Наука

Чи збільшується токсичне цвітіння водоростей через кліматичні зміни?

Чи збільшується токсичне цвітіння водоростей через кліматичні зміни?

Водорості цвітуть у Великих озерах на канадсько-американському кордоні [Джерело зображення:Обсерваторія Землі NASA, Flickr]

Поширеність токсичного цвітіння водоростей зростає у всьому світі, і зміна клімату, здається, є одним із причинних факторів.

Що таке цвітіння водоростей?

Шкідливий цвітіння водоростей (HAB) відбувається, коли мікроскопічні водорості збільшуються у водяній системі, і це може впливати як на прісну, так і на морську воду. Зміна кольору води є одним із ознак наявності цвітіння водоростей. Це відбувається через високу щільність пігментованих клітин. HAB продукують природні токсини, які завдають шкоди іншим організмам, і їх часто асоціюють із широкомасштабною смертністю морських тварин, включаючи риб, морських ссавців, морських черепах та морських птахів. Наприклад, в 2004 році вздовж узбережжя Флориди загинуло 107 дельфінів-афалій після того, як вони спожили забруднені запаси менхадена, риби, що належала до родини Clupeidae. Риба проковтнула високий рівень бреветоксину, виробленого у формі планктону, яка називається динофлагелат. Ламанти також померли від прийому бреветоксину, здебільшого через поїдання видів морської трави, таких як Thalassia testudinum. Інші види морських ссавців, яким загрожує нейротоксин, включають Північноатлантичного правого кита, який споживає велику кількість зоопланктону, та морську черепаху Логгерхед. Люди також зазнають ризику через споживання забруднених морепродуктів.

Деякі райони світу схильні до більшого ризику, ніж інші. Менська затока регулярно уражається цвітінням Alexandrium fundyense, інший динофлагелат. Мексиканська затока зазнала впливу "червоного припливу" (так званого через колір пігментованих клітин), викликаного Каренія бревіс і каліфорнійські води переживають цвітіння Псевдо-ніцція. Інші регіони, де цвітіння є звичним явищем, - це Південна Африка.

Хоча деякі з цих цвітінь називають «червоними припливами», фактичний колір HABs варіюється залежно від виду. У багатьох випадках їх поява спричинена цілком природними факторами, але все частіше вони спричинені діяльністю людини, включаючи забруднення нітратами та кліматичні зміни.

Синьо-зелені водорості, які правильно називають ціанобактеріями, включають сорт, який називається Microcystis. Вже кілька років на озеро Ері регулярно страждає ця форма, яка утворює токсичну речовину, яка називається мікроцистин. Згідно з 76-сторінковим звітом, представленим Американським агентством із охорони навколишнього середовища (EPA) до Конгресу, існує понад 100 різновидів мікроцистину. Щонайменше чотири з них потрапили в водопровідну воду в Толедо в серпні 2014 року, забруднивши водопостачання.

У звіті EPA зазначила, що недостатня кількість інформації про шкідливі цвітіння водоростей обмежує їх здатність перешкоджати потраплянню їх у водопровід. Частково винні обмеження у фінансуванні, за словами Пітера Греватта, директора відділу підземних та питних вод EPA. Одне з найважливіших напрямків досліджень стосується того, як можна вдосконалити технологію очищення води для виведення токсинів.

Шкідливий вплив на людину

Потрібна додаткова інформація про потенційні негативні наслідки мікроцистину для здоров’я, хоча, як відомо, мікроцистин-LR атакує печінку та центральну нервову систему. Деякі цвітіння водоростей також можуть впливати на мозок, викликаючи хворобу Альцгеймера. Домоєва кислота, яка виробляється морськими діатомовими водоростями, такими як Псевдо-ніцція, є одним із таких прикладів, що спричинює пошкодження мозку, втрату пам'яті та смерть.

Зміна клімату

Вчені деякий час прогнозували, що цвітіння водоростей може почати збільшуватися через кліматичні зміни. Фактори, які можуть спричинити це, включають теплу температуру води, зміни солоності, підвищений рівень СО2, підвищення рівня моря та зміну режиму опадів.

Оскільки шкідливі водорості, як правило, цвітуть влітку або у відповідь на теплу температуру води, зміна клімату може посилити появу цвітіння водоростей. За таких обставин цвітінням може бути не просто температура води, оскільки більш висока температура також має тенденцію перешкоджати змішуванню води, що, в свою чергу, спонукає цвітіння водоростей ставати густішим, швидшим. Тепліша вода також полегшує рух дрібних організмів, а це означає, що водорості зможуть швидше випливати на поверхню. Цвітіння водоростей також потенційно може спричинити негативний зворотний зв'язок, оскільки цвітіння водоростей, як правило, поглинає сонячне світло, що, у свою чергу, робить воду теплішою, стимулюючи тим самим більше цвітіння водоростей.

Якщо зміна клімату призведе до більшої посухи, це збільшить солоність прісної води, в результаті чого морські водорості потраплять у прісноводні системи. Токсичні морські водорості присутні в прісноводних озерах на південному заході та півдні центральної частини США з 2000 року, що спричинює велику смертність риб.

Більш високий рівень вуглекислого газу - ще один фактор, який має тенденцію стимулювати цвітіння водоростей, особливо високотоксичних синьо-зелених водоростей.

Періоди зливових опадів, а потім посухи, є ще одним фактором, що стимулює цвітіння водоростей. Це також спричиняє значний стік поживних речовин у річки та озера, що є ще одним фактором, що сприяє цьому.

Це вже починає відбуватися?

Вчені вже почали помічати збільшення поширеності цвітіння водоростей у всьому світі. На початку травня у водах затоки Монтерей на узбережжі Каліфорнії почав з'являтися один із найбільших коли-небудь зафіксованих цвітінь водоростей. Він простягався від центральної Каліфорнії аж до західного узбережжя США до Аляски. В даний час розмір цього цвітіння становить приблизно 40 миль в ширину, простягаючись 650 футів у Тихий океан.

Наукова група на чолі з Рафаелем Куделою, професором океанічних наук з Каліфорнійського університету в Санта-Крус, почала вимірювати деякі з найвищих рівнів домоєвої кислоти, коли-небудь зафіксовані в регіоні.

Дослідницька група Національної адміністрації океанів і атмосфери (NOAA) використовує екологічний процесор для виявлення шкідливих водоростей [Джерело зображення:NOAA Національна служба океанів]

"Це досить масовий розквіт", - сказав професор Кудела, виступаючи перед "Scientific American". "Ця подія може бути пов'язана з незвично теплими водними умовами, які ми мали, і цього року тепла вода поширилася по всьому західному узбережжю, від Вашингтона до південної Каліфорнії".

За словами Віри Трейнер, наукового співробітника Північно-Західного наукового центру рибальства в Сіетлі, збільшення кількості випадків цвітіння водоростей у світі, що потепліє, є очевидною можливістю. Виступаючи перед Громадським громадським радіо, вона описала цвітіння затоки Монтерей як одне з найбільш географічно обширних, тривалих і найбільш токсичних шкідливих цвітінь водоростей такого типу, які коли-небудь зустрічалися на західному узбережжі США.

Вчені вважають, що цвітіння могло бути спричинене "краплею", областю незвично теплої води, яка утворилася на північному сході Тихого океану наприкінці 2014 року. Економічні наслідки цього були серйозними. По всьому Західному узбережжю рекреаційний та комерційний вилов молюсків був зменшений або припинений, що становить мільйони доларів втраченого доходу. Якщо взяти до уваги економічні збитки для морепродуктів, ресторанів та туризму, збитки можуть становити 82 мільйони доларів щороку, повідомляє NOAA.

Що з цим можна зробити?

Цвітіння водоростей можна відстежувати за допомогою даних дистанційного зондування, а групи Національного управління океанічних і атмосферних досліджень (NOAA) і монітори NASA регулярно контролюють їх з повітря. EPA хоче розробити комплексну довгострокову стратегію для оцінки та управління ризиком цвітіння водоростей для питної води. Тим часом NOAA надав Каліфорнії грант у розмірі 88 000 доларів на вивчення цвітіння водоростей Монтерей.

У травні цього року в Гетеборзі (Швеція) відбувся науковий симпозіум з питань шкідливого цвітіння водоростей та зміни клімату. Під час симпозіуму було визначено необхідність подальших досліджень, щоб зрозуміти, як може змінитися поведінка ОВС із більш теплим кліматом. У ньому зібралися фізіологи-водорості, екологи, океанографи, модельєри та фахівці зі зміни клімату, щоб спробувати досягти консенсусу щодо того, які напрямки досліджень слід вважати пріоритетними для майбутнього фінансування цієї теми, та вирішити, які стратегії активного дослідження слід розробляти.

В даний час переважною проблемою є те, що механізми, що лежать в основі формування HAB, зрозумілі лише частково. Для того, щоб це виправити, науково-дослідним установам у всьому світі доведеться спиратися на наявні знання та пов'язувати їх із тим, що відомо на сьогодні про зміну клімату. Багато установ вже починають це робити.


Перегляньте відео: Глобальне потепління: Рівненська область відчуває зміни клімату (Грудень 2021).