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ORGANISMI ORGANISMI ORGANISMI ORGANISMI ACQUATICIACQUATICIACQUATICIACQUATICI

cianobatteri

� “cianobatteri o alghe verdi-azzurre” costituiscono uno dei principali gruppi di procarioti. Tradizionalmente trattati come alghe, data la capacità di svolgere una fotosintesi ossigenica simile a quella delle piante, sono, in base ai dati delle sequenze nucleotidiche del rRNA 16S e del 5S, dei veri e propri batteri e costituiscono una unitàfilo genetica ben delimitata nell’ambito del gruppo degli eubatteri Gram-negativi

cianobatteri

sono organismi ubiquitari e cosmopoliti, presenti in acque:a differente grado di salinità e temperatura, nel suolo, sulle rocce e su vari substrati. In genere preferiscono ambienti neutri o leggermente alcalini, sebbene alcuni di essi siano stati segnalati anche in stagni acidi con valori di pH intorno a pH 4

cianobatteri

Questi organismi presentano notevole tolleranza a condizioni estreme di :temperatura,intensità luminosa, siccità e nutrienti, ma soprattutto possiedono idonee risposte fisiologiche ai cambiamenti ambientali

cianobatteri

• L’abbondanza di cianobatteri nel plancton delle acque dolci è in gran parte una conseguenza dell’attivitàdell’uomo:

• eutrofizzazione di bacini idrici da parte di acque reflue di varia origine o di effluenti agricoli

• fertilizzazione diretta di bacini

cianobatteri

� Questo forte aumento dei cianobatteri provoca notevoli problemi a livello di approvvigionamento idrico:

� interferendo con i processi di trattamento

� conferendo odori e sapori

� provocando morie di pesci, in conseguenza di fenomeni di anossia delle acque dovuti al consumo di ossigeno per respirazione o decomposizione di cellule morte, od addirittura di uccelli ed animali inseguito a produzione di tossine

cianobatteri

Il principale modo di nutrizione dei cianobatteri èquello fotoautotrofo, mediante un apparato fotosintetico che attua una fotosintesi ossigenica simile a quella delle piante;esso contiene clorofilla a

come principale pigmento fotosintetico e ficobiliproteine come pigmenti ausiliari per la cattura della luce.

cianobatteri

cianobatteri

AphanizomenonMicrocystis Anabaena

specie di cianobatteri più comuni nei laghi della pr ovincia di Torino

� i cianobatteri raggiungono l’entità di Blooms � in tarda estate e all’inizio dell’autunno.

� in ambienti eutrofici temperati che tropicali, si può assistere ad una costante e massiva fioritura di popolamenti cianobatterici, spesso dominati da:

� Microcystis,Oscillatoria, Aphanizomenon, Anabaena.

cianobatteri

cianobatteri

in ambienti dove è presente idrogeno solforato a concentrazioni relativamente elevate (3 mM),

alcuni cianobatteri sono capaci di passare dalla fotosintesi ossigenicaad una fotosintesi anossigenicadi tipo batterico.

cianobatteri

� I cianobatteri possono colonizzare e spesso dominare una vasta varietà di ambienti illuminati. Possono infatti essere presenti in nicchie ecologiche scarsamente illuminate, vedi cave e grotte, come pure in zone esposte alla piena e diretta luce solare.

cianobatteri

In presenza di intensità luminose particolarmente elevate e tali da inibirne la crescita, molti di loro sono in grado di sintetizzare pigmenti di natura lipofilica, come ad esempio specifici carotenoidi, capaci di assorbire le radiazioni nocive, o sostanze di natura proteica capaci di limitare gli effetti nocivi delle radiazioni ultraviolette.

cianobatteri

� I cianobatteri possiedono inoltre strutture in grado di schermare e disperdere la luce, quali guaine spesse e calcificate o vacuoli gassosi. In particolare, i vacuoli sono una caratteristica dei cianobatteri planctonici che popolano gli ambienti acquatici.

cianobatteri

� Questi sono formati da vescicole gassose, particolari strutture intracellulari che aggregandosi formano i vacuoli gassosi. Queste strutture oltre a schermare e proteggere la cellula dalle elevate intensità luminose, ne permettono il galleggiamentoe fanno si che l’organismo possa regolare la propria posizione nella colonna d’acqua.

cianobatteri

� il collassamento delle vescicole gassoseper effetto dell’innalzamento della pressione cellulare di turgore, è ritenutofattore responsabile nella repentina scomparsa delle fioriture cianobatterichecaratteristiche di acque eutrofiche.

cianobatteri

� Caratteristiche principali dei cianobatteri:� galleggiamento tramite vescicole gassose, sintesi e

consumo carboidrati

� mobilità.

� formazione di ormogoni gas-vacuolati nelle fasi del ciclo di sviluppo, contribuisce alla dispersione della specie nell’ambiente.

cianobatteri

• La dominanza dei cianobatteri nei laghi ipereutrofia è stata spiegati secondo sei ipotesi principali :

� Temperature dell’acqua superiori a 20 °C.� Adattamento a basse intensità di radiazione luminosa.� Bassi rapporti N/P.� Capacità di regolare la propria posizione verticale nella colonna

d’acqua ( + luce e nutrienti).� Affinità elevata per la CO.� Vantaggio competitivo in situazioni di pH elevato e CO.

cianobatteri

� Specie densità’ laghetti pesca sportiva� 11/06/2013Anabena 26.000 cell./ml � Microcistis flos acque 14.000 cell/ml

� 11/07/2013 Anabena 30.000 cell/ml� Mycrocistis flos acque 60.000 cell/ml� Gomphosphaeria 10.000 cell/ml� 06/08/2013 Microcistis flos acque 879.000 cell/ml

� 06/09/2013 Microcistis flos acque 1.327.840 cell/ml� Snowella lacustris 727 cell/ml� Worochinia 25.200cell/ml

Cianobatteri

cianobatteri

0

500.000

1.000.000

1.500.000

2.000.000

giugno luglio agosto settembre

yorkagliesampei

cianobatteri

Il rischio per la salute umana dovuto alla presenza di tossine cianobatteriche nelle acque naturali e potabili è elevato.

E’ documentato da:

episodi di avvelenamento,

studi di tossicità condotti su animali

conoscenza delle modalità di azione

delle cianotossine purificate.

cianobatteri

• Il numero di tossine identificate, prodotte dai cianobatteri, oggi è in continuo aumento, come pure la consapevolezza che la produzione di tossine è una caratteristica comune a molti Blooms cianobatterici.

I cianobatteri producono tre classi di tossine con diverso profilotossicologico: le neurotossine (anatossina-a, anatossina-a(S), saxitossina e derivati), le epatotossine (microcistine e nodularine)

le endotossine.

cianobatteri

• Tradizionalmente l’identificazione dei cianobatteri veniva

• eseguita mediante osservazione delle cellule al microscopio:

• i membri del phylum dei cianobatteri venivano classificati

• utilizzando regole tassonomiche mutuate dalla

• botanica e dalla batteriologia

cianobatteri

cianobatteri

L’identificazione e il conteggio al microscopio di generi di cianobatteri tossici sono necessari per segnalare rischi per la salute umana.- L’identificazione certa, a livello di specie, di cianobatteri necessita dell’integrazione di dati molecolari emorfologici, la conoscenza di tali criteri tassonomici èun’esigenza reale.- L’analisi al microscopio è supportata da tecniche molecolari che consentono l’attribuzione specifica e la quantificazione di genotipi produttori di tossine

� L’identificazione di cianobatteri potenzialmente tossici

� prevede l’amplificazione tramite PCR del gene per l’RNA ribosomale 16S (rDNA 16S) (Neilan et al., 2002).

cianobatteri

Sotto il profilo della sorveglianza, le cianotossinesono a tutti gli effetti fattori di rischio chimico. Tuttavia,la determinazione sistematica di queste nelle acque, a differenza di quanto avviene con altri parametri regolarmente oggetto dimonitoraggio, non è di norma praticata.

cianob atteri

cianobatteri

� Le microcistine sono tra le cianotossine quelle piùdiffuse e vengono prodotte dalla maggior parte delle specie di

� Microcystis da alcune specie di Anabaena, da Planktothrix agardhii e rubescens.

� Sono molecole stabili e resistenti, a causa � della loro struttura ciclica,

Cianobatteri

� Variabilità genetica

� Solo popolazioni che contengono genotipi in grado di

� produrre tossine

Dinamica della popolazioneProduzione di tossine, verso la fase finale della fioritura

Fattori ambientaliche influenzano produzione di tossine

Cianobatteri

� Finora si conoscono più di ottanta isomeri, in

� maggioranza idrofili, anche se i più diffusi sono sei:

� la MC-LR, la MC-RR con i diversi epimeri,

� la MC-YR, la MC-LA, MC -LF e la MC-LW

� Legge 31/2008 relativa alla qualità delle acque

� destinate al consumo umano� Legge 116 /2008 balneazione

� Linee guide OMS riprese dall’Istuituto Superiore di Sanità limite cautelativo 1 ug/l

Cianobatteri

� Il decreto di attuazione del D.Lgs.116/2008

definisce i criteri per determinare il divieto di balneazionein materia di controlli dei fenomeni di proliferazione cianobatterica o di macroalghelimite di legge previsto per le tossine MC-LR = 25 ug/L

Cianobatteri

Cianobatteri

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Grazie per l’attenzione