Naše vody hnědnou – s dalekosáhlými důsledky. Rostoucí koncentrace huminových látek vystavují rybí žábry stresu a vyvolávají zánětlivé reakce. Dlouhodobě to může ohrozit zdraví ryb, jejich odolnost a populace jako celek.
Vyhlídky pro naše sladkovodní ekosystémy nejsou příliš dobré. Klimatická změna a lidská činnost podporují akumulaci rozpuštěného organického uhlíku (DOC) v jezerech a řekách, což vede k tzv. „browningu“. Tento proces způsobuje stále intenzivnější zabarvení vody v důsledku přítomnosti huminových látek. Jaký dopad má však tento jev na vodní organismy? V naší nedávné studii jsme se touto otázkou zabývali a zkoumali reakce žaber pstruha duhového (Oncorhynchus mykiss). Abychom analyzovali účinky rostoucích koncentrací kyseliny fulvové – nízkomolekulární huminové látky – vystavili jsme mladé pstruhy duhové po dobu čtyř týdnů dvěma ekologicky relevantním koncentracím: 5 mg C/L a 50 mg C/L. Následně jsme zkoumali jak histologické (strukturální) změny, tak odpověď transkriptomu v jejich žábrách.
Fotografie v úvodu zachycuje lagunu Atoleiro v Národním parku Restinga de Jurubatiba (RJ, Brazílie), kde vysoká koncentrace huminových látek obarvila vodu do tmavě hnědé barvy. Tyto rozpuštěné organické uhlíky (DOC) se do vody dostávají vyplavováním z okolních půd a vegetace, přičemž extrémní klimatické jevy, jako jsou vlny veder a silné srážky, tento proces ještě zintenzivňují. Browning ovlivňuje nejen průhlednost vody, ale může mít také dopad na vodní ekosystémy a organismy, které v nich žijí.
Ačkoli žábry (zatím) nevykazovaly výrazné strukturální změny, zaznamenali jsme jasné reakce na molekulární úrovni. Nižší koncentrace kyseliny fulvové měla jen malý vliv, zatímco vyšší koncentrace vedla k výrazným změnám genové exprese, přičemž 27 genů bylo aktivováno a 7 potlačeno. Nejvýraznější byla aktivace detoxikačních mechanismů (tzv. xenobiotický metabolismus), zvýšený oxidační stres a prozánětlivá imunitní odpověď. Naše výsledky ukazují, že ryby se aktivně přizpůsobují těmto změnám prostředí a musí mobilizovat ochranné mechanismy k překonání této zátěže.
Klíčovou roli v této reakci hraje aktivace signální dráhy aryl-hydrokarbonového receptoru (AhR), který je zásadní pro rozpoznávání a zpracování environmentálních toxinů. Zjištěné stresové reakce a imunitní odpovědi naznačují, že zvýšené koncentrace kyseliny fulvové představují dosud podceňovanou hrozbu pro sladkovodní ryby.
Vlivem klimatických změn a rostoucího využívání krajiny se do sladkovodních ekosystémů dostává stále více huminových látek, což zesiluje proces browningu. Výzkumný tým vedený Dr. Thorou Lieke (Leibnizův institut pro ekologii vod a vnitrozemské rybářství & Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích), Dr. Verenou Jung-Schroers (Veterinární univerzita Hannover) a Dr. Alexanderem Reblem (Leibnizův institut pro biologii hospodářských zvířat) prokázal, že za těchto podmínek dochází v rybích žábrách k výraznému oxidačnímu stresu. Tento stres vede ke zvýšené produkci glykoproteinů (bílkovin tvořících hlen) a k zánětlivým reakcím. Dlouhodobě může taková zátěž ovlivnit zdraví ryb, snížit jejich odolnost vůči dalším environmentálním stresorům, a dokonce narušit dynamiku populací – což může mít důsledky pro celé ekosystémy (převzato z Lieke et al. (2025), Created in BioRender.com).
Naše studie zdůrazňuje, že „browning“ není jen vizuální změna, ale má přímé a biologicky měřitelné dopady na ryby. Budoucí výzkum by se měl zaměřit na dlouhodobé důsledky této environmentální změny, aby bylo možné lépe pochopit její vliv na vodní ekosystémy a vyvinout účinné strategie ochrany.
Jedině důkladným pochopením příčin a důsledků browningu můžeme vypracovat udržitelné strategie k ochraně našich sladkovodních ekosystémů a jejich obyvatel.
Podrobné informace lze nalézt v původním vědeckém článku:
Lieke, T., Jung-Schroers, V., Rebl, A., 2025. Freshwater browning as a hidden threat – Transcriptomic responses in fish gills exposed to fulvic acid. Journal of Hazardous Materials 488: 137260. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2025.137260
Autorka: Thora Lieke
