Ledakan Cyanobacteria Mengancam! Bahaya Tersembunyi yang Merusak Air dan Mengancam Kesehatan Manusia

 

Dampak Ledakan Populasi Cyanobacteria terhadap Lingkungan Perairan dan Kesehatan Manusia

 

Abstrak

 

Ledakan populasi cyanobacteria merupakan masalah global pada lingkungan perairan. Dalam beberapa tahun terakhir, akibat pemanasan global dan eutrofikasi, akumulasi cyanobacteria di permukaan air pada area tertentu membentuk ledakan populasi (bloom) yang digerakkan oleh angin. Ledakan cyanobacteria mengubah sifat fisika dan kimia air serta menimbulkan pencemaran. Selain itu, cyanobacteria melepaskan materi organik, nitrogen (N), dan fosfor (P) ke dalam air selama proses apoptosis, sehingga mempercepat eutrofikasi, mengancam flora dan fauna akuatik, serta memengaruhi struktur komunitas dan kelimpahan mikroorganisme perairan. Secara bersamaan, toksin dan karsinogen yang dilepaskan cyanobacteria dapat terakumulasi melalui rantai/jaring makanan sehingga membahayakan kesehatan manusia. Studi ini merangkum dan menganalisis penelitian terkait pengaruh ledakan cyanobacteria terhadap lingkungan perairan dan kesehatan manusia, sebagai upaya memperdalam pemahaman mengenai dampaknya serta memberikan referensi bagi penelitian terkait.
Kata kunci: ledakan cyanobacteria; toksin cyanobacteria; lingkungan perairan; kesehatan manusia.

 

1. Pendahuluan

 

Cyanobacteria tersebar luas pada lingkungan laut maupun air tawar, dan memiliki kemampuan adaptasi yang lebih kuat dibandingkan sebagian besar eukariota [1]. Mikroorganisme ini mampu tumbuh dan bereproduksi pada berbagai lingkungan ekstrem (es dan salju, mata air panas, danau alkali soda, kolam garam, gurun, serta kawasan kutub) [2]. Ketika materi organik, nitrogen (N), fosfor (P), dan nutrien lain melimpah di perairan, cyanobacteria mengalami perkembangbiakan dan akumulasi sehingga mendominasi komunitas. Ledakan cyanobacteria yang muncul dalam bentuk warna hijau, coklat kemerahan, atau merah di perairan tawar maupun laut merupakan salah satu indikator paling nyata dari eutrofikasi [3].

 

Ledakan cyanobacteria semakin umum terjadi di seluruh dunia dan menjadi ancaman serius bagi keberlanjutan ekosistem perairan, seperti di Danau Taihu (Cina), Danau Erie (Amerika Serikat), Danau Winnipeg (Kanada), dan Danau Nieuwe Meer (Belanda) [4]. Sejak tahun 1930-an, berbagai penelitian telah dilakukan terkait penyebab ledakan cyanobacteria [5], dampak produk metabolik cyanobacteria serta hubungan simbiosis antara alga dan bakteri [6], serta peran nutrien dalam kejadian bloom [7].

 

Ledakan cyanobacteria menyebabkan hipoksia karena akumulasi dan dekomposisi biomassa menghasilkan berbagai metabolit beracun serta senyawa berbahaya lain (misalnya toksin, hidrogen sulfida, dan senyawa berbau) [8]. Hal ini berdampak pada flora-fauna akuatik, struktur komunitas, dan kelimpahan mikroorganisme [9]. Selain merusak biota perairan, ledakan cyanobacteria juga membahayakan kesehatan manusia. Paparan langsung maupun tidak langsung terhadap toksin cyanobacteria dapat menimbulkan gastroenteritis akut, gangguan pernapasan, ruam kulit, ulkus mulut, dan berbagai penyakit lainnya [10], bahkan dapat bersifat karsinogenik [11].

 

2. Pencemaran Air akibat Ledakan Cyanobacteria

 

Ledakan cyanobacteria dianggap terjadi ketika jumlah sel mencapai 10⁵ sel/mL atau konsentrasi klorofil-a (Chl-a) mencapai 10 μg/L, disertai terbentuknya lapisan yang tampak pada permukaan air [12]. Proses pembusukan bloom memberikan dampak yang lebih serius pada lingkungan akuatik. Reaksi aerob maupun anaerob terjadi selama proses degradasi, di mana toksin dan gas berbau dilepaskan.

 

Selama dekomposisi, sejumlah besar zat organik dan nutrien terlarut dilepaskan ke perairan, menurunkan transparansi air, memperburuk eutrofikasi, dan membentuk “black spots” [13]. Ledakan cyanobacteria juga meningkatkan keasaman air, konduktivitas, kebutuhan oksigen kimia (COD), serta konsentrasi bahan organik [14]. Sementara itu, serpihan organik hasil akumulasi cyanobacteria memiliki laju dekomposisi tinggi, yaitu mencapai 41,9% dalam 48 jam [15], sehingga mengganggu keseimbangan ekosistem [12,16].

 

Selama fase kematian cyanobacteria, sejumlah besar materi organik terlarut (DOM) dilepaskan. Seiring berlangsungnya reaksi, karbon organik terlarut (DOC) diubah menjadi karbon anorganik terlarut (DIC), dan sebagian besar akhirnya berubah menjadi humus yang sulit terdegradasi [17].

 

Cyanobacteria juga mempercepat migrasi dan transformasi berbagai bentuk fosfor (P) di perairan [18]. Analisis data pemantauan konsentrasi P di Danau Taihu dari 1949 hingga 2020 menunjukkan adanya fluktuasi alami yang signifikan [19]. Konsentrasi P terbukti memiliki hubungan negatif terhadap transparansi air (SD) [20]. Selain itu, ledakan cyanobacteria berperan penting dalam pergerakan nutrien di ekosistem akuatik [21].

 

Gambar 1. Bahaya utama ledakan cyanobacteria terhadap badan air, organisme akuatik, dan tubuh manusia.

 

2.1. Dampak Ledakan Cyanobacteria terhadap Fauna Akuatik

 

Selama ledakan cyanobacteria, sejumlah besar biomassa mati akan tenggelam dan terdekomposisi, mengonsumsi oksigen terlarut (DO). Penurunan DO mengganggu kondisi hidup fauna akuatik, menyebabkan hilangnya ikan, kerang-kerangan, dan invertebrata tertentu, serta menurunkan keanekaragaman spesies [22]. Selama proses apoptosis cyanobacteria, metabolit sekunder seperti toksin dan senyawa berbau dilepaskan, disertai meningkatnya amonia (NH4⁺) dan mikrocyctins (MCs), yang berdampak akut maupun kronis pada organisme akuatik [23].

 

Paparan MCs menyebabkan peroksidasi lipid, kerusakan DNA, serta perubahan aktivitas enzim antioksidan seperti superoksida dismutase (SOD), peroksidase (POD), dan katalase (CAT). Toksin ini merusak sistem peredaran darah, pencernaan, dan imun, serta memicu perubahan enzim detoksifikasi seperti glutathione S-transferase (GST) dan glutathione peroxidase (GPx) [24]. Hati merupakan organ target utama MCs [25]. Pada berbagai organisme air—termasuk ikan, siput, dan udang—akumulasi MCs paling tinggi ditemukan di hepatopankreas [26–29]. MCs dapat berpindah ke organisme yang lebih sensitif melalui rantai makanan [30].

 

NH4⁺ dapat mengganggu sistem antioksidan ikan juvenil, merusak hati, insang, dan ginjal, serta mengubah parameter hematologi [31–33]. Selain itu, NH4⁺ dan MCs dapat memberikan efek sinergis dalam meningkatkan toksisitas imunologis pada organisme akuatik [23].

 

2.2. Dampak Ledakan Cyanobacteria terhadap Flora Akuatik

 

Ledakan cyanobacteria menghambat aktivitas fotosintesis flora akuatik, menyebabkan kematian daun dan penurunan kemampuan fotosintesis secara irreversible [34]. Akumulasi cyanobacteria dalam jangka panjang menghasilkan efek penaungan, konsumsi oksigen, serta pelepasan alelokimia dan MCs, yang menyebabkan hilangnya vegetasi terendam (submerged plants) [35]. Penelitian menunjukkan bahwa Chl-a Potamogeton malaianus dan Stuckenia pectinata menurun masing-masing 50% dan 56% selama bloom [36].

 

MCs meningkatkan produksi reactive oxygen species (ROS) dan malondialdehyde (MDA), memperparah kerusakan oksidatif [37]. MCs juga berikatan secara irreversibel dengan enzim PP1 dan PP2A, mengganggu berbagai reaksi biokimia seluler dan mengubah kandungan klorofil serta komposisi pigmen [38]. Toksin lain seperti anatoxin-a turut menyebabkan gangguan oksidatif [39].

 

Berbagai konsentrasi MC-LR (0,01–10 μg/mL) telah terbukti menghambat pertumbuhan Spirodela oligorrhiza, Lepidium sativum, dan Oryza sativa [40–42]. Pada Phragmites australis, paparan MC-LR menyebabkan penyumbatan jaringan aerenkima, nekrosis kulit akar, hingga perubahan sitoskeleton [43]. MCs juga bersifat genotoksik dan menyebabkan kondensasi kromatin, apoptosis, serta kerusakan DNA [44–46].

 

Nutrien anorganik seperti NH4⁺ dan nitrat (NO3⁻) hasil dekomposisi cyanobacteria bersifat toksik bagi tanaman air, menyebabkan klorosis, hambatan pertumbuhan, gangguan morfologi akar, serta ketidakseimbangan ion [47–49].

 

2.3. Dampak Ledakan Cyanobacteria terhadap Mikroorganisme Perairan

 

Penelitian tentang dampak ledakan cyanobacteria pada mikroorganisme umumnya berfokus pada struktur komunitas dan aktivitas mikroba [50]. Selama musim panas, bloom cyanobacteria di Teluk Zhushan meningkatkan kelimpahan Proteobacteria pada air dan sedimen, diikuti oleh Actinomycetes. Pada tingkat genus, GpXI dan GpIIa mendominasi kolom air, sementara Gp6 dan GpIIa mendominasi sedimen [51].

 

Perubahan DO, nitrogen, dan fosfor menyebabkan pergeseran karakteristik sedimen [52]. Studi di Danau Poyang menunjukkan korelasi antara DO, konduktivitas, salinitas, mineralisasi, nutrien, dan indeks keanekaragaman komunitas bakteri [53]. Serpihan cyanobacteria yang mengendap juga merangsang pertumbuhan bakteri, namun menurunkan keanekaragaman total komunitas air selama bloom [54].

 

Biomassa cyanobacteria yang terurai meningkatkan kelimpahan bakteri pengoksidasi amonia, terutama Nitrosomonas oligotropha dengan dominansi hingga 75% [55]. Ledakan cyanobacteria juga mengubah struktur mikrobiota usus larva chironomid, mengurangi keanekaragaman alfa, dan meningkatkan keberadaan bakteri denitrifikasi seperti nirK dan nosZ [56,57].

3. Dampak Ledakan Alga Sianobakteri terhadap Kesehatan Manusia

 

Ledakan alga sianobakteri secara langsung memengaruhi kualitas air minum. Pada tahun 1996 di Caruaru, Brasil, sebanyak 50 pasien klinik dialisis meninggal akibat penggunaan air yang terkontaminasi mikrosistin (MCs) [58]. Pada tahun 1999, ledakan sianobakteri di Danau Dianchi menutupi area seluas 20 km². Pada Mei 2007, ledakan sianobakteri besar di Danau Taihu (Wuxi, Tiongkok) menyebabkan krisis air minum bagi 2 juta penduduk Kota Wuxi [59]. Pada Agustus 2014, ledakan sianobakteri di Danau Erie meningkatkan konsentrasi MCs dalam air minum, mengancam keselamatan konsumsi air bagi hampir setengah juta penduduk [60].

 

Ketika ledakan sianobakteri mengalami dekomposisi, sejumlah besar senyawa berbau dan sianotoksin dilepaskan. Telah ditemukan bahwa 2-metilisoborneol (MIB) dan geosmin merupakan senyawa paling umum yang menyebabkan bau (seperti bau apek) pada air minum, dengan ambang bau masing-masing hanya 9 dan 4 ng/L [61]. Senyawa-senyawa penyebab bau dalam air dan hubungannya dengan produk alga ditampilkan pada Tabel 1. Dari delapan jenis bau dalam tabel, kecuali rasa kimia, rasa klorida, dan rasa obat-obatan, lima jenis bau lainnya berkaitan dengan senyawa beraroma yang dihasilkan oleh alga. Kandungan bau yang berlebih dalam air dapat memengaruhi kualitas air minum dan berdampak buruk pada kesehatan manusia [59].

Tabel 1. Senyawa organoleptik umum yang terdeteksi dalam air.

Sianobakteri dapat melepaskan berbagai toksin, seperti golongan hepatotoksin, neurotoksin, dan endotoksin. Mikrosistin (MCs) merupakan toksin yang paling banyak ditemukan di perairan. Mikrosistin adalah siklik heptapeptida yang terdiri atas tujuh asam amino, terutama diproduksi oleh Microcystis dan Anabaena [23]. Microcystis merupakan spesies dominan pada ledakan sianobakteri di Danau Taihu, dengan biomassa mencapai 40–98% dari total biomassa alga [62]. Anabaena merupakan spesies yang paling umum pada ledakan sianobakteri dan satu-satunya yang menghasilkan metabolit sekunder bersifat hepatotoksik dan neurotoksik [63]. Turner et al. menganalisis mikrosistin dalam ekosistem air tawar di Inggris dan menemukan bahwa lebih dari 50% badan air mengandung MCs, dan sekitar 13% di antaranya melebihi ambang batas kesehatan tingkat sedang yang ditetapkan Organisasi Kesehatan Dunia (WHO), yaitu 20 μg/L [64].

 

WHO melaporkan bahwa 59% sianobakteri penyebab ledakan alga di seluruh dunia termasuk kategori berbahaya. Lebih dari 80 jenis mikrosistin telah diidentifikasi [23], dengan MC-LR, MC-RR, dan MC-YR sebagai yang paling umum. Tabel 2 menampilkan toksin-toksin utama yang dihasilkan sianobakteri serta bahayanya.

Tabel 2. Toksin utama yang dihasilkan sianobakteri.

Toksin-toksin tersebut dapat terakumulasi dalam organisme dan berpindah melalui rantai atau jejaring makanan (Gambar 1). Sianotoksin bersifat toksik kronis bagi manusia, dapat menyebabkan gastroenteritis akut, gangguan pernapasan, iritasi mata dan telinga, ruam kulit, sariawan, serta berbagai penyakit lainnya [10]. Selain itu, toksin alga dapat menghambat sintesis fosfatase protein, sehingga menyebabkan hiperfosforilasi protein pengatur penting dalam proses transduksi sinyal yang mengontrol jaringan sitoskeleton [72].

 

Mikrosistin bersifat hidrofilik dan mudah larut dalam darah organisme. Toksin ini tidak dapat menembus membran lipid melalui difusi pasif [73], sehingga sebagian besar toksin yang tertelan tidak dapat melewati epitel ileum, tetap berada dalam saluran pencernaan, dan kemungkinan besar dikeluarkan melalui feses [74]. Namun, beberapa penelitian menunjukkan bahwa mikrosistin yang tertelan dapat ditranspor oleh pengangkut membran asam empedu (misalnya organic anion transporters—OATPs) melalui ileum ke aliran darah vena, kemudian masuk ke hepatosit melalui vena porta [75]. Hati merupakan organ utama untuk akumulasi dan detoksifikasi MCs. Sementara itu, mikrosistin juga dapat terdeteksi dalam organ lain (seperti usus, ginjal, otak, paru, dan jantung), meskipun pada kadar yang jauh lebih rendah [74]. Dosis tinggi sianotoksin dapat menyebabkan kerusakan hati akut, hepatomegali, perdarahan hati, hilangnya struktur dan fungsi sel hati, bahkan kegagalan respirasi biologis [76].

 

4. Kesimpulan

 

Dengan meningkatnya pemanasan global dan eutrofikasi perairan, kejadian ledakan sianobakteri semakin sering terjadi di seluruh dunia, dengan frekuensi dan durasi yang terus meningkat. Terbentuknya ledakan sianobakteri menyebabkan perubahan kualitas air (misalnya penurunan oksigen terlarut dan kekeruhan meningkat), mengganggu pertumbuhan serta perkembangan hewan dan tumbuhan akuatik, serta mengubah struktur komunitas dan keanekaragaman mikroorganisme.

Ketika manusia melakukan kontak langsung maupun tidak langsung dengan air yang terkontaminasi mikrosistin, dapat timbul reaksi merugikan, kerusakan organ, dan pada kasus yang parah dapat menyebabkan kematian. Oleh karena itu, diperlukan strategi pencegahan dan pengendalian ledakan sianobakteri yang bersifat ekonomis dan ramah lingkungan. Pada saat yang sama, berbagai metode manajemen ledakan sianobakteri juga terus diteliti dan dikembangkan.

 

References

 

1.     Mohr, K.I.; Brinkmann, N.; Friedl, T. Cyanobacteria. In Encyclopedia of Geobiology; Springer: Dordrecht, The Netherlands, 2011; pp. 306–311. [Google Scholar]

2.     Stewart, I.; Carmichael, W.W.; Backer, L.C. Toxic Cyanobacteria. Water Sanit.-Relat. Dis. Environ. 2011, 8, 95–109. [Google Scholar] [CrossRef]

3.     Paerl, H.W. Nuisance phytoplankton blooms in coastal, estuarine, and inland waters. Limnol. Oceanogr. 1988, 33, 823–843. [Google Scholar] [CrossRef]

4.     Qian, K.; Chen, Y.; Song, X. Long-term development of phytoplankton dominant species related to eutrophicarion in Lake Taihu. Ecol. Sci. 2008, 27, 65–70. [Google Scholar]

5.     Bai, M.; Zhou, S.; Zhao, M. Cyanobacterial bloom control in Taihu basin: Analysis of cost-risk analysis framework based on cooperative game. J. Clean. Prod. 2018, 195, 318–327. [Google Scholar] [CrossRef]

6.     Guo, Y.; Liu, M.; Liu, L.; Liu, X.; Chen, H.; Yang, J. The antibiotic resistome of free-living and particle-attached bacteria under a reservoir cyanobacterial bloom. Environ. Int. 2018, 117, 107–115. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]

7.     Aubriot, L.; Bonilla, S. Regulation of phosphate uptake reveals cyanobacterial bloom resilience to shifting N: P ratios. Freshwater Biol. 2018, 63, 318–329. [Google Scholar] [CrossRef]

8.     Huang, I.S.; Zimba, P.V. Cyanobacterial bioactive metabolites—A review of their chemistry and biology. Harmful Algae 2019, 86, 101608. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]

9.     Liu, F.; Lin, G.; Gao, G.; Qin, B.; Shen, J. Bacterial and archaeal assemblages in sediments of a large shallow freshwater lake, lake taihu, as revealed by denaturing gradient gel electrophoresis. J. Appl. Microbiol. 2010, 106, 1022–1032. [Google Scholar] [CrossRef]

10. Gallitelli, M.; Ungaro, N.; Addante, L.M.; Procacci, V.; Silveri, N.G.; Sabbà, C. Respiratory Illness as a Reaction to Tropical Algal Blooms Occurring in a Temperate Climate. Jama 2005, 293, 2599–2600. [Google Scholar]

11. Zhao, X.; Zhu, G.; Xu, L.; Lv, X. Characteristics of natural decomposition of cyanobacteri. Jiangsu J. Agric. Sci. 2013, 29, 312–318. [Google Scholar]

12. Kong, F.; Ma, R.; Gao, J.; Wu, X. The theory and practice of prevention, forecast and warning on cyanobacteria bloom in Lake Taihu. J. Lake Sci. 2009, 21, 314–328. [Google Scholar]

13. Liu, G.; Zhong, J.; He, J.; Zhang, L.; Fan, C. Effects of Black Spots of Dead-Cyanobacterial Mats on Fe-S-P Cycling in Sediments of Zhushan Bay, Lake Taihu. J. Environ. Sci. 2009, 30, 2520–2526. [Google Scholar]

14. Shang, L.; Ke, F.; Li, W.; Xu, X.; Song, Y.; Feng, M. Laboratory research on the contaminants release during the anaerobic decomposition of high-density cyanobacteria. J. Lake Sci. 2013, 25, 47–54. [Google Scholar]

15. Li, K.; Guan, B.; Liu, Z. Experiments on decomposition rate and release forms of nitrogen and phosphorus from the decomposing cyanobacterial detritus. J. Lake Sci. 2011, 23, 919–925. [Google Scholar]

16. Krivtsov, V.; Bellinger, E.G.; Sigee, D.C. Elemental composition of Microcystis aeruginosa under conditions of lake nutrient depletion. Aquat. Ecol. 2005, 39, 123–134. [Google Scholar] [CrossRef]

17. Li, X.; Li, Z.; Wang, X.; Zhang, S.; Wang, H.; Li, R.; Wang, G.; Li, Q. Characteristics of Dissolved Organic Matter in Overlying Water During Algal Bloom Decay. Environ. Sci. 2021, 42, 3281–3290. [Google Scholar]

18. Zhang, S.; Wang, W.; Zhang, K.; Xu, P.; Lu, Y. Phosphorus release from cyanobacterial blooms during their decline period in eutrophic Dianchi Lake, China. Environ. Sci. Pollut. Res. 2018, 25, 13579–13588. [Google Scholar] [CrossRef]

19. Zhu, G.; Qin, B.; Zhang, Y.; Li, Y.; Zhu, M.; Xu, H.; Zhang, B. Fluctuation of phosphorus concentration in Lake Taihu in the past 70 years and future control strategy. J. Lake Sci. 2021, 33, 957–973. [Google Scholar]

20. Wang, J.; Li, J.; Jiang, D.; Wu, H.; Wang, S.; Lin, A.J. The potential impact of phosphorus concentration in typical lakes in China on water body indicators and cyanobacteria bloom trends based on meta-analysis. J. Beijing Univ. Chem. Technol. 2021, 48, 59–67. [Google Scholar]

21. Li, K. The fate of nutrients released during the decomposing of cyanobacterial detritus in submerged macrophytes zones. Huazhong Agric. Univ. 2011.

22. Li, D. Ecological threshold for prevention and control of cyanobacterial blooms in Baiyangdian Lake. Chin. Res. Acad. Environ. Sci. 2021. [Google Scholar] [CrossRef]

23. Xia, H.; Song, T.; Wang, L.; Jiang, L.; Zhou, Q.; Wang, W.; Liu, L.; Yang, P.; Zhang, X. Effects of dietary toxic cyanobacteria and ammonia exposure on immune function of blunt snout bream (Megalabrama amblycephala). Fish Shellfish Immunol. 2018, 78, 383–391. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]

24. Ferrão-Filho, A.D.S.; Kozlowsky-Suzuki, B. Cyanotoxins: Bioaccumulation and effects on aquatic animals. Mar. Drugs 2011, 9, 2729–2772. [Google Scholar] [CrossRef]

25. Yang, J.; Hu, L.; Zhou, W.; Chen, J.; Shi, Z. Bioaccumulation of microcystin and antioxidative response in Carassius auratus L. Ecol. Environ. Sci. 2009, 18, 2044–2050. [Google Scholar]

26. Zhang, J.; Wang, Z.; Song, Z.; Xie, Z.; Li, L.; Song, L. Bioaccumulation of microcystins in two freshwater gastropods from a cyanobacteria-bloom plateau lake, Lake Dianchi. Environ. Pollut. 2012, 164, 227–234. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]

27. Fischer, W.J.; Dietrich, D.R. Pathological and biochemical characterization of microcystin-induced hepatopancreas and kidney damage in carp (Cyprinus carpio). Toxicol. Appl. Pharmacol. 2000, 164, 73–81. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]

28. Cao, Q.; Wang, L.; Yang, H.; Wei, W.; Zhang, Y. Low-dose microcystins MC-LR induced hepatopancreas injury and apoptosis in Macrobrachium rosenbergii. Asian J. Ecotox. 2020, 2, 171–179. [Google Scholar]

29. Andersen, R.J.; Luu, H.A.; Chen, D.Z.X.; Holmes, C.F.B.; Kent, M.L.; Blanc, M.L.; Taylor, F.J.R.; Williams, D.E. Chemical and biological evidence links microcystins to salmon ‘netpen liver disease’. Toxicon 1993, 31, 1315. [Google Scholar] [CrossRef]

30. Xie, L.; Yokoyama, A.; Nakamura, K.; Park, H. Accumulation of microcystins in various organs of the freshwater snail sinotaia histrica and three fishes in a temperate lake, the eutrophic lake suwa, japan. Toxicon 2007, 49, 646–652. [Google Scholar] [CrossRef]

31. Yang, W.; Xiang, F.; Liang, L.; Zhou, Y. Toxicity of Ammonia and Its Effects on Oxidative Stress Mechanisms of Juvenile Crucian Carp (Carassius auratus). J. Freshw. Ecol. 2010, 25, 297–302. [Google Scholar] [CrossRef]

32. Benli, A.Ç.K.; Özkul, A. Acute toxicity and histopathological effects of sublethal fenitrothion on Nile tilapia, Oreochromis niloticus. Pestic. Biochem. Phys. 2010, 97, 32–35. [Google Scholar] [CrossRef]

33. Zhang, W.; Sun, S.; Ge, X.; Xia, S.; Zhu, J.; Miao, L.; Lin, Y.; Liang, H.; Pen, W.; Su, Y.; et al. Acute effects of ammonia exposure on the plasma and haematological parameters and histological structure of the juvenile blunt snout bream, Megalobrama amblycephala, and post-exposure recovery. Aquac. Res. 2017, 49, 1008–1019. [Google Scholar] [CrossRef]

34. Li, D.; Li, G.; Chen, W.; Liu, Y. Interactions between a cyanobacterial bloom (Microcystis) and the submerged aquatic plant Ceratophyllum oryzetorum. Kom. Chin. J. Oceanol. Limn. 2009, 27, 38–42. [Google Scholar] [CrossRef]

35. Shang, Y.; Guan, B.; Zheng, J.; Kang, Y. Effect of Cyanobacteria Accumulation on Water Environment and Submerged Plant Growth. Chin. Agric. Sci. Bull. 2015, 31, 195–198. [Google Scholar]

36. Chen, K.; Li, W.; Wu, Q.; Qiang, S. Impacts of Cycanobacteria on the Growth of Submerged Macrophytes, Dianchi Lake. J. Lake Sci. 2003, 15, 364–368. [Google Scholar]

37. Jiang, M.; Zhou, Y.; Wang, N.; Xu, L.; Zheng, Z.; Zhang, J. Allelopathic effects of harmful algal extracts and exudates on biofilms on leaves of Vallisneria natans. Sci. Total. Environ. 2018, 655, 823–830. [Google Scholar] [CrossRef]

38. Saqrane, S.; Oudra, B. Cyanobacterial toxins: A short review on phytotoxic effect in an aquatic environment. Afr. J. Environ. Sci. Technol. 2011, 5, 1146–1151. [Google Scholar] [CrossRef]

39. Ha, M.H.; Contardo-Jara, V.; Pflugmacher, S. Uptake of the cyanobacterial neurotoxin, anatoxin-a, and alterations in oxidative stress in the submerged aquatic plant Ceratophyllum demersum. Ecotox. Environ. Safe 2014, 101, 205–212. [Google Scholar] [CrossRef]

40. Romanowska-Duda, Z.; Tarczyńska, M. The influence of microcystin-LR and hepatotoxic cyanobacterial extract on the water plant Spirodela oligorrhiza. Environ. Toxicol. 2010, 17, 434–440. [Google Scholar] [CrossRef]

41. Gehringer, M.M.; Kewada, V.; Coates, N.; Downing, T.G. The use of Lepidium sativum in a plant bioassay system for the detection of microcystin-LR. Toxicon 2003, 41, 871–876. [Google Scholar] [CrossRef]

42. Chen, J.; Song, L.; Dai, J.; Gan, N.; Liu, Z. Effects of microcystins on the growth and the activity of superoxide dismutase and peroxidase of rape (Brassica napus L.) and rice (Oryza sativa L.). Toxicon 2004, 43, 393–400. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]

43. Máthé, C.; Beyer, D.; Erdődi, F.; Serfőző, Z.; Székvölgyi, L.; Vasas, G.; M-Hamvas, M.; Jámbrik, K.; Gonda, S.; Kiss, A.; et al. Microcystin-LR induces abnormal root development by altering microtubule organization in tissue-cultured common reed (Phragmites australis) plantlets. Aquat. Toxicol. 2009, 92, 122–130. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]

44. Jámbrik, K.; Máthé, C.; Vasas, G.; Beyer, D.; Molnár, E.; Borbély, G.; M-Hamvas, M. Microcystin-LR induces chromatin alterations and modulates neutral single-strand-preferring nuclease activity in Phragmites australis. J. Plant Physiol. 2011, 168, 678–686. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]

45. Chen, J.; Ye, J.; Zhang, H.; Jiang, X.; Zhang, Y.; Liu, Z. Freshwater toxic cyanobacteria induced DNA damage in apple (Malus pumila), rape (Brassica napus) and rice (Oryza sativa). J. Hazard. Mater. 2011, 190, 240–244. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]

46. Azevedo, C.C.; Azevedo, J.; Osório, H.; Vasconcelos, V.; Campos, A. Early physiological and biochemical responses of rice seedlings to low concentration of microcystin-LR. Ecotoxicology 2014, 23, 107–121. [Google Scholar] [CrossRef]

47. Jampeetong, A.; Brix, H. Nitrogen nutrition of Salvinia natans: Effects of inorganic nitrogen form on growth, morphology, nitrate reductase activity and uptake kinetics of ammonium and nitrate. Aquat. Bot. 2009, 90, 67–73. [Google Scholar] [CrossRef]

48. Wang, C.; Zhang, S.; Wang, P.; Hou, J.; Li, W.; Zhang, W. Metabolic adaptations to ammonia-induced oxidative stress in leaves of the submerged macrophyte Vallisneria natans (Lour.) Hara. Aquat. Toxicol. 2008, 87, 88–98. [Google Scholar] [CrossRef]

49. Zhu, Z.; Chen, C.; Jia, H.; Wei, L.; Yin, D. Effects of different nitrogen forms on growth and physiological indexes of Vallisneria natans. J. Plant Resour. Environ. 2006, 15, 48–51. [Google Scholar]

50. Ma, Q.; Wang, Y.; Li, C.; Fang, P.; Zhou, J.; Fang, W. Influence of cyanobacterial bloom dominated by Planktothrix sp. and Cylindrospermopsis raciborskii on microflora structure of intestine, gill and culture enviroment of cultured Eriocheir sinensis. Mar. Fish 2021, 43, 595–606. [Google Scholar]

51. Xue, Y.; Jiang, C.; Geng, J.; Xie, W.; Zhang, H.; Chen, X. Profiles of Bacterioplankton Based on qPCR and 16S rDNA High-throughput Sequencing during a Heavy Cyanobacterial Bloom in Zhushan Bay, Taihu Lake. Environ. Monit. Forewarn. 2017, 9, 19–23. [Google Scholar]

52. Shao, K.; Gao, G.; Wang, Y.; Tang, X.; Qin, B. Vertical diversity of sediment bacterial communities in two different trophic states of the eutrophic Lake Taihu, China. J. Environ. Sci. China 2013, 25, 1186–1194. [Google Scholar] [CrossRef]

53. Zheng, G.; Huang, H.; Tu, Z.; Zhang, L.; Jin, L.; Bai, Y.; Sun, R.; Zhang, Z. An Analysis of Correlation Between Bacterial Diversity and Water Environment in Poyang Lake. Acta Agric. Univ. Jiangxiensis 2017, 39, 549–558. [Google Scholar]

54. Zhang, W.; Gu, P.; Zhu, W.; Wang, N.; Jiang, M.; He, J. Phenotype changes of cyanobacterial and microbial distribution characteristics of surface sediments in different periods of cyanobacterial blooms in taihu lake. Aquat. Ecol. 2020, 54, 591–607. [Google Scholar] [CrossRef]

55. Huang, R.; Shen, F.; Luo, J.; Wang, S.; Tang, Q.; Xu, M.; Wu, Y.; Zhao, D. Effects of Withering of Cyanobacteria Bloom on Abundance and Community Composition of Ammonia-Oxidizing Bacteria in Surface Lake Sediments. J. Ecol. Rural Environ. 2015, 31, 334–339. [Google Scholar]

56. Sun, X. The Influence of Zoobenthos on Community Structure and Function of Nitrogen Transformation Microbe in Sediment from Eutrophic Lakes. Ph.D. Thesis, Nanjing University, Nanjing, China, 2015. [Google Scholar]

57. Peng, Y.; Lu, J.; Chen, H.; Xiao, L. Dynamic Changes of Nitrogen-Transforming and Phosphorus-Accumulating Bacteria Along with the Formation of Cyanobacterial Blooms. Environ. Sci. 2018, 39, 4938–4945. [Google Scholar]

58. Jochimsen, E.M.; Carmichael, W.W.; An, J.; Cardo, D.M.; Cookson, S.T.; Holmes, C.E. Liver failure and death after exposure to microcystins at a hemodialysis center in Brazil. N. Engl. J. Med. 1998, 338, 873–878. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]

59. Qin, B.; Zhu, G.; Gao, G.; Zhang, Y.; Li, W.; Paerl, H.W.; Carmichael, W.W. A drinking water crisis in Lake Taihu, China: Linkage to climatic variability and lake management. Environ. Manag. 2010, 45, 105–112. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]

60. Levy, S. Microcystis Rising: Why Phosphorus Reduction Isn’t Enough to Stop CyanoHABs. Environ. Health Perspect. 2017, 125, A34. [Google Scholar]

61. Watson, S.B. Aquatic taste and odor: A primary signal of drinking-water integrity. J. Toxicol. Environ. Health 2004, 67, 1779–1795. [Google Scholar] [CrossRef]

62. Chen, Y.; Qin, B.; Teubner, K.; Dokulil, M.T. Long-term dynamics of phytoplankton assemblages: Microcystis-domination in Lake Taihu, a large shallow lake in China. J. Plankton. Res. 2003, 25, 445–453. [Google Scholar] [CrossRef]

63. Sivonen, K.; Niemelä, S.I.; Niemi, R.M.; Lepistö, L.; Luoma, T.H.; Räsänen, L.A. Toxic cyanobacteria (blue-green algae) in Finnish fresh and coastal waters. Hydrobiologia 1990, 190, 267–275. [Google Scholar] [CrossRef]

64. Turner, A.D.; Dhanji-Rapkova, M.; O’Neill, A.; Coates, L.; Lewis, A.; Lewis, K. Analysis of microcystins in cyanobacterial blooms from freshwater bodies in England. Toxins 2018, 10, 39. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]

65. Suput, D. Effects of microcystins, cyanobacterial toxins, on mammalian cells and organs. Acta Chim. Slov. 2011, 58, 708–716. [Google Scholar] [PubMed]

66. Ohta, T.; Sueoka, E.; Lida, N.; Komori, A.; Suganuma, M.; Nishiwaki, R.; Tatematsu, M.; Kim, S.; Carmichael, W.W.; Fujiki, H. Nodularin, a potent inhibitor of protein phosphatases 1 and 2A, is a new environmental carcinogen in male F344 rat liver. Cancer Res. 1994, 54, 6402–6406. [Google Scholar] [PubMed]

67. Terao, K.; Ohmori, S.; Igarashi, K.; Ohtani, I.; Watanabe, M.F.; Harada, K.I.; Ito, E.; Watanabe, M. Electron microscopic studies on experimental poisoning in mice induced by cylindrospermopsin isolated from blue-green alga Umezakia natans. Toxicon 1994, 32, 833–843. [Google Scholar] [CrossRef]

68. Llewellyn, L.E. Saxitoxin, a toxic marine natural product that targets a multitude of receptors. Nat. Prod. Rep. 2006, 23, 200–222. [Google Scholar] [CrossRef]

69. Lilleheil, G.; Andersen, R.A.; Skulberg, O.M.; Alexander, J. Effects of a homoanatoxin-a-containing extract from oscillato ria formosa (cyanophyceaebacteria) on neuromuscular transmission. Toxicon 1997, 35, 1275–1289. [Google Scholar] [CrossRef]

70. Hyde, E.G.; Carmichael, W.W. a naturally occurring organophosphate, is an irreversible active site-directed inhibitor of acetylcholinesterase (EC 3.1. 1.7). J. Biochem. Toxicol. 1991, 6, 195–201. [Google Scholar] [CrossRef]

71. Okle, O.; Stemmer, K.; Deschl, U.; Dietrich, D.R. L-BMAA induced ER stress and enhanced caspase 12 cleavage in human neuroblastoma SH-SY5Y cells at low nonexcitotoxic concentrations. Toxicol. Sci. 2013, 131, 217–224. [Google Scholar] [CrossRef]

72. Meng, G.; Sun, Y.; Fu, W.; Guo, Z.; Xu, K. Microcystin-LR induces cytoskeleton system reorganization through hyperphosphorylation of tau and hsp27 via pp2a inhibition and subsequent activation of the p38 mapk signaling pathway in neuroendocrine (pc12) cells. Toxicology 2011, 290, 219–230. [Google Scholar] [CrossRef]

73. Vesterkvist, P.S.M.; Meriluoto, J.A.O. Interaction between microcystins of different hydrophobicities and lipid monolayers. Toxicon 2003, 41, 349–355. [Google Scholar] [CrossRef]

74. Ernst, B. Investigations on the Impact of Toxic Cyanobacteria on Fish as Exemplified by the Coregonids in Lake Ammersee. Ph.D. Thesis, University of Konstanz, Konstanz, Germany, 2008. [Google Scholar]

75. Fischer, W.; Altheimer, S.; Cattori, V.; Meier, P.J.; Dietrich, D.R.; Hagenbuch, B. Organic anion transporting polypeptides expressed in liver and brain mediate uptake of microcystin—Science Direct. Toxicol. App. Pharm. 2005, 203, 257–263. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]

76. Nishiwaki-Matsushima, R.; Ohta, T.; Nishiwaki, S.; Suganuma, M.; Kohyama, K.; Ishikawa, T.; Carmichael, W.W.; Fujiki, H. Liver tumor promotion by the cyanobacterial cyclic peptide toxin microcystin-LR. J. Cancer Res. Clin. 1992, 118, 420–424. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]

 

SUMBER:

Weizhen Zhang, Jing liu, Yunxing Xiao, Yumiao Zhang, Yangjinzhi Yu, Zheng Zheng, Yafeng Liu, and Qi Li. 2022. The Impact of Cyanobacteria Blooms on the Aquatic Environment and Human Health. Toxins 2022, 14(10), 658; https://doi.org/10.3390/toxins14100658

 

#Cyanobacteria 

#LedakanAlga 

#KesehatanManusia 

#PencemaranAir 

#LingkunganPerairan