Les lacs, naturels et créés par l'homme, fournissent de l'eau, de la nourriture et des habitats de la faune, ainsi que de soutenir les économies locales. Partout dans le monde, cependant, il y a une menace croissante pour les lacs: les bactéries toxiques qui tournent l'eau verte.
C'est le même vert que vous le voyez sur les étangs stagnants. Il est causé par de minuscules organismes appelés cyanobactéries et peut être mortel.
Les cyanobactéries prospèrent dans les lacs et les étangs chauds et ensoleillés qui contiennent un excès de nutriments d'azote et de phosphore dérivés de l'engrais, du fumier et des eaux usées. Lorsque les conditions sont bonnes, les cyanobactéries se multiplient rapidement et forment des écumes vertes malodorantes à la surface de l'eau.
Connues de la science sous le nom de cyanohabs (fleurs d'algues nocives cyanobactériennes), les écumes sont nocives pour le bétail, la faune, les animaux domestiques, les gens et les organismes aquatiques comme les poissons. Les toxines rendent l'eau non traitée dangereuse pour boire, nager ou même toucher. Parfois, ils peuvent se suspendre dans l'air et être inhalés. Les cyanohabs nuisent également aux écosystèmes en épuisant l'oxygène, en tuant tout ce qui vit dans l'eau et en perturbant les réseaux alimentaires et les pêches.
Les cyanohab sont une menace mondiale et reçoivent une attention scientifique considérable en Amérique du Nord et en Europe. Les fleurs deviennent plus répandues dans le monde entier, car la hausse des températures favorise la croissance cyanobactérienne et les précipitations plus intenses fournissent des nutriments du paysage. Seule une gestion efficace des nutriments peut inverser cette tendance.
Le problème est sous-étudié dans les principaux lacs africains, y compris son plus grand - Lake Victoria. Les recherches antérieures sur les cyanohabs ont principalement utilisé la microscopie pour étudier les types qui y sont trouvés, mais la microscopie ne peut pas faire la différence entre les cellules cyanobactériennes toxiques et non toxiques.
Nous faisons partie d'une grande équipe de scientifiques qui ont étudié les effets socioéconomiques et environnementaux des cyanohabs dans la région du Gulf de Winam, dans le lac Victoria, dans le sud-ouest du Kenya.
Notre dernière étude a identifié quelles cyanobactéries étaient les plus abondantes du golfe et lesquelles produisaient la toxine principale de préoccupation.
Ces résultats peuvent améliorer la sécurité publique:
Les autorités locales peuvent surveiller des cyanobactéries spécifiques et avertir les résidents de rester à l'écart lorsque des fleurs sont présentes
Les pratiques de prévention du cyanohab (réduction des nutriments, pratiques d'utilisation des terres) peuvent cibler les cyanobactéries qui causent le problème.
Le lac Victoria reçoit désormais de grands afflux de nutriments en raison de la croissance des populations au bord du lac et des changements d'utilisation des terres. Les nutriments de l'agriculture, de l'industrie et de l'urbanisation alimentent la croissance des cyanohabs.
Les cyanohabs se produisent dans de nombreux bassins du lac Victoria, mais sont très concentrés dans le golfe peu profond du Kenya Winam / Nyanza. L'évolution des conditions de nutriments et de température peut également modifier quels types de cyanobactéries dominent le golfe et les types et niveaux de toxines dans l'eau. Les communautés au bord du lac qui dépendent du golfe pour l'eau potable et les tâches domestiques sont à risque d'exposition aux toxines du cyanohab.
Cyanohab dans le golfe de Winam. Photo de George Bullerjahn (BGSU)Les recherches antérieures sur les cyanohabs ont principalement utilisé la plus ancienne des techniques microbiologiques - microscopie - pour classer les types de cyanobactéries dans le Golfe. Cela ne peut pas faire la différence entre les cellules cyanobactériennes toxiques et non toxiques.
Les technologies de séquençage du génome moderne peuvent identifier les gènes codant pour la production de toxines connues et nouvelles et d'autres molécules d'intérêt, telles que celles aux propriétés médicinales. Les données génomiques des Grands Lacs africains sont rares, donc les capacités chimiques des bactéries dans cette région sont largement inexplorées. Mais cela commence à changer.
Notre dernière étude ajoute à un nombre croissant d'études récentes que notre équipe a réalisées dans et autour du lac Victoria. Dans cette étude, notre navire de recherche s'est arrêté sur plus de 31 sites pour collecter des échantillons et des données scientifiques. Les échantillons ont ensuite été analysés pour l'ADN, le «manuel d'instructions biologique» à l'intérieur de chaque être vivant. L'ADN raconte à un organisme comment grandir, fonctionner, reproduire et - dans le cas des cyanobactéries - faire des toxines mortelles. Cette analyse a produit des séquences de génomes presque complètes - c'est-à-dire l'ensemble de tous les gènes de l'ADN - pour les organismes à chaque site d'échantillonnage.
Les rapports antérieurs ont identifié Microcystis comme les cyanobactéries dominantes dans le golfe de Winam. Nos recherches, cependant, ont révélé que Dolichospermum était le type le plus abondant dans les principaux événements du cyanohab. Cette constatation pourrait être due à des changements environnementaux récents dans la région.
Mais nous avons lié les microcystis à la microcystine. Il s'agit d'une toxine endommageant le foie qui peut tuer le bétail, la faune et les humains, en particulier ceux dont le système immunitaire ne fonctionne pas bien. Dans Winam Gulf, il est souvent plus abondant que les limites de santé fixées par l'OMS.
Notre étude a également révélé que les microcystis se produisent principalement dans les bouches de la rivière plus mûr où les écumes vertes ne sont pas visibles, ce qui rend la surveillance scientifique et les alertes publiques encore plus importantes.
Les autorités locales peuvent désormais surveiller ces cyanobactéries et avertir les résidents de rester à l'écart lorsque des fleurs sont présentes.
Les résultats signifient également que les autorités savent quelles cyanobactéries cibler dans les efforts de prévention tels que la réduction de la quantité de phosphore et d'autres nutriments entrant dans le golfe.
Enfin, notre étude génomique a révélé plus de 300 gènes non caractérisés qui peuvent produire de nouvelles molécules cyanobactériennes. Ces molécules pourraient avoir des effets toxiques ou thérapeutiques et offrir aux futurs chercheurs de l'occasion d'explorer.
La croissance et les établissements démographiques humaines rapides autour des lacs et de leurs bassins versants conduisent à des nutriments élevés dans les lacs du monde entier. Il en résulte une croissance excessive d'algues et de plantes aquatiques. Ce danger devrait augmenter avec le réchauffement climatique car les températures chaudes favorisent les proliférations des algues.
Nos données fournissent une base pour remédier à cela dans le lac Victoria - et peut-être découvrir des propriétés bénéfiques dans les cyanohabs.