Smola z Kráľovninej univerzity v Kingstone (provincia Ontario, Kanada) teraz preukázal ďalekosiahly účinok deficitu vápnika na život v severských jazerách Kanadského štítu. Konkrétne na jedného živočícha - drobného, ale dôležitého.

Kôrovce dafnie (u nás najmä druh dafnia štíhla, Daphnia hyalina) sú dlhé najviac necelé tri milimetre, teda samičky. Samčie veľkostné maximum je asi polovičné. Dafnie patria medzi perloočky (Cladocera), čo je podrád kôrovcov. Majú pomerne premenlivý tvar tela, z toho tri formy (morfy) sú hlavné.

Dafniám sa niekedy hovorieva aj „vodné blchy". Obývajú prevažne stojaté vody ako rybníky a jazerá. Ekosystémovo tvoria stred potravovej pyramídy. Živia sa totiž riasami a baktériami, čím okrem iného pomáhajú udržiavať aj čistotu vody. Samé sú zasa potravou malých dravých rýb.

Dafnie obsahujú oveľa viac vápnika ako ostatné drobné kôrovce v živočíšnom planktóne. Je to až 8 percent suchej hmotnosti tela, voči nanajvýš 0,4 percentám. Je teda logické, že musia byť na jeho deficit osobitne citlivé.

jazerna_osteoporoza3.jpg

Daphnia mendotae je ukážkou drobného kôrovca s vysokým obsahom vápnika v tele.

Foto: Shelley Arnott, Queen´s University

Hranica ohrozenia

Smol s kolegami najprv laboratórne stanovili kritickú hranicu obsahu vápnika v tele dafnií, pod ktorou už sú vážne poškodené - jednak pri prežívaní, jednak pri rozmnožovaní, buď jeho odsúvaním do neskoršieho veku, alebo zníženou plodnosťou. Vyšlo im priemerne 1,5 miligramu na liter.

Oproti tomu porovnávali dlhodobý vývoj množstva vápnika v jazernej vode. Sústredili sa na jazerá s obsahom vápnika na tejto hranici či pod ňou.

Predmetné jazerá sa nachádzajú na geologicky veľmi starom Kanadskom štíte. Z tamojších hornín sa už preto do vody vyluhováva menej minerálov. Keďže záznamy o chemickom zložení vody nesiahajú dostatočne hlboko do minulosti, z jazier získali presne datovateľné stĺpcové vzorky sedimentov. Zahŕňali aj zvyšky dafnií a ďalších kôrovcov zo živočíšneho planktónu.

Vedci ich chemicky analyzovali, aby určili, ako na tom kedy boli dafnie s vápnikom. Celkovo pokryli zhruba posledné dve storočia. Výsledky o dobových populáciách dafnií porovnali s dneškom. A s údajmi o zmenách kyslosti a obsahu vápnika v širšom súbore 770 jazier od 80. rokov minulého storočia po naše desaťročie.

jazerna_osteoporoza4.jpg

Vedci plávajú k jednému z miest, kde odobrali vzorky sedimentov.

Foto: Bill Keller, Ontario Ministry od the Environment

jazerna_osteoporoza6.jpg

Jazerné sedimenty obsahujú aj dlhodobo pretrvávajúce zvyšky tiel dafnií.

Foto: Anna DeSellas, Queen´s University

Prvý pohľad zblízka i väčšia vzorka

Ako prvé podrobne skúmali 32-hektárové jazero Plastic na juhu stredného Ontaria. Zistili, že jeho kyslosť sa od konca 70. rokov minulého storočia veľmi nezmenila. Obsah vápnika v ňom však v rokoch 1980 - 2006 klesol o vyše tretinu. Najstrmšie od roku 1991.

Úmerne tomu za ten čas v jazere ubudlo dafnií. Vo väčšej vzorke 36 jazier v oblasti Muskoka v provincii Ontario na juhu Kanadského štítu zaznamenali v rokoch 1985 - 2005 priemerný úbytok vápnika o 13 percent. Súbežne sa hodnota pH ich vody mierne posunula k zásaditosti. (pH je chemická veličina, ktorá na stupnici 1 - 14 vyjadruje kyslosť resp. zásaditosť. Destilovaná voda je neutrálna, má 7, nižšie hodnoty zodpovedajú kyslosti, vyššie zásaditosti.)

V 80. rokoch malo obsah vápnika pod spomenutou kritickou hranicou iba jedno z týchto 36 jazier. Dnes päť. Aktuálne populácie dafnií porovnali - na základe zvyškov ich tiel v sedimentoch zo 43 muskokaských jazier, vrátane jazera Plastic, s ich populáciami v období pred európskym osídlením Severnej Ameriky. Výsledok: dafnií ubudlo v dvoch tretinách jazier s obsahom vápnika pod kritickou hranicou a tesne nad ňou. Naopak ich pribudlo v tých jazerách, kde voda obsahuje 2,5 miligramu a viac vápnika na liter.

jazerna_osteoporoza5.jpg

Vedúci tímu John Smol pracuje so vzorkou sedimentov.

Foto: Marianne Douglas

Dva ďalšie pohľady zblízka

Rovnako podrobne preskúmali ešte Malé Wilesovo jazero v provincii Nové Škótsko na východe Kanady a Veľké Losie jazero v štáte New York (USA). V oboch je vápnik na úrovni kritickej hranice. Líšia sa však od seba vývojom kyslosti.

Prvé je prirodzene mierne kyslé a jeho pH sa veľmi nemenilo ani v ére najsilnejších kyslých dažďov vyvolaných priemyselnými exhaláciami koncom 70. Ubúdalo v ňom však vápnika.

Druhé sa vplyvom priemyselných exhalácií v 50. rokoch silne okyslilo, až na pH 4,6. Keď potom tieto exhalácie klesli, jeho pH sa vrátilo nad 5,5. (Od 70. rokov začala v USA i v Kanade vstupovať do platnosti legislatíva, ktorá krok za krokom účinne obmedzila najmä sírové emisie, základ kyslých dažďov.) No vápnika pomaly ubúdalo aj v ňom.

Z prvého jazera dafnie v polovici 70. rokov prakticky vymizli. Aj v druhom klesli ich populácie hlboko pod úroveň spred európskeho osídlenia, napriek zmierneniu kyslosti. O prosperite dafnií zjavne rozhoduje nie sama kyslosť, ale najmä obsah vápnika.

jazerna_osteoporoza2.jpg

Veľké Losie jazero v štáte New York.

Foto: Brian Cumming, Queen´s University

jazerna_osteoporoza7.jpg

Orientačná mapka skúmanej oblasti, červene je vyznačená kanadská provincia Ontario. 1 - jazero Plastic, 2 - Malé Wilesovo jazero, 3 - Veľké Losie jazero.

Ilustrácia: Science/AAAS

Globálna vápniková kríza?

Regionálny úbytok vápnika v jazernej vode sprevádzajú tri javy. Po prvé, rast hodnoty pH. Po druhé, úbytok fosforu vo vode. Po tretie, pribúdanie ostriežovitých dravých rýb ostračiek (severoamerická ostračka veľkoústa, Micropterus salmoides, sa po vysadení uchytila aj u nás). Keby sa v jazerách odohrávali iba tieto sprievodné javy, dafnie by to oproti iným drobným kôrovcom skôr zvýhodnilo.

Keďže však oveľa viac ako tieto iné kôrovce závisia na vápniku, jeho deficit pre nich znamená rozhodujúci hendikep. No v iných jazerách s rovnakými zmenani, avšak s vyšším obsahom vápnika, dafnií naozaj pribúda. V akom dieli jazier na severovýchode Severnej Ameriky klesol obsah vápnika pod pre dafnie kritickú hranicu? A európskych?

V Ontariu je to 35 percent zo 770 jazier, kde sa meria. A plných 62 percent ich má obsah vápnika pod dva miligramy na liter, čo už je pre dafnie rizikové. Zvlášť malé jazerá. Regionálne je to v prvom prípade až takmer polovica jazier, v druhom až ich štyri pätiny. Vápnika ubúda aj tam, kde je malý prísun kyslých látok.

V súhrne: úbytok vápnika ohrozuje naň citlivé drobné kôrovce v značnom dieli jazier na juhovýchode Kanadského štítu. Tento trend ubúdania vápniku v jazernej vode podľa všetkého bude pokračovať ešte najbližšie polstoročie. Keďže sa pozoruje aj v jazerách s mäkkou vodou inde v Severnej Amerike a v Európe, dôsledky úbytku vápnika pre dafnie budú podobné aj tam - zvlášť všade, kde pôsobili silné kyslé dažde.

Ekosystémové dozvuky

Kolaps populácií jazerných dafnií sa vzhľadom na ich postavenie v strede potravovej pyramídy premietne do radu hlbokých ekosystémových zmien. Dôsledky rastúceho deficitu vápnika sa však zrejme neobmedzia iba na vodné ekosystémy.

„Dobrá správa je, že v podobe dafnií sme odhalili nového ´banského kanárika´, ktorý nám hlási negatívne zmeny v jazerných ekosystémoch, zlá správa je, že mnohé jazerá už v tomto ohľade prekročili kritickú hranicu," povedal Smol. Deficit vápnika samozrejme popri dafniách postihne aj ďalšie tvory, ktoré ho majú v tele veľa - najviac raky, mäkkýše a niektoré ryby.

V pozadí je najmä dlhodobý účinok kyslých dažďov na lesné pôdy a následky intenzívnej ťažby dreva. Emisií oxidu siričitého v Severnej Amerike a Európe po prísnych obmedzeniach od konca 70. rokov ubúda. Chemicky sa jazerá začali zotavovať, biologickej obnove bráni deficit vápnika.

jazerna_osteoporoza8.jpg

To, že rak je veľmi citlivým indikátorom znečistenia vôd a narušeného kolobehu živín, dobre vieme aj zo slovenskej skúsenosti.

Foto: Michael Turner, Fisheries and Oceans Canada

Ako to vlastne prebieha

Environmentálni vedci a ochranári už dávnejšie vedia, že prakticky v celom miernom pásme severnej pologule klesá obsah vápnika v jazernej vode. Najvýraznejšie v jazerách s beztak mäkkou vodou. Súvisi to s úbytkom vápnika v pôdach povodí, odkiaľ sa jazerá napĺňajú.

Sčasti ide o prirodzené dlhodobé okysľovanie pôdy, no prispievajú k tomu viaceré ľudské činnosti, ktoré okysľovanie zvyšujú. Skleníkové emisie, zvlášť sírové, odčerpávanie lesnej biomasy ťažbou dreva a nový (viackrát sa opakujúci v pomerne krátkom rozpätí) rast stromov na rúbaniskách, ako aj úbytok vápnikového spadu z ovzdušia.

Okysľovanie je však zložitý proces. Spočiatku zvyšuje vyluhovávanie vápnika z pôdy a teda aj obsah vápnika v povrchových vodách. No v povodiach s tenkou pôdou, pod ktorou je základná hornina odolná voči zvetrávaniu, býva vyluhovávanie vápnika rýchlejšie, ako ho dopĺňa zvetrávanie a spad z ovzdušia. Ak kyslé dažde trvajú desaťročia, naruší to rovnováhu vápnika v pôde, čo vedie k jeho úbytku v odtokovej vode. Keď potom kyslé dažde a všeobecne prísun kyslých látok zoslabnú, iba to trend zosilní. Obsah vápnika v povrchovej vode môže klesnúť dokonca až pod úroveň, na ktorej bol pred začiatkom okysľovania. Práve toto vyčerpanie vápnika komplikuje spamätávanie sa ekosystémov, zvlášť jazerných, z okysľovania.

Vývoj obsahu vápnika vo vode jazier na východe Severnej Ameriky a jeho vplyv na populácie dafnií opísal John Smol so štrnástimi kolegami v najnovšom čísle časopisu Science. Prvým autorom článku bol doktorand Adam Jeziorski.

Hlavné zdroje: Science z 28. novembra 2008; Komuniké Queen´s University (Kinsgston, Ontario, Canada) z 27. novembra 2008.

Najčítanejšie na SME Tech


Hlavné správy zo Sme.sk

DOMOV

Zbrane zo Slovenska znovu zabíjali v zahraničí

Hoci sa medzinárodná operácia začala už v marci, slovenského predajcu zbraní doteraz nikto nekontaktoval.

ŠPORT

Froome mal počas Vuelty pozitívny dopingový test

Brit je štvornásobným víťazom Tour de France.

DOMOV

Rok 1994: Keď sa valec Mečiar naplno rozbehol krajinou

Vladimíra Mečiara z postup premiéra dvakrát odvolali a vždy sa vrátil.

KULTÚRA

Už to nikto nečakal. Star Wars sú opäť na vrchole

Prístup nového režiséra je až rúhačský. Pozrite si naše hodnotenie.

Neprehliadnite tiež

Klávesové skratky pre Excel vám ušetria čas. Naučte sa ich

Prinášame prehľad najpoužívanejších skratiek pre tabuľkový program.

Teoretická astrofyzika dosiahla triumf, našli kilonovu

Ďalekohľady zachytili prvý optický náprotivok zdroja gravitačných vĺn. Výsledkom splynutia dvojice neutrónových hviezd je kilonova.

Fyzici objavili novú formu hmoty, jej základom je prázdno

Excitonium po prvýkrát teoreticky opísali pred päťdesiatimi rokmi. Teraz potvrdili, že existuje.

Chcú zistiť, či medzihviezdny asteroid neposlali mimozemšťania

Ak asteroid vysiela signály, výsledky by mohli mať už do niekoľkých dní.

OBJEKTÍV

Hudobník má protézu namiesto ruky. Dokáže s ňou hrať na piano

Protéza využíva ultrazvuk, ktorým prenáša svalové zášklby do pohybu umelých prstov.

Inzercia - Tlačové správy


  1. Naše mobilné bankovníctvo si prišli vyskúšať novinári z Rakúska
  2. Týchto 18 rád ako ušetriť som mal počuť ešte pred osemnástkou
  3. Venujte na Vianoce darček plný informácií!
  4. Päť faktorov, prečo môže skolabovať slovenský dôchodkový systém
  5. Ceny elektriny rastú. Firmy ale môžu ušetriť
  6. Kam chodí Gordulič na vtipy? Ako sa rodí Grape? Zisti to sám
  7. Top First moment dovolenky na leto 2018
  8. Hyundai Kona prekvapí výbavou aj dizajnom
  9. Na tohtoročných trhoch pred Auparkom vystúpi aj Katka Koščová
  10. Elektronizácia verejnej správy? V Nemecku je rozhodnuté
  1. Zamestnanci a študenti EU v BA darovali radosť a vyčarili úsmev
  2. Rekonštrukcia v zime? Prečo nie?
  3. Naše mobilné bankovníctvo si prišli vyskúšať novinári z Rakúska
  4. Týchto 18 rád ako ušetriť som mal počuť ešte pred osemnástkou
  5. Venujte na Vianoce darček plný informácií!
  6. Bezplatné rozšírenie do prehliadača
  7. Ceny elektriny rastú. Firmy ale môžu ušetriť.
  8. Päť faktorov, prečo môže skolabovať slovenský dôchodkový systém
  9. Ceny elektriny rastú. Firmy ale môžu ušetriť
  10. HB Reavis sťahuje žiadosť na pridelenie osvedčenia o Smart City
  1. Top First moment dovolenky na leto 2018 5 656
  2. Reportáž: Jaternice a klobásy pred jedením netreba šúpať 4 719
  3. Projekt Zig Zag dokázal, že Slováci túžia po zaujímavom bývaní 3 461
  4. Hyundai Kona prekvapí výbavou aj dizajnom 3 106
  5. Päť faktorov, prečo môže skolabovať slovenský dôchodkový systém 2 914
  6. Kam chodí Gordulič na vtipy? Ako sa rodí Grape? Zisti to sám 2 179
  7. Toto sú najlepší umelci za uplynulý rok 2 072
  8. Investícia do dlhopisov s fixným výnosom 7,25 % p.a. 1 655
  9. Elektronizácia verejnej správy? V Nemecku je rozhodnuté 1 602
  10. Ako pôjdu vlaky po novom? Mení sa cestovný poriadok 1 385