Szkodliwy zakwit glonów

Cyjanobakterie (niebiesko-zielone algi) zakwitły na jeziorze Erie (Stany Zjednoczone) w 2009 roku. Te rodzaje glonów mogą powodować szkodliwe zakwity glonów.

zakwit glonów ( HAB ) (lub nadmierny wzrost glonów ) to zakwit glonów , który ma negatywny wpływ na inne organizmy poprzez wytwarzanie naturalnych toksyn wytwarzanych przez glony , mechaniczne uszkodzenia innych organizmów lub w inny sposób. HAB są czasami definiowane jako tylko te zakwity glonów, które wytwarzają toksyny, a czasami jako wszelkie zakwity glonów, które mogą skutkować znacznie niższym poziomem tlenu w wodach naturalnych, zabijając organizmy w wodach morskich lub słodkich . Kwitnienie może trwać od kilku dni do wielu miesięcy. Po obumarciu zakwitu drobnoustroje rozkładające martwe glony zużywają więcej tlenu, tworząc „ martwą strefę ”, która może powodować wymieranie ryb . Kiedy strefy te obejmują duży obszar przez dłuższy czas, ani ryby, ani rośliny nie są w stanie przetrwać. Szkodliwe zakwity glonów w środowiskach morskich są często nazywane „czerwonymi przypływami”.

Czasami nie jest jasne, co powoduje określone HAB, ponieważ ich występowanie w niektórych miejscach wydaje się być całkowicie naturalne, podczas gdy w innych wydaje się być wynikiem działalności człowieka. W niektórych lokalizacjach istnieją powiązania z konkretnymi czynnikami, takimi jak składniki odżywcze, ale HAB występują również od czasu, gdy ludzie zaczęli wpływać na środowisko. HABs są indukowane eutrofizacją , czyli nadmiarem składników pokarmowych w wodzie. Dwa najpowszechniejsze składniki odżywcze to związany azot ( azotany , amoniak i mocznik ) i fosforany . Nadmiar składników odżywczych jest emitowany przez rolnictwo , zanieczyszczenia przemysłowe, nadmierne stosowanie nawozów na obszarach miejskich/podmiejskich i związane z tym spływy miejskie . Przyczyniają się również wyższa temperatura wody i słaba cyrkulacja.

HAB mogą powodować znaczne szkody dla zwierząt, środowiska i gospodarki. Ich rozmiar i częstotliwość wzrastają na całym świecie, co wielu ekspertów przypisuje globalnej zmianie klimatu . Amerykańska Narodowa Administracja Oceaniczna i Atmosferyczna (NOAA) przewiduje bardziej szkodliwe zakwity na Oceanie Spokojnym . Potencjalne środki zaradcze obejmują obróbkę chemiczną, dodatkowe zbiorniki, czujniki i urządzenia monitorujące, ograniczenie odpływu substancji odżywczych, badania i zarządzanie, a także monitorowanie i raportowanie.

Odpływy lądowe, zawierające nawozy, ścieki i odchody zwierzęce, transportują obfite składniki odżywcze do wody morskiej i stymulują zakwity. Przyczyny naturalne, takie jak powodzie rzeczne lub podnoszenie się składników odżywczych z dna morskiego , często po potężnych sztormach, dostarczają składników odżywczych i powodują również zakwity. Nasilający się rozwój obszarów przybrzeżnych i akwakultura również przyczyniają się do występowania przybrzeżnych HAB. Skutki HABs mogą lokalnie ulec pogorszeniu z powodu napędzanej wiatrem cyrkulacji Langmuira i ich skutków biologicznych .

Opis i identyfikacja

sinice na wybrzeżu północnych Niemiec

HAB z cyjanobakterii (niebiesko-zielonych alg) mogą pojawiać się jako piana, szumowiny lub mat na powierzchni wody lub tuż pod nią i mogą przybierać różne kolory w zależności od ich pigmentów. Zakwity sinic w słodkowodnych jeziorach lub rzekach mogą wyglądać na jasnozielone, często ze smugami na powierzchni, które wyglądają jak pływająca farba. Zakwity sinic są problemem globalnym.

Większość zakwitów występuje w ciepłych wodach z nadmiarem składników odżywczych. Szkodliwe skutki takich zakwitów wynikają z wytwarzanych przez nie toksyn lub zużycia tlenu w wodzie, co może prowadzić do wymierania ryb. nie wszystkie zakwity glonów wytwarzają toksyny, a niektóre tylko odbarwiają wodę, wytwarzając śmierdzący zapach lub dodając wodzie zły smak. Niestety, nie można stwierdzić, czy zakwit jest szkodliwy na podstawie samego wyglądu, ponieważ wymagane jest pobranie próbek i badanie mikroskopowe. W wielu przypadkach mikroskopia nie wystarcza do odróżnienia populacji toksycznych od nietoksycznych. W takich przypadkach można zastosować narzędzia do pomiaru poziomu toksyn lub określenia, czy obecne są geny wytwarzające toksyny.

Terminologia

W wąskiej definicji szkodliwe zakwity glonów to tylko te zakwity, które uwalniają toksyny, które wpływają na inne gatunki. Z drugiej strony każdy zakwit glonów może powodować martwe strefy z powodu niskiego poziomu tlenu i dlatego można go nazwać „szkodliwym” w tym sensie. Użycie terminu „szkodliwe zakwity glonów” w mediach i literaturze naukowej jest zróżnicowane. W szerszej definicji wszystkie „organizmy i zdarzenia są uważane za HAB, jeśli mają negatywny wpływ na zdrowie ludzkie lub interesy społeczno-ekonomiczne lub są szkodliwe dla systemów wodnych”. Szkodliwy zakwit glonów to „koncepcja społeczna, a nie definicja naukowa”.

Podobnie szeroka definicja HAB została przyjęta przez amerykańską Agencję Ochrony Środowiska w 2008 r., która stwierdziła, że HAB obejmują „potencjalnie toksyczne (auksotroficzne, heterotroficzne) gatunki i producentów o dużej biomasie, które mogą powodować niedotlenienie i anoksję oraz masową śmiertelność organizmów morskich po osiągnięciu gęstej stężeniach, niezależnie od tego, czy wytwarzane są toksyny”.

czerwony przypływ

Szkodliwe zakwity glonów na obszarach przybrzeżnych są często określane jako „czerwone przypływy”. Termin „czerwony przypływ” pochodzi od zakwitów dowolnego z kilku gatunków bruzdnic , takich jak Karenia brevis . Jednak termin ten jest mylący, ponieważ zakwity glonów mogą znacznie różnić się kolorem, a wzrost glonów nie jest związany z przypływami . Nie wszystkie czerwone przypływy są wytwarzane przez wiciowce. Miksotroficzny orzęsk Mesodinium rubrum wytwarza nietoksyczne kwiaty w kolorze głębokiej czerwieni dzięki chloroplastom, które pozyskuje ze zjadanych przez siebie alg .

Dinoflagellate oznaczony powyżej to mikroskopijna alga Karenia brevis . Jest to przyczyną zdarzenia HAB w Zatoce Meksykańskiej. Glony poruszają się za pomocą wici podłużnej (A) i wici poprzecznej (B). Wić podłużna leży w przypominającej rowek strukturze zwanej zakrętem (F). Wiciowce są podzielone na górną część zwaną nabłonkiem (C), w której znajduje się róg wierzchołkowy (E) oraz dolną część zwaną hipoteką (D) .

Jako termin techniczny jest on zastępowany bardziej precyzyjną terminologią, w tym terminem ogólnym „szkodliwy zakwit glonów” dla gatunków szkodliwych i „ zakwit glonów ” dla gatunków łagodnych. ^{[ potrzebne źródło ]}

typy

Istnieją trzy główne typy fitoplanktonu, które mogą tworzyć szkodliwe zakwity glonów: cyjanobakterie , wiciowce i okrzemki . Wszystkie trzy składają się z mikroskopijnych pływających organizmów, które podobnie jak rośliny mogą wytwarzać własne pożywienie ze światła słonecznego za pomocą fotosyntezy . Ta zdolność sprawia, że większość z nich jest istotną częścią sieci pokarmowej dla małych ryb i innych organizmów.

Cyjanobakteria

Szkodliwe zakwity glonów w słodkowodnych jeziorach i rzekach lub w ujściach rzek, gdzie rzeki wpływają do oceanu, są powodowane przez cyjanobakterie, które są powszechnie określane jako „niebiesko-zielone algi”, ale w rzeczywistości są bakteriami prokariotycznymi , w przeciwieństwie do glonów, które są eukariontami . Niektóre cyjanobakterie, w tym szeroko rozpowszechniony rodzaj Microsystis , mogą wytwarzać niebezpieczne cyjanotoksyny, takie jak mikrocystyny , które są hepatotoksynami które uszkadzają wątrobę ssaków. Inne rodzaje cyjanobakterii mogą również wytwarzać hepatoksyny, a także neurotoksyny, cytotoksyny i endotoksyny. uzdatniania wody mogą nie być w stanie usunąć tych toksyn, co prowadzi do coraz powszechniejszych lokalnych zaleceń dotyczących picia wody z kranu, jak miało to miejsce w Toledo w stanie Ohio w sierpniu 2014 r.

W sierpniu 2021 r. w samym stanie Nowy Jork potwierdzono zakwit glonów w 47 jeziorach. We wrześniu 2021 r. Programy środowiskowe hrabstwa Spokane wydały ostrzeżenie HAB dla Newman Lake po testach wykazujących potencjalnie szkodliwe poziomy toksyczności dla cyjanobakterii, podczas gdy w tym samym miesiącu zgłoszono rekordowo wysokie poziomy mikrocystyn, co doprowadziło do przedłużonego zalecenia „Nie pić” dla 280 gospodarstw domowych w Clear Lake, drugim co do wielkości jeziorze słodkowodnym w Kalifornii. W międzyczasie warunki wodne na Florydzie nadal się pogarszają wraz ze wzrostem napływu składników odżywczych, powodując poważne zdarzenia HAB zarówno na obszarach słodkowodnych, jak i morskich.

HAB powodują również szkody, blokując światło słoneczne wykorzystywane przez rośliny i glony do fotosyntezy lub wyczerpując rozpuszczony tlen potrzebny rybom i innym zwierzętom wodnym, co może prowadzić do wymierania ryb. Kiedy taka woda zubożona w tlen pokrywa duży obszar przez dłuższy czas, może stać się niedotleniona lub nawet beztlenowa; obszary te są powszechnie nazywane martwymi strefami . Te martwe strefy mogą być wynikiem wielu różnych czynników, od zjawisk naturalnych po celową interwencję człowieka, i nie ograniczają się tylko do dużych zbiorników słodkiej wody, jakie znajdują się w wielkich jeziorach, ale są również podatne na zbiorniki słonej wody.

Dwuetapowe systemy życiowe gatunków glonów

Wiele gatunków tworzących szkodliwe zakwity glonów przejdzie dwuetapowy system życia. Gatunki te będą na przemian bentosowe i pelagiczne stan wegetatywny. Etap spoczynku bentosu odpowiada okresowi odpoczynku tych gatunków w pobliżu dna oceanu. Na tym etapie komórki gatunku czekają na optymalne warunki, aby mogły poruszać się w kierunku powierzchni. Gatunki te przejdą następnie z bentosowego etapu spoczynku do pelagicznego stanu wegetatywnego, w którym są bardziej aktywne i znajdują się blisko powierzchni zbiornika wodnego. W pelagicznym stanie wegetatywnym komórki te są zdolne do wzrostu i namnażania się. To właśnie w pelagicznym stanie wegetatywnym może nastąpić zakwit - ponieważ komórki szybko się rozmnażają i przejmują górne obszary zbiornika wodnego. Przejście między tymi dwoma etapami życia może mieć wielorakie skutki dla zakwitu glonów (takie jak szybkie zakończenie HAB, gdy komórki przechodzą ze stanu pelagicznego do stanu bentosowego). Wiele gatunków glonów, które przechodzą ten dwuetapowy cykl życiowy, jest zdolnych do szybkiej migracji pionowej. Ta migracja jest wymagana do przemieszczania się z obszaru dennego zbiorników wodnych do strefy pelagicznej. Gatunki te wymagają ogromnych ilości energii, gdy przechodzą przez różne termokliny , halokliny i piknokliny związane ze zbiornikami wodnymi, w których występują te komórki.

Okrzemki i bruzdnice (w morskich obszarach przybrzeżnych)

Szkodliwy zakwit glonów u wybrzeży San Diego w Kalifornii

Inne rodzaje alg to okrzemki i wiciowce , występujące głównie w środowiskach morskich, takich jak wybrzeża oceanów lub zatoki, gdzie mogą również tworzyć zakwity glonów. Przybrzeżne HAB są zjawiskiem naturalnym, chociaż w wielu przypadkach, zwłaszcza gdy tworzą się w pobliżu linii brzegowych lub w ujściach rzek, wykazano, że są one zaostrzane przez eutrofizację wywołaną przez człowieka i/lub zmiany klimatu. Mogą wystąpić, gdy cieplejsza woda, zasolenie i składniki odżywcze osiągną określony poziom, co następnie stymuluje ich wzrost. Większość glonów HAB to bruzdnice. W wodzie są widoczne przy stężeniu 1000 komórek glonów/ml, podczas gdy w gęstych zakwitach mogą mierzyć ponad 200 000/ml.

Okrzemki wytwarzają kwas domoikowy , kolejną neurotoksynę, która może powodować drgawki u wyższych kręgowców i ptaków, ponieważ koncentruje się w łańcuchu pokarmowym. Kwas domoikowy łatwo gromadzi się w ciałach skorupiaków , sardynek i sardeli , które następnie zjedzone przez lwy morskie , wydry , walenie , ptaki lub ludzi, mogą wpływać na układ nerwowy, powodując poważne obrażenia lub śmierć. Latem 2015 roku rządy stanowe zamknęły ważne łowiska skorupiaków w Waszyngtonie , Oregonie i Kalifornia z powodu wysokiego stężenia kwasu domoikowego w skorupiakach.

W środowisku morskim jednokomórkowe, mikroskopijne organizmy roślinopodobne naturalnie występują w dobrze oświetlonej warstwie powierzchniowej dowolnego zbiornika wodnego. Organizmy te, zwane fitoplanktonem lub mikroalgami , tworzą podstawę sieci pokarmowej, od której zależą prawie wszystkie inne organizmy morskie. Spośród ponad 5000 gatunków fitoplanktonu morskiego, które istnieją na całym świecie, około 2% jest szkodliwych lub toksycznych. Zakwity szkodliwych glonów mogą mieć duży i zróżnicowany wpływ na ekosystemy morskie, w zależności od gatunku, środowiska, w którym występują, oraz mechanizmu, za pomocą którego wywierają negatywne skutki. ^{[ potrzebny cytat ]}

Lista powszechnych rodzajów HAB

Powoduje

Szkodliwe zakwity glonów nie muszą być wyraźnie widoczne. To pokazuje zakwit z wysokimi poziomami toksyn cyjanobakterii (ponad 5 μ/l), ale zakwit nie jest łatwy do zauważenia.

Czasami nie jest jasne, co powoduje określone HAB, ponieważ ich występowanie w niektórych miejscach wydaje się być całkowicie naturalne, podczas gdy w innych wydaje się być wynikiem działalności człowieka. Ponadto istnieje wiele różnych gatunków glonów, które mogą tworzyć HAB, a każdy z nich ma inne wymagania środowiskowe dla optymalnego wzrostu. Częstotliwość i nasilenie HAB w niektórych częściach świata zostały powiązane ze zwiększonym obciążeniem substancjami odżywczymi wynikającymi z działalności człowieka. Na innych obszarach HAB są przewidywalnym sezonowym zjawiskiem wynikającym z upwellingu przybrzeżnego, naturalnego wyniku ruchu niektórych prądów oceanicznych.

Wzrost fitoplanktonu morskiego (zarówno nietoksycznego, jak i toksycznego) jest generalnie ograniczony dostępnością azotanów i fosforanów, które mogą występować obficie w przybrzeżnych strefach upwellingu, jak również w spływach rolniczych. Czynnikiem jest również rodzaj azotanów i fosforanów dostępnych w systemie, ponieważ fitoplankton może rosnąć w różnym tempie w zależności od względnej obfitości tych substancji (np. amoniaku , mocznika , jonów azotanowych).

Różne inne źródła składników odżywczych mogą również odgrywać ważną rolę w kształtowaniu się zakwitów glonów, w tym żelazo, krzemionka lub węgiel. Sugerowano również, że zanieczyszczenie wód przybrzeżnych powodowane przez ludzi (w tym nawożenie żelazem) i systematyczny wzrost temperatury wody morskiej mogą przyczyniać się do powstawania HAB.

Wśród przyczyn zakwitów glonów są:

Nadmiar składników odżywczych — fosforu i azotanów — z nawozów lub ścieków odprowadzanych do zbiorników wodnych (zwany także zanieczyszczeniem składnikami odżywczymi )
zmiana klimatu
zanieczyszczenia termiczne z elektrowni i fabryk
niski poziom wody w śródlądowych drogach wodnych i jeziorach, co zmniejsza przepływ wody i podnosi temperaturę wody
inwazyjne filtratory - zwłaszcza małże zebry , Dreissena polymorpha - które preferencyjnie zjadają nietoksyczne algi, konkurujące ze szkodliwymi algami

Składniki odżywcze

Składniki odżywcze dostają się do środowiska słodkowodnego lub morskiego jako spływ powierzchniowy z zanieczyszczeń rolniczych i spływ miejski z nawożonych trawników, pól golfowych i innych nieruchomości krajobrazowych; oraz z oczyszczalni ścieków , w których brakuje systemów kontroli składników odżywczych. Dodatkowe składniki odżywcze są wprowadzane z zanieczyszczeń atmosferycznych. Obszary przybrzeżne na całym świecie, zwłaszcza tereny podmokłe i ujścia rzek, rafy koralowe i bagna, są podatne na przeciążenie tymi składnikami odżywczymi. Większość dużych miast nad Morzem Śródziemnym , na przykład odprowadzają wszystkie nieoczyszczone ścieki do morza. To samo dotyczy większości nadmorskich krajów rozwijających się, podczas gdy w niektórych częściach rozwijającego się świata aż 70% ścieków z dużych miast może ponownie trafiać do systemów wodnych bez oczyszczania.

Resztkowe składniki odżywcze w oczyszczonych ściekach mogą również gromadzić się w dalszych obszarach źródła wody i powodować eutrofizację paliwa, co stopniowo prowadzi do systemu zdominowanego przez cyjanobakterie, charakteryzującego się sezonowymi HAB. Wraz z budową większej infrastruktury oczyszczania ścieków, więcej oczyszczonych ścieków wraca do naturalnego systemu wodnego, co prowadzi do znacznego wzrostu tych resztkowych składników odżywczych. ^{[ potrzebne źródło ]}

Resztkowe składniki odżywcze łączą się z składnikami odżywczymi z innych źródeł, aby zwiększyć zapasy składników odżywczych w osadach, które są siłą napędową przesunięć fazowych do głęboko zakorzenionych warunków eutroficznych. ^{[ potrzebne źródło ]}

Przyczynia się to do postępującej degradacji zapór, jezior, rzek i zbiorników wodnych – źródeł wody, które zaczynają być nazywane infrastrukturą ekologiczną, wywierając coraz większą presję na oczyszczalnie ścieków i stacje uzdatniania wody. Taka presja z kolei nasila sezonowe HAB. ^{[ potrzebne źródło ]}

Zmiana klimatu

Zmiana klimatu przyczynia się do ocieplenia wód, co stwarza bardziej sprzyjające warunki dla wzrostu glonów w większej liczbie regionów i dalej na północ. Ogólnie rzecz biorąc, stojąca, ciepła, płytka woda w połączeniu z bogatymi w składniki odżywcze warunkami w jeziorach lub rzekach zwiększa ryzyko wystąpienia szkodliwych zakwitów glonów. Ocieplenie letnich temperatur powierzchni jezior, które wzrastały o 0,34°C dekada na dekadę w latach 1985-2009 z powodu globalnego ocieplenia, również prawdopodobnie zwiększy kwitnienie glonów o 20% w ciągu następnego stulecia.

Chociaż przyczyny szkodliwych zakwitów glonów są słabo poznane, wydaje się, że od lat 80. XX wieku zwiększyły się ich zasięg i częstotliwość na obszarach przybrzeżnych. Jest to wynikiem czynników wywołanych przez człowieka, takich jak zwiększone nakłady składników odżywczych ( zanieczyszczenie składnikami odżywczymi ) i zmiany klimatu (w szczególności ocieplenie temperatury wody). Parametry wpływające na powstawanie HAB to ocieplenie oceanów, morskie fale upałów, utrata tlenu , eutrofizacja i zanieczyszczenie wody .

Przyczyny lub czynniki przyczyniające się do przybrzeżnych HAB

Przybrzeżne szkodliwe zakwity glonów.

HAB zawierają gęste skupiska organizmów i wyglądają jak odbarwiona woda, często czerwonawo-brązowa. Jest to zjawisko naturalne, ale dokładna przyczyna lub kombinacja czynników prowadzących do zdarzenia HAB niekoniecznie jest znana. Uważa się jednak, że trzy kluczowe czynniki naturalne odgrywają ważną rolę w rozkwicie - zasolenie, temperatura i wiatr. HAB powodują szkody gospodarcze, dlatego epidemie są dokładnie monitorowane. Na przykład Florida Fish and Wildlife Conservation Commission dostarcza aktualny raport o stanie HAB na Florydzie. Departament Parków i Dzikiej Przyrody w Teksasie udostępnia również raport o stanie. Chociaż nie znaleziono żadnej konkretnej przyczyny HAB, wiele różnych czynników może przyczynić się do ich obecności. Czynniki te mogą obejmować zanieczyszczenie wody , które pochodzi ze źródeł takich jak ścieki ludzkie i spływy rolne .

Występowanie HAB w niektórych miejscach wydaje się być całkowicie naturalne (zakwity glonów są zjawiskiem sezonowym wynikającym z upwellingu wybrzeża, naturalnym skutkiem przemieszczania się pewnych prądów oceanicznych), podczas gdy w innych wydają się być wynikiem zwiększonego zanieczyszczenia substancjami biogennymi przez człowieka zajęcia. Wzrost fitoplanktonu morskiego jest ogólnie ograniczony dostępnością azotanów i fosforanów , które mogą występować obficie w odpływach rolniczych, jak również w przybrzeżnych strefach upwellingu. Uważa się, że inne czynniki, takie jak napływ pyłu bogatego w żelazo z dużych obszarów pustynnych, takich jak Sahara, odgrywają główną rolę w wywoływaniu zdarzeń HAB. Niektóre zakwity glonów na wybrzeżu Pacyfiku zostały również powiązane z występowaniem oscylacji klimatycznych na dużą skalę, takich jak zjawiska El Niño . ^{[ potrzebne źródło ]}

Inne przyczyny

, że inne czynniki, takie jak napływ pyłu bogatego w żelazo z dużych obszarów pustynnych, takich jak Sahara, odgrywają rolę w powstawaniu HAB. Niektóre zakwity glonów na wybrzeżu Pacyfiku zostały również powiązane z naturalnymi zjawiskami oscylacji klimatycznych na dużą skalę, takimi jak zjawiska El Niño . HAB są również związane z intensywnymi opadami deszczu. Chociaż HABs w Zatoce Meksykańskiej były obserwowane na początku XVI wieku przez odkrywcę Cabeza de Vaca , nie jest jasne, co inicjuje te zakwity i jak dużą rolę odgrywają w ich rozwoju czynniki antropogeniczne i naturalne.

Liczba i rozmiary

Liczba zgłaszanych szkodliwych zakwitów glonów (cyjanobakterii) wzrasta na całym świecie. Nie jest jasne, czy widoczny wzrost częstości i nasilenia HAB w różnych częściach świata jest w rzeczywistości rzeczywistym wzrostem, czy też wynika ze zwiększonych wysiłków obserwacyjnych i postępów w technologii identyfikacji gatunków.

W 2008 r. rząd USA przygotował raport dotyczący problemu „Zarządzanie i reagowanie na szkodliwy zakwit glonów: ocena i plan”. W raporcie uznano powagę problemu:

Powszechnie uważa się, że częstotliwość i rozmieszczenie geograficzne HAB na całym świecie wzrasta. Wszystkie stany przybrzeżne USA doświadczyły HAB w ciągu ostatniej dekady, aw niektórych miejscach pojawiły się nowe gatunki, o których wcześniej nie wiadomo było, że powodują problemy. Uważa się również, że częstotliwość HAB wzrasta w systemach słodkowodnych.

Naukowcy odnotowali wzrost liczby HAB w Europie, Afryce i Australii. Obejmowały one zakwity niektórych afrykańskich Wielkich Jezior , takich jak Jezioro Wiktorii , drugie co do wielkości jezioro słodkowodne na świecie. Indie odnotowują coroczny wzrost liczby zakwitów. W 1977 Hongkong zgłosił swój pierwszy przybrzeżny HAB. Do 1987 roku otrzymywali średnio 35 rocznie. Ponadto pojawiły się doniesienia o szkodliwych zakwitach glonów w popularnych kanadyjskich jeziorach, takich jak Beaver Lake i Quamichan Lake. Te zakwity były odpowiedzialne za śmierć kilku zwierząt i doprowadziły do ostrzeżeń dotyczących pływania.

Globalne ocieplenie i zanieczyszczenie powodują zakwity glonów w miejscach, które wcześniej uważano za „niemożliwe” lub rzadkie, takich jak pod pokrywami lodowymi w Arktyce, na Antarktydzie, w Himalajach , Górach Skalistych i w Sierra Nevada Góry .

W Stanach Zjednoczonych w ciągu ostatniej dekady w każdym stanie nadbrzeżnym wystąpiły szkodliwe zakwity glonów, aw nowych miejscach pojawiły się nowe gatunki, o których wcześniej nie wiadomo było, że powodują problemy. W głębi lądu główne rzeki odnotowały wzrost wielkości i częstotliwości. W 2015 roku rzeka Ohio miała rozkwit, który rozciągnął „bezprecedensowe” 650 mil (1050 km) do sąsiednich stanów i uzyskał pozytywny wynik testu na obecność toksyn, co spowodowało problemy z wodą pitną i rekreacją. Część rzeki Jordan w Utah została zamknięta z powodu toksycznego rozkwitu glonów w 2016 roku.

U zachodniego wybrzeża Republiki Południowej Afryki HABs wywołane przez Alexandrium catanella występują każdej wiosny. Te zakwity organizmów powodują poważne zakłócenia w rybołówstwie tych wód, ponieważ toksyny zawarte w fitoplanktonie powodują, że mięczaki odżywiające się filtrem w wodach dotkniętych chorobą stają się trujące do spożycia przez ludzi.

Szkodliwe efekty

W miarę wzrostu zakwitów glonów wyczerpują one tlen w wodzie i blokują dostęp światła słonecznego do ryb i roślin. Takie zakwity mogą trwać od kilku dni do wielu miesięcy. Przy mniejszej ilości światła rośliny pod kwiatami mogą umrzeć, a ryby mogą umrzeć z głodu. Ponadto gęsta populacja zakwitu zmniejsza nasycenie tlenem w nocy poprzez oddychanie. A kiedy glony ostatecznie obumierają, drobnoustroje, które rozkładają martwe algi, zużywają jeszcze więcej tlenu, co z kolei powoduje, że więcej ryb umiera lub opuszcza dany obszar. Kiedy tlen jest nadal wyczerpywany przez zakwity, może to prowadzić do niedotlenienia martwych stref , gdzie ani ryby, ani rośliny nie są w stanie przetrwać. Podejrzewa się, że te martwe strefy w przypadku Zatoki Chesapeake, gdzie są normalnym zjawiskiem, są głównym źródłem metanu .

Naukowcy odkryli, że HABs były znaczącą cechą poprzednich masowych wymierań , w tym wymierania pod koniec permu .

Ludzkie zdrowie

Testy wykazały, że niektóre toksyny w pobliżu kwiatów mogą znajdować się w powietrzu, a tym samym być wdychane, co może mieć wpływ na zdrowie.

Żywność

Nie zaleca się jedzenia ryb lub skorupiaków z pobliskich kwitnących jezior. W skorupiakach, które żywią się algami, gromadzą się silne toksyny. W przypadku spożycia skorupiaków mogą wystąpić różne rodzaje zatruć. Należą do nich amnestyczne zatrucie skorupiakami (ASP), biegunkowe zatrucie skorupiakami , neurotoksyczne zatrucie skorupiakami i paraliżujące zatrucie skorupiakami . Badanie z 2002 roku wykazało, że toksyny alg mogą być przyczyną nawet 60 000 przypadków zatrucia na świecie każdego roku.

W 1987 roku pojawiła się nowa choroba: amnezyjne zatrucie skorupiakami (ASP). Stwierdzono , że ludzie, którzy jedli małże z Wyspy Księcia Edwarda, mieli ASP. Chorobę wywołał kwas domoikowy , wytwarzany przez okrzemkę znalezioną na obszarze, na którym uprawiano małże. Badanie z 2013 roku wykazało, że zatrucie toksycznymi paraliżującymi skorupiakami na Filipinach podczas HAB spowodowało co najmniej 120 zgonów w ciągu kilku dziesięcioleci. Po incydencie HAB w 2014 roku w zatoce Monterey w Kalifornii urzędnicy ds. zdrowia ostrzegali ludzi, aby nie jedli niektórych części sardeli, sardynek lub krabów złowionych w zatoce. W 2015 roku większość łowisk skorupiaków w Waszyngtonie, Oregonie i Kalifornii została zamknięta z powodu wysokiego stężenia toksycznego kwasu domoikowego w skorupiakach. Ostrzegano ludzi, że wdychanie oparów fal lub wiatru podczas zdarzenia HAB może powodować ataki astmy lub prowadzić do innych dolegliwości układu oddechowego.

W 2018 roku urzędnicy ds. rolnictwa w Utah martwili się, że nawet uprawy mogą zostać skażone, jeśli zostaną nawodnione toksyczną wodą, chociaż przyznają, że nie mogą dokładnie zmierzyć zanieczyszczenia z powodu tak wielu zmiennych w rolnictwie. Wydali ostrzeżenia dla mieszkańców, jednak z ostrożności.

Woda pitna

Zdjęcie satelitarne jeziora Erie podczas szkodliwego zakwitu glonów w 2011 roku.

Ogólnie ostrzega się ludzi, aby nie wchodzili do wody z zakwitów glonów ani nie pili jej ani nie pozwalali swoim zwierzętom pływać w wodzie, ponieważ wiele zwierząt zmarło z powodu zakwitów glonów. W co najmniej jednym przypadku ludzie zaczęli chorować, zanim wydano ostrzeżenia. Nie ma dostępnego leczenia dla zwierząt, w tym bydła hodowlanego, jeśli piją one z zakwitów glonów, w których obecne są takie toksyny. Zaleca się, aby zwierzęta trzymać z dala od zakwitów glonów, aby uniknąć kontaktu.

W niektórych miejscach odwiedzający zostali ostrzeżeni, aby nawet nie dotykać wody. Żeglarzom powiedziano, że toksyny w wodzie mogą być wdychane z aerozolu wiatru lub fal. Oceaniczne plaże, jeziora i rzeki zostały zamknięte z powodu zakwitów glonów. Po tym, jak w 2015 roku pies zmarł w wyniku pływania w rozkwicie w kalifornijskiej rosyjskiej rzece , urzędnicy również wysłali ostrzeżenia dla części rzeki. Gotowanie wody w domu przed piciem nie usuwa toksyn.

W sierpniu 2014 r. Miasto Toledo w stanie Ohio poradziło swoim 500 000 mieszkańcom, aby nie pili wody z kranu, ponieważ wysoki poziom toksyn z zakwitu glonów w zachodnim jeziorze Erie wpłynął na zdolność ich stacji uzdatniania wody do uzdatniania wody do bezpiecznego poziomu. Sytuacja awaryjna wymagała używania wody butelkowanej do wszystkich normalnych zastosowań z wyjątkiem prysznica, co poważnie wpłynęło na usługi publiczne i przedsiębiorstwa komercyjne. Rozkwit powrócił w 2015 roku i był ponownie prognozowany na lato 2016 roku.

W 2004 r. zakwit w zatoce Kisumu, która jest źródłem wody pitnej dla 500 000 ludzi w Kisumu w Kenii , został podobnie skażony. W Chinach odcięto mieszkańcom dostęp do wody w 2007 roku z powodu zakwitu glonów w trzecim co do wielkości jeziorze, co zmusiło 2 miliony ludzi do korzystania z wody butelkowanej. Mniejsza przerwa w dostawie wody w Chinach dotknęła 15 000 mieszkańców dwa lata później w innym miejscu. Australia w 2016 roku również musiała odciąć rolnikom wodę.

Alan Steinman z Grand Valley State University wyjaśnił, że jedną z głównych przyczyn zakwitów glonów w ogóle, a konkretnie jeziora Erie, jest to, że niebiesko-zielone algi rozwijają się dzięki wysokiej zawartości składników odżywczych oraz ciepłej i spokojnej wodzie. Jezioro Erie jest bardziej podatne na zakwity, ponieważ ma wysoki poziom składników odżywczych i jest płytkie, co powoduje szybsze nagrzewanie się latem.

Objawy picia toksycznej wody mogą pojawić się w ciągu kilku godzin po kontakcie. Mogą obejmować nudności, wymioty i biegunkę lub wywoływać bóle głowy i problemy żołądkowo-jelitowe. Chociaż rzadko, toksyczność wątroby może spowodować śmierć. Objawy te mogą następnie prowadzić do odwodnienia, co jest kolejnym poważnym problemem. W wysokich stężeniach toksyny w wodach glonów po dotknięciu mogą powodować wysypki skórne, podrażniać oczy, nos, usta lub gardło. Osoby z podejrzeniem objawów proszone są o skontaktowanie się z lekarzem, jeśli objawy utrzymują się lub nie mogą zatrzymać płynów po 24 godzinach. ^{[ potrzebne źródło ]}

W badaniach na poziomie populacji pokrycie kwitnienia było istotnie związane z ryzykiem zgonu z powodu niealkoholowej choroby wątroby .

Zaburzenia neurologiczne

Uważa się, że toksyczne zakwity glonów odgrywają rolę w rozwoju zwyrodnieniowych zaburzeń neurologicznych u ludzi, takich jak stwardnienie zanikowe boczne i choroba Parkinsona .

Mniej niż jeden procent zakwitów glonów wytwarza niebezpieczne toksyny, takie jak mikrocystyny . Chociaż niebieskozielone lub inne algi zwykle nie stanowią bezpośredniego zagrożenia dla zdrowia, wytwarzane przez nie toksyny (trucizny) są uważane za niebezpieczne dla ludzi, zwierząt lądowych, ssaków morskich, ptaków i ryb w przypadku spożycia toksyn. Toksyny to neurotoksyny , które niszczą tkankę nerwową, co może wpływać na układ nerwowy, mózg i wątrobę i może prowadzić do śmierci.

Wpływ na ludzi szkodliwych zakwitów glonów w środowiskach morskich

Ludzie są narażeni na kontakt z gatunkami HAB poprzez spożywanie nieprawidłowo zebranych skorupiaków, wdychanie brevetoksyn w aerozolu (tj. toksyn PbTx lub Ptychodiscus ) oraz w niektórych przypadkach poprzez kontakt ze skórą. Brewetoksyny wiążą się z bramkowanymi napięciem kanałami sodowymi , ważne struktury błon komórkowych. Wiązanie powoduje trwałą aktywację komórek nerwowych, co zakłóca przekaźnictwo nerwowe, prowadząc do problemów zdrowotnych. Toksyny te powstają w organizmie jednokomórkowym lub jako produkt metaboliczny. Dwa główne typy związków brevetoxin mają podobne, ale różne struktury szkieletowe. PbTx-2 jest główną wewnątrzkomórkową brevetoksyną wytwarzaną przez K. brevis . Jednak z biegiem czasu brevetoksyna PbTx-2 może zostać przekształcona w PbTx-3 poprzez zmiany metaboliczne. Naukowcy odkryli, że PbTx-2 jest główną wewnątrzkomórkową brevetoksyną, która z czasem przekształca się w PbTx-3.

W Stanach Zjednoczonych owoce morza spożywane przez ludzi są regularnie testowane przez USDA pod kątem toksyn, aby zapewnić bezpieczne spożycie. Takie testy są powszechne w innych krajach. Jednak niewłaściwe zbieranie skorupiaków może powodować paraliżujące zatrucie skorupiakami i neurotoksyczne zatrucie skorupiakami u ludzi. Niektóre objawy obejmują senność, biegunkę, nudności, utratę kontroli motorycznej, mrowienie, drętwienie lub ból kończyn, niespójność i porażenie oddechowe. Doniesienia o podrażnieniu skóry po kąpieli w oceanie podczas HAB są powszechne.

Kiedy komórki HAB pękają, uwalniają do środowiska pozakomórkowe brewetoksyny. Niektóre z nich pozostają w oceanie, podczas gdy inne ulegają aerozolowaniu. Podczas wiatrów na lądzie brevetoksyny mogą ulegać aerozolizacji w wyniku transportu za pośrednictwem pęcherzyków powietrza, powodując między innymi podrażnienie dróg oddechowych, skurcz oskrzeli , kaszel i świszczący oddech.

Zaleca się unikanie kontaktu z rozpyloną przez wiatr toksyną w aerozolu. Niektóre osoby zgłaszają pogorszenie czynności układu oddechowego już po 1 godzinie ekspozycji na plażę z czerwonym przypływem K. brevis , a objawy te mogą utrzymywać się przez kilka dni. Osoby z ciężkimi lub uporczywymi chorobami układu oddechowego (takimi jak przewlekła choroba płuc lub astma) mogą doświadczać silniejszych działań niepożądanych. ^{[ potrzebne źródło ]}

Nie jest znane leczenie stanów spowodowanych ekspozycją na HAB. W większości przypadków pacjenci po prostu czekają, aż toksyna wypłucze się z ich organizmu, ale w ciężkich przypadkach mogą być potrzebne systemy podtrzymywania życia.

Narodowa Służba Oceaniczna Narodowej Administracji Oceanicznej i Atmosferycznej udostępnia publiczny raport o stanie, identyfikujący możliwe skutki podrażnienia dróg oddechowych na obszarach dotkniętych HAB.

Wpływ ekonomiczny

Rekreacja i turystyka

Zagrożenia towarzyszące szkodliwym zakwitom glonów utrudniają odwiedzającym korzystanie z plaż i jezior w miejscach w USA, takich jak Floryda, Kalifornia, Vermont i Utah. Osoby, które miały nadzieję cieszyć się wakacjami lub dniami wolnymi, były trzymane z daleka ze szkodą dla lokalnych gospodarek. Na jeziorach i rzekach w Północnej Dakocie , Minnesocie , Utah, Kalifornii i Ohio umieszczono znaki ostrzegające o potencjalnym zagrożeniu dla zdrowia.

Podobne zakwity stały się bardziej powszechne w Europie, a Francja jest jednym z krajów, które je zgłaszają. Latem 2009 roku plaże w północnej Bretanii zostały pokryte tonami potencjalnie śmiercionośnych, gnijących zielonych alg. Koń jadący wzdłuż plaży upadł i zdechł od oparów wydzielanych przez gnijące algi.

Szkody gospodarcze wynikające z utraty działalności stały się poważnym problemem. Według jednego z raportów z 2016 r. cztery główne skutki gospodarcze szkodliwych zakwitów glonów wynikają ze szkód dla zdrowia ludzkiego, rybołówstwa, turystyki i rekreacji oraz kosztów monitorowania i zarządzania obszarem, na którym pojawiają się zakwity. EPA szacuje, że zakwity glonów wpływają na 65 procent głównych ujść rzek w kraju, a ich roczny koszt wynosi 2,2 miliarda dolarów. Szacuje się, że w Stanach Zjednoczonych istnieje około 166 martwych stref przybrzeżnych. Ponieważ gromadzenie danych ze źródeł spoza Stanów Zjednoczonych było trudniejsze i ograniczone, większość szacunków na 2016 r. dotyczyła głównie Stanów Zjednoczonych

W miastach portowych w prowincji Shandong we wschodnich Chinach mieszkańcy nie są już zaskoczeni, gdy co roku przybywają ogromne zakwity glonów i zalewają plaże. Przed Igrzyskami Olimpijskimi w Pekinie w 2008 roku ponad 10 000 osób pracowało nad usunięciem 20 000 ton martwych alg z plaż. W 2013 r. kolejny rozkwit w Chinach, uważany za największy w historii, objął obszar 7500 mil kwadratowych, a po nim nastąpił kolejny w 2015 r., który objął jeszcze większą powierzchnię 13 500 mil kwadratowych. Uważa się, że zakwity w Chinach są spowodowane zanieczyszczeniem z nieoczyszczonych zrzutów rolniczych i przemysłowych do rzek prowadzących do oceanu.

Przemysł rybny

Już w 1976 r. krótkoterminowa, stosunkowo niewielka, martwa strefa u wybrzeży Nowego Jorku i New Jersey kosztowała rybołówstwo komercyjne i rekreacyjne ponad 500 milionów dolarów. W 1998 roku HAB w Hongkongu zabił wartościowe ryby o wartości ponad 10 milionów dolarów.

W 2009 roku wpływ ekonomiczny dla przybrzeżnych hrabstw stanu Waszyngton zależnych od przemysłu rybnego oszacowano na 22 miliony dolarów. W 2016 r. amerykański przemysł rybny spodziewał się, że utracone dochody w przyszłości mogą wynieść 900 mln USD rocznie.

NOAA przedstawiła kilka szacunków kosztów różnych zakwitów w ciągu ostatnich kilku lat: 10,3 miliona dolarów w 2011 r. z powodu HAB na wyładunkach ostryg w Teksasie; 2,4 miliona dolarów utraconych dochodów z handlu plemiennego z powodu zamknięcia łowisk w północno-zachodniej części Pacyfiku w 2015 roku; 40 milionów dolarów z powodu utraty turystyki przez stan Waszyngton z powodu zamknięcia tego samego łowiska.

Wraz ze szkodami dla firm, choroby ludzi powodują utratę zarobków i uszczerbek na zdrowiu. Koszty leczenia, dochodzeń prowadzonych przez agencje zdrowia poprzez pobieranie próbek wody i badania oraz umieszczanie znaków ostrzegawczych w miejscach, do których doszło, również są kosztowne.

Zamknięcia obszarów, na których występuje ten rozkwit glonów, mają duży negatywny wpływ na sektor rybołówstwa, a do tego dochodzi wysoka śmiertelność ryb, wzrost cen spowodowany niedoborem dostępnych ryb i spadek popytu na owoce morza z powodu strach przed skażeniem toksynami. Powoduje to duże straty ekonomiczne dla branży.

Szacuje się, że koszty ekonomiczne wzrosną. Na przykład w czerwcu 2015 r. największy znany toksyczny HAB wymusił zamknięcie przemysłu skorupiaków na zachodnim wybrzeżu, po raz pierwszy w historii. Jeden z ekspertów NOAA z Seattle skomentował: „Jest to bezprecedensowe pod względem zasięgu i wielkości tego szkodliwego zakwitu glonów oraz warunków ciepłej wody, które obserwujemy na morzu…” Zakwit obejmował zakres od Santa Barbara w Kalifornii na północ po Alaskę .

Negatywny wpływ na ryby może być jeszcze bardziej dotkliwy, gdy są one zamknięte w zagrodach, tak jak ma to miejsce w gospodarstwach rybackich. W 2007 roku farma rybna w Kolumbii Brytyjskiej straciła 260 ton łososia w wyniku zakwitów, aw 2016 roku farma w Chile straciła 23 miliony łososi w wyniku zakwitu glonów .

Wpływ środowiska

Martwe strefy

Obecność szkodliwych zakwitów glonów może prowadzić do niedotlenienia lub anoksji w zbiorniku wodnym. Wyczerpywanie się tlenu w zbiorniku wodnym może prowadzić do powstania martwej strefy . Martwe strefy występują, gdy zbiornik wodny stał się nieodpowiedni do przetrwania organizmów w tym miejscu. HAB powodują martwe strefy, zużywając tlen w tych zbiornikach wodnych - pozostawiając minimalną ilość tlenu dostępnego dla innych organizmów morskich. Kiedy HAB umrą, ich ciała opadną na dno zbiornika wodnego - ponieważ rozkład ich ciał (przez bakterie) powoduje zużycie tlenu. Gdy poziom tlenu spadnie do tak niskiego poziomu, HAB wprowadziły zbiornik wodny w stan niedotlenienia - a ten niski poziom tlenu spowoduje, że organizmy morskie będą szukać lepiej przystosowanych miejsc do przetrwania.

Kwiaty mogą szkodzić środowisku nawet bez wytwarzania toksyn, wyczerpując tlen z wody podczas wzrostu i rozkładu po śmierci. Kwiaty mogą również blokować światło słoneczne dla organizmów żyjących pod nimi. Rekordowa liczba i wielkość zakwitów utworzyła się na wybrzeżu Pacyfiku, w jeziorze Erie, w zatoce Chesapeake iw Zatoce Meksykańskiej, gdzie w rezultacie powstało wiele martwych stref. W latach 60. liczba martwych stref na świecie wynosiła 49; liczba ta wzrosła do ponad 400 do 2008 roku.

Do największych martwych stref należały te na Morzu Bałtyckim w północnej Europie i Zatoce Meksykańskiej, które wpływają na przemysł rybny w USA o wartości 2,8 miliarda dolarów. Niestety, martwe strefy rzadko się regenerują i zwykle powiększają. Jedną z nielicznych martwych stref, które kiedykolwiek odzyskano, było Morze Czarne , które dość szybko powróciło do normy po upadku Związku Radzieckiego w latach 90. XX wieku z powodu wynikającego z tego ograniczenia zużycia nawozów.

US Coast Guard Cutter Healy przewiózł naukowców do 26 miejsc badawczych w Arktyce, gdzie stężenie zakwitów wahało się od wysokiego (czerwony) do niskiego (fioletowy).

Badacz David Mayer z Clark University opuszcza kamerę wideo pod lód, aby obserwować gęsty rozkwit fitoplanktonu.

Wymieranie ryb

HABs spowodowały masowe wymieranie ryb. W 2016 roku 23 miliony łososi hodowanych w Chile zmarło z powodu zakwitu toksycznych glonów. Aby pozbyć się martwych ryb, z tych nadających się do spożycia zrobiono mączkę rybną, a resztę wyrzucono 60 mil od brzegu, aby uniknąć zagrożenia dla zdrowia ludzi. Szacuje się, że ekonomiczny koszt tego wymarcia wyniósł 800 milionów dolarów. Ekspert ds. Środowiska Lester Brown napisał, że hodowla łososia i krewetek w przybrzeżnych stawach powoduje koncentrację odpadów, co przyczynia się do eutrofizacji i tworzenia martwych stref.

Inne kraje zgłosiły podobne skutki, a miasta takie jak Rio de Janeiro w Brazylii odnotowują wymieranie głównych ryb w wyniku zakwitów. Na początku 2015 r. Rio zebrało około 50 ton martwych ryb z laguny, w której miały się odbyć zawody wodne podczas igrzysk olimpijskich w 2016 r.

Zatoka Monterey ucierpiała z powodu szkodliwych zakwitów glonów, ostatnio w 2015 r.: „Okresowe zakwity okrzemek Pseudo-nitzschia wytwarzających toksyny są udokumentowane od ponad 25 lat w zatoce Monterey i innych miejscach wzdłuż zachodniego wybrzeża Stanów Zjednoczonych. Podczas dużych zakwitów toksyna gromadzi się w skorupiakach i małych rybach, takich jak sardele i sardynki, które żywią się algami, zmuszając do zamknięcia niektórych łowisk i zatruwając ssaki morskie i ptaki żywiące się skażonymi rybami”. Podobne wymieranie ryb z powodu toksycznych alg lub braku tlenu zaobserwowano w Rosji, Kolumbii, Wietnamie, Chinach, Kanadzie, Turcji, Indonezji i Francji.

Śmierć zwierząt lądowych

Zwierzęta lądowe, w tym inwentarz żywy i zwierzęta domowe, zostały dotknięte. Psy padły z powodu toksyn po kąpieli w zakwitach glonów. Ostrzeżenia nadeszły od agencji rządowych w stanie Ohio, które zauważyły, że wiele zgonów psów i zwierząt gospodarskich było wynikiem narażenia na HAB w Stanach Zjednoczonych i innych krajach. Zauważyli również w raporcie z 2003 r., że w ciągu ostatnich 30 lat obserwowali częstsze i trwalsze szkodliwe zakwity glonów. Australia, departament rolnictwa ostrzegł rolników, że toksyny z HAB mogą „bardzo szybko zabić dużą liczbę zwierząt gospodarskich”.

Wieloryby mogą zostać zabite przez szkodliwe zakwity glonów

Poważnie ucierpiały również ssaki morskie, ponieważ ponad 50 procent nietypowych zgonów ssaków morskich jest spowodowanych szkodliwymi zakwitami glonów. W 1999 roku ponad 65 delfinów butlonosych zginęło podczas przybrzeżnego HAB na Florydzie. W 2013 roku HAB w południowo-zachodniej Florydzie zabił rekordową liczbę manatów . Wieloryby również zginęły w dużych ilościach. W latach 2005-2014 Argentyna zgłosiła śmierć średnio 65 młodych wielorybów, co eksperci powiązali z zakwitami glonów. Tamtejszy ekspert od wielorybów spodziewa się znacznego zmniejszenia populacji wielorybów. W 2003 roku w pobliżu Cape Cod na północnym Atlantyku co najmniej 12 humbaków zmarło z powodu toksycznych alg z HAB. W 2015 roku Alaska i Kolumbia Brytyjska zgłosiły, że wiele humbaków prawdopodobnie zmarło z powodu toksyn HAB, a 30 wyrzuciło na brzeg Alaski. „Naszą wiodącą teorią w tym momencie jest to, że szkodliwy zakwit glonów przyczynił się do śmierci” – powiedział rzecznik NOAA.

Ptaki padły po zjedzeniu martwych ryb skażonych toksycznymi algami. Gnijące i rozkładające się ryby są zjadane przez ptaki, takie jak pelikany , mewy , kormorany i prawdopodobnie ssaki morskie lub lądowe, które następnie ulegają zatruciu. Zbadano układy nerwowe martwych ptaków, które okazały się nieskuteczne w wyniku działania toksyny. Na wybrzeżach Oregonu i Waszyngtonu w 2009 roku zabito również tysiąc marek , czyli kaczek morskich. „To jest ogromne” – powiedział profesor uniwersytetu. Kiedy umierające lub martwe ptaki wyrzucane były na brzeg, agencje zajmujące się dziką przyrodą przeszły w „tryb kryzysowy”.

Sugerowano nawet, że szkodliwe zakwity glonów są odpowiedzialne za śmierć zwierząt znalezionych w skamielinach.

Wpływ na ekosystemy morskie

Zaobserwowano, że szkodliwe zakwity glonów w ekosystemach morskich powodują niekorzystne skutki dla wielu różnych organizmów wodnych, w szczególności ssaków morskich, żółwi morskich, ptaków morskich i ryb. Wpływ toksyn HAB na te grupy może obejmować szkodliwe zmiany w ich zdolnościach rozwojowych, immunologicznych, neurologicznych lub reprodukcyjnych. Najbardziej rzucającymi się w oczy skutkami HAB na faunę morską są przypadki śmiertelności na dużą skalę związane z zakwitami wytwarzającymi toksyny. Na przykład masowa śmiertelność 107 delfinów butlonosych miała miejsce na Florydzie Zachodniej wiosną 2004 r. z powodu spożycia zanieczyszczonych menhaden z wysokim poziomem brevetoxin . Śmiertelność manatów również przypisywano brevetoxin, ale w przeciwieństwie do delfinów, głównym wektorem toksyn były endemiczne gatunki trawy morskiej ( Thalassia testudinum ), w których wykryto wysokie stężenia brevetoxins, a następnie stwierdzono, że są one głównym składnikiem treści żołądkowej manatów.

Inne gatunki ssaków morskich, takie jak wysoce zagrożony wieloryb biskajski z północnego Atlantyku , zostały narażone na działanie neurotoksyn, żerując na wysoce zanieczyszczonym zooplanktonie . Ponieważ letnie siedliska tego gatunku pokrywają się z sezonowymi zakwitami toksycznego wiciowca Alexandrium fundyense i późniejszym wypasem widłonogów, żerujące wieloryby biskajskie będą połykać duże skupiska tych zanieczyszczonych widłonogów . Spożycie takiej skażonej zdobyczy może wpływać na możliwości oddychania, zachowania żywieniowe, a ostatecznie na stan reprodukcyjny populacji.

Na reakcje układu odpornościowego wpłynęło narażenie na brevetoxin u innego krytycznie zagrożonego gatunku, żółwia karetta . Narażenie na brevetoxin w wyniku wdychania toksyn w aerozolu i spożycia zanieczyszczonej ofiary może mieć kliniczne objawy zwiększonego letargu i osłabienia mięśni u żółwi morskich karetta, powodując wyrzucanie tych zwierząt na brzeg w obniżonym stanie metabolicznym ze wzrostem odpowiedzi układu odpornościowego po analizie krwi.

Przykłady powszechnych szkodliwych skutków HAB obejmują:

produkcja neurotoksyn, które powodują masową śmiertelność ryb, ptaków morskich, żółwi morskich i ssaków morskich
choroby lub śmierć człowieka w wyniku spożycia owoców morza zanieczyszczonych toksycznymi algami
mechaniczne uszkodzenia innych organizmów, takie jak rozerwanie nabłonkowych tkanek skrzeli u ryb, powodujące uduszenie
wyczerpanie tlenu w słupie wody (niedotlenienie lub niedotlenienie ) w wyniku oddychania komórkowego i degradacji bakterii

Martwa strefa w południowych Stanach Zjednoczonych

Ekspozycja życia morskiego

HAB występują naturalnie u wybrzeży na całym świecie. Morskie wiciowce wytwarzają ichtiotoksyny. Tam, gdzie występują HAB, martwe ryby wyrzucane są na brzeg przez okres do dwóch tygodni po tym, jak HAB przeszedł przez ten obszar. Oprócz zabijania ryb toksyczne algi zanieczyszczają skorupiaki. Niektóre mięczaki nie są podatne na toksynę i przechowują ją w swoich tkankach tłuszczowych. Spożywając organizmy odpowiedzialne za HAB, skorupiaki mogą gromadzić i zatrzymywać saksytoksynę wytwarzaną przez te organizmy. Saksytoksyna blokuje kanały sodowe , a jej spożycie może spowodować paraliż w ciągu 30 minut.

Oprócz bezpośredniego niszczenia zwierząt morskich i utraty roślinności, szkodliwe zakwity glonów mogą również prowadzić do zakwaszenia oceanów , co ma miejsce, gdy ilość dwutlenku węgla w wodzie wzrasta do nienaturalnego poziomu. Zakwaszenie oceanów spowalnia wzrost niektórych gatunków ryb i skorupiaków, a nawet zapobiega tworzeniu się muszli niektórych gatunków mięczaków. Te subtelne, małe zmiany mogą z czasem sumować się, powodując reakcje łańcuchowe i niszczące skutki dla całych ekosystemów morskich. Inne zwierzęta, które jedzą odsłonięte skorupiaki, są podatne na neurotoksynę, co może prowadzić do neurotoksycznego zatrucia skorupiakami, a czasem nawet śmierci. Większość mięczaków i małży filtruje paszę, co skutkuje wyższymi stężeniami toksyn niż samo picie wody. Scaup , na przykład nurkujących kaczek , których dieta składa się głównie z mięczaków. Kiedy scaup zjada skorupiaki odżywiające się filtrem, które zgromadziły wysoki poziom toksyny HAB, ich populacja staje się głównym celem zatrucia. Jednak nawet ptaki, które nie jedzą mięczaków, mogą zostać dotknięte po prostu jedzeniem martwych ryb na plaży lub piciem wody.

Toksyny uwalniane przez kwiaty mogą zabijać zwierzęta morskie, w tym delfiny , żółwie morskie, ptaki i manaty . Manat florydzki, podgatunek manata zachodnioindyjskiego, jest gatunkiem, na który często wpływają czerwone zakwity przypływu. Manaty z Florydy są często narażone na trujące toksyny czerwonego przypływu poprzez spożycie lub wdychanie. Istnieje wiele małych skorupiaków, skorupiaków i innych epifitów które rosną na źdźbłach trawy morskiej. Te maleńkie stworzenia filtrują cząsteczki z otaczającej ich wody i wykorzystują je jako główne źródło pożywienia. Podczas czerwonych zakwitów przypływowych odfiltrowują również toksyczne czerwone komórki przypływowe z wody, która następnie gromadzi się w nich. Chociaż te toksyny nie szkodzą epifitom, są wyjątkowo trujące dla stworzeń morskich, które zjadają (lub przypadkowo konsumują) odsłonięte epifity, takie jak manaty. Kiedy manaty nieświadomie zjadają odsłonięte epifity podczas wypasu trawy morskiej, toksyny są następnie uwalniane z epifitów i połykane przez manaty. Oprócz spożycia, manaty mogą być również narażone na unoszące się w powietrzu Brevetoxins uwalniane ze szkodliwych komórek czerwonego przypływu podczas przechodzenia przez zakwity glonów. Manaty mają również odpowiedź immunologiczną na HAB i ich toksyny, co może uczynić je jeszcze bardziej podatnymi na inne czynniki stresogenne. Ze względu na tę podatność manaty mogą umrzeć w wyniku natychmiastowych lub następczych skutków HAB. Oprócz powodowania śmiertelności manatów, narażenie na czerwony przypływ powoduje również poważne skutki subletalne problemy zdrowotne wśród populacji manatów z Florydy . Badania wykazały, że narażenie na czerwony przypływ wśród wolno żyjących manatów z Florydy negatywnie wpływa na funkcjonowanie układu odpornościowego, powodując nasilony stan zapalny, zmniejszenie reakcji proliferacji limfocytów i stres oksydacyjny. Ryby, takie jak śledź atlantycki, mintaj amerykański, flądra ozima, łosoś atlantycki i dorsz, otrzymały doustnie te toksyny w eksperymencie i w ciągu kilku minut badani zaczęli wykazywać utratę równowagi i zaczęli pływać w nieregularny, szarpany sposób, następnie paraliż i płytki, arytmiczny oddech i ostatecznie śmierć, po około godzinie. Wykazano, że HAB mają negatywny wpływ również na funkcje pamięciowe lwów morskich.

Potencjalne środki zaradcze

Zmniejszenie odpływu składników odżywczych

Spływ gleby i nawozów z gospodarstwa po ulewnych deszczach

Ponieważ wiele zakwitów glonów jest spowodowanych dużym napływem odpływów bogatych w składniki odżywcze do zbiorników wodnych, programy oczyszczania ścieków, ograniczania nadużywania nawozów w rolnictwie i zmniejszania masowego przepływu odpływów mogą być skuteczne w ograniczaniu poważnych zakwitów alg w ujściach rzek , ujścia rzek i ocean bezpośrednio przed ujściem rzeki.

Azotany i fosfor zawarte w nawozach powodują zakwity glonów, które po ulewnych deszczach przedostają się do jezior i rzek. Zasugerowano modyfikacje metod uprawy, takie jak stosowanie nawozów tylko w sposób ukierunkowany i we właściwym czasie, dokładnie tam, gdzie może to przynieść najwięcej korzyści uprawom w celu zmniejszenia potencjalnego spływu. Metodą stosowaną z powodzeniem jest nawadnianie kropelkowe , które zamiast szeroko rozsiewać nawozy na polach, nawadnia korzenie roślin poprzez sieć rur i emiterów, nie pozostawiając śladów nawozu do wypłukania. Nawadnianie kroplowe zapobiega również powstawaniu zakwitów glonów w zbiornikach do wody pitnej, oszczędzając do 50% wody zwykle wykorzystywanej w rolnictwie.

Pojawiły się również propozycje stworzenia stref buforowych z listowia i terenów podmokłych, aby pomóc odfiltrować fosfor, zanim dotrze do wody. Inni eksperci sugerowali stosowanie uprawy konserwującej, zmianę płodozmianu i przywracanie terenów podmokłych. Przy odpowiednim zarządzaniu niektóre martwe strefy mogą się kurczyć w ciągu roku.

Odnotowano kilka sukcesów w kontrolowaniu chemikaliów. Po załamaniu się norweskich połowów homara w 1986 r., na przykład z powodu niskiego poziomu tlenu, rząd sąsiedniej Danii podjął działania i zmniejszył produkcję fosforu o 80 procent, co zbliżyło poziom tlenu do normalnego poziomu. Podobnie, martwe strefy w Morzu Czarnym i wzdłuż Dunaju zostały odbudowane po zastosowaniu przez rolników fosforu, które zostały zredukowane o 60%.

Składniki odżywcze można trwale usunąć z terenów podmokłych, zbierając rośliny podmokłe, zmniejszając napływ składników odżywczych do otaczających zbiorników wodnych. Trwają badania mające na celu określenie skuteczności pływających mat ożypałek w usuwaniu składników odżywczych z wód powierzchniowych zbyt głębokich, aby podtrzymać wzrost roślin mokradłowych.

W Stanach Zjednoczonych spływ powierzchniowy jest największym źródłem składników odżywczych dodawanych do rzek i jezior, ale w większości nie jest regulowany federalną ustawą o czystej wodzie . W różnych częściach kraju, takich jak region Wielkich Jezior i Zatoka Chesapeake , realizowane są lokalnie opracowane inicjatywy mające na celu zmniejszenie zanieczyszczenia substancjami biogennymi . Aby pomóc ograniczyć zakwity glonów w jeziorze Erie , stan Ohio przedstawił w 2016 r. plan ograniczenia odpływu fosforu.

Obróbka chemiczna

Chociaż wiele algicydów było skutecznych w zabijaniu glonów, stosowano je głównie w małych zbiornikach wodnych. Jednak w przypadku dużych zakwitów glonów dodanie algicydów, takich jak azotan srebra lub siarczan miedzi, może mieć gorsze skutki, takie jak bezpośrednie zabicie ryb i wyrządzenie szkody innym dzikim zwierzętom. Cyjanobakterie mogą również rozwinąć odporność na algicydy zawierające miedź, co wymaga większej ilości substancji chemicznej, aby była skuteczna w zarządzaniu HAB, ale stwarza większe ryzyko dla innych gatunków w regionie. Negatywne skutki mogą być zatem gorsze niż naturalne wymieranie glonów.

Lewy wykres przedstawia skuteczność glinki modyfikowanej chlorkiem glinu (AC-MC), glinki modyfikowanej siarczkiem glinu (AS-MC), glinki modyfikowanej poliglinem (PAC-MC) i standardowej nietraktowanej glinki w wodzie dejonizowanej w celu usunięcia Aureococcus anophagefferens, powodującego wykwity algi. Prawy wykres pokazuje te same glinki testowane w wodzie morskiej.

W 2019 roku jezioro Chippewa w północno-wschodnim Ohio stało się pierwszym jeziorem w USA, w którym pomyślnie przetestowano nową obróbkę chemiczną. Formuła chemiczna zabiła wszystkie toksyczne glony w jeziorze w ciągu jednego dnia. Formuła została już zastosowana w Chinach, RPA i Izraelu.

W lutym 2020 r. zapora Roodeplaat w prowincji Gauteng w RPA została potraktowana nowym środkiem glonobójczym przeciwko silnemu zakwitowi Microcystis sp. Ta formuła umożliwia granulowanemu produktowi unoszenie się na powierzchni wody i powolne uwalnianie jego aktywnego składnika, nadwęglanu sodu , który uwalnia nadtlenek wodoru (H ₂ O _{2 ).} W konsekwencji efektywne stężenia są ograniczone w pionie do powierzchni wody; i przestrzennie do obszarów, gdzie cyjanobakterii jest dużo. Zapewnia to organizmom wodnym „bezpieczną przystań” na nietraktowanych obszarach i pozwala uniknąć negatywnych skutków związanych ze stosowaniem standardowych środków glonobójczych .

Związki bioaktywne wyizolowane z roślin lądowych i wodnych, zwłaszcza wodorostów, okazały się bardziej przyjaznym dla środowiska sposobem zwalczania HAB. Wykazano , że cząsteczki znalezione w wodorostach, takich jak Corallina , Sargassum i Saccharina japonica, hamują niektóre mikroalgi tworzące zakwity. Oprócz działania przeciw mikroalgom, bioaktywne cząsteczki znajdujące się w tych wodorostach mają również właściwości przeciwbakteryjne, przeciwgrzybicze i przeciwutleniające.

Usuwanie HAB za pomocą glinki modyfikowanej glinem

Inne chemikalia są testowane pod kątem ich skuteczności w usuwaniu sinic podczas kwitnienia. Zmodyfikowane glinki, takie jak glinka modyfikowana chlorkiem glinu (AC-MC), glinka modyfikowana siarczkiem glinu (AS-MC) i glinka modyfikowana polichlorkiem glinu (PAC-MC), wykazały pozytywne wyniki in vitro w usuwaniu Aureococcus poprzez wychwytywanie mikroalg w osad gliny, usuwając ją z wierzchniej warstwy wody, gdzie mogą wystąpić szkodliwe zakwity.

Podjęto wiele wysiłków w celu kontrolowania HAB, aby szkody, które powodują, były ograniczone do minimum. Badania nad wykorzystaniem gliny do zwalczania HAB dowiodły, że metoda ta może być skutecznym sposobem na ograniczenie negatywnych skutków powodowanych przez HAB. Dodatek chlorku glinu , siarczanu glinu lub polichlorku glinu do gliny może zmodyfikować powierzchnię gliny i zwiększyć jej skuteczność w usuwaniu HAB z wody. Dodatek związków zawierających aluminium powoduje, że cząsteczki gliny nabierają ładunku dodatniego, a cząstki te ulegają następnie flokulacji ze szkodliwymi komórkami glonów. Komórki alg następnie grupują się, stając się osadem zamiast zawiesiny . Proces flokulacji ograniczy wzrost zakwitu i zmniejszy wpływ, jaki zakwit może mieć na dany obszar.

Dodatkowe zbiorniki

Inni eksperci zaproponowali budowę zbiorników, aby zapobiec przemieszczaniu się glonów w dół rzeki. Może to jednak prowadzić do wzrostu glonów w zbiorniku, które stają się pułapkami osadów z wynikającym z tego nagromadzeniem składników odżywczych. Niektórzy badacze stwierdzili, że głównym źródłem toksycznych alg obserwowanych w dole rzeki były intensywne zakwity w zbiornikach, ale jak dotąd ruch glonów był mniej zbadany, chociaż uważa się, że jest to prawdopodobna przyczyna transportu glonów.

Przywracanie populacji skorupiaków

Spadek populacji skorupiaków odżywiających się filtrem, takich jak ostrygi , prawdopodobnie przyczynia się do występowania HAB. W związku z tym liczne projekty badawcze oceniają potencjał odtworzonych populacji skorupiaków w celu ograniczenia występowania HAB.

Ulepszone monitorowanie

Zakwity glonów tworzą się i rozpadają z czasem

Inne środki zaradcze obejmują stosowanie ulepszonych metod monitorowania, próby poprawy przewidywalności i testowanie nowych potencjalnych metod kontrolowania HAB. Niektóre kraje otaczające Morze Bałtyckie, które ma największą na świecie martwą strefę, rozważały zastosowanie ogromnych opcji geoinżynieryjnych, takich jak wtłaczanie powietrza do warstw dennych w celu ich napowietrzenia.

Modele matematyczne są przydatne do przewidywania przyszłych zakwitów glonów.

Czujniki i urządzenia monitorujące

Coraz więcej naukowców zgadza się, że istnieje pilna potrzeba ochrony społeczeństwa poprzez możliwość przewidywania szkodliwych zakwitów glonów. Jednym ze sposobów, w jaki mają to zrobić, są zaawansowane czujniki, które mogą pomóc ostrzegać o potencjalnych zakwitach. Te same typy czujników mogą być również używane przez zakłady uzdatniania wody, aby pomóc im przygotować się na wyższe poziomy toksyczności.

Jedyne obecnie używane czujniki znajdują się w Zatoce Meksykańskiej. W 2008 roku podobne czujniki w Zatoce ostrzegły przed zwiększonym poziomem toksyn, który doprowadził do wstrzymania połowów skorupiaków w Teksasie wraz z wycofaniem małży, małży i ostryg, co prawdopodobnie uratowało wiele istnień ludzkich. Wraz ze wzrostem wielkości i częstotliwości HAB eksperci stwierdzają potrzebę znacznie większej liczby czujników zlokalizowanych w całym kraju. Te same rodzaje czujników można również wykorzystać do wykrywania zagrożeń dla wody pitnej wynikających z celowego zanieczyszczenia.

Technologie satelitarne i teledetekcji zyskują na znaczeniu w monitorowaniu, śledzeniu i wykrywaniu HAB. Cztery agencje federalne USA — EPA, Narodowa Agencja Aeronautyki i Przestrzeni Kosmicznej (NASA), NOAA oraz US Geological Survey (USGS) — pracują nad sposobami wykrywania i mierzenia zakwitów sinic za pomocą danych satelitarnych. Dane mogą pomóc w opracowaniu wskaźników wczesnego ostrzegania o zakwitach sinic poprzez monitorowanie zasięgu zarówno lokalnego, jak i krajowego. W 2016 r. pomyślnie przetestowano zautomatyzowane systemy monitorowania wczesnego ostrzegania i po raz pierwszy udowodniono, że wykrywają szybki wzrost glonów, a następnie wyczerpywanie się tlenu w wodzie.

Przykłady

Godne uwagi zdarzenia

Lingulodinium polyedrum wytwarza wspaniałe pokazy bioluminescencji w ciepłych wodach przybrzeżnych. Widziany w południowej Kalifornii regularnie od co najmniej 1901 roku.
Największym zarejestrowanym rozkwitem glonów był rozkwit sinic w Darling River w 1991 r. W Australii, głównie Anabaena circinalis , między październikiem a grudniem 1991 r. Na ponad 1000 kilometrów (620 mil) rzek Barwon i Darling .
1530: Pierwsza rzekoma sprawa u wybrzeży Zatoki Florydzkiej jest bezpodstawna. Według Marine Lab z University of Miami, pierwszy możliwy czerwony przypływ na Florydzie miał miejsce w 1844 roku. Wcześniejsze „znaki” pochodziły z łodzi sortujących ryby w drodze do portu macierzystego, wyrzucających śmieci za burtę. Tak więc doniesienia o „martwych rybach” wzdłuż wybrzeża nie były Czerwonym Przypływem.
1793: Pierwszy zarejestrowany przypadek występujący w Kolumbii Brytyjskiej w Kanadzie .
1840: Żadna śmierć ludzi nie została przypisana czerwonemu przypływowi na Florydzie, ale ludzie mogą odczuwać podrażnienie dróg oddechowych (kaszel, kichanie i łzawienie), gdy organizm czerwonego przypływu ( Karenia brevis ) występuje wzdłuż wybrzeża, a wiatry wieją jego aerozolowane toksyny . Pływanie jest zwykle bezpieczne, ale w obszarach o dużym stężeniu czerwonego przypływu możliwe jest podrażnienie i pieczenie skóry.
1844: Pierwszy możliwy przypadek u wybrzeży Zatoki Florydy, według Marine Lab University of Miami, prawdopodobnie przez statki na morzu, nie ma żadnych znanych mieszkańców wybrzeża.
1916: Masowe zabijanie ryb wzdłuż południowo-zachodniego wybrzeża Florydy. Szkodliwe powietrze uważane za sejsmiczną eksplozję podwodną uwalniającą gazowy chlor.
1947: Południowo-zachodnia Floryda: masywny rozkwit, który trwa prawie rok, prawie niszczy przemysł rybołówstwa komercyjnego i siedliska gąbek. Powstałe zatrute fale spowodowały konieczność ewakuacji plaż.
1972: Czerwona fala została spowodowana w Nowej Anglii przez toksyczną bruzdnicę Alexandrium (Gonyaulax) tamarense . Czerwone przypływy spowodowane przez wiciowce Gonyaulax są poważne, ponieważ organizm ten wytwarza saksytoksyny i gonyautoksyny, które gromadzą się w skorupiakach i połknięte mogą prowadzić do paralitycznego zatrucia skorupiakami (PSP) i mogą prowadzić do śmierci.
1972 i 1973: Czerwone przypływy zabiły dwóch wieśniaków na zachód od Port Moresby. W marcu 1973 r. czerwona fala zaatakowała port w Port Moresby i zniszczyła japońską farmę pereł.
Nowej Anglii nastąpiła czerwona fala wywołana przez toksycznego wiciowca Alexandrium (Gonyaulax) tamarense .
1976: Pierwsza sprawa PSP w Sabah na malezyjskim Borneo , gdzie zgłoszono cierpienie 202 ofiar i 7 zgonów.
1987: Zakwit czerwonych alg na Wyspie Księcia Edwarda spowodował straty w wysokości ponad miliona dolarów.
2005: Odkryto, że kanadyjski czerwony przypływ dotarł dalej na południe niż w latach poprzednich przez statek (R / V) Oceanus, zamykając ławice skorupiaków w Maine i Massachusetts i ostrzegając władze aż do Montauk (Long Island , NY ) sprawdzić swoje łóżka. Eksperci, którzy odkryli cysty rozrodcze w dnie morskim, ostrzegają przed możliwym rozprzestrzenieniem się na Long Island w przyszłości, wstrzymując rybołówstwo i przemysł skorupiaków na tym obszarze oraz zagrażając handlowi turystycznemu, który stanowi znaczną część gospodarki wyspy.
r. wzdłuż zatoki Chesapeake i pobliskich dopływów, takich jak rzeka James, znaleziono duże zakwity glonów Cochlodinium polykrikoid , powodując szkody o wartości milionów dolarów i liczne zamknięcia plaż.
W 2009 roku Bretania we Francji doświadczyła powtarzających się zakwitów makroglonów spowodowanych dużą ilością nawozów wprowadzanych do morza w wyniku intensywnej hodowli trzody chlewnej , powodując śmiertelne emisje gazów, które doprowadziły do jednego przypadku utraty przytomności przez ludzi i śmierci trzech zwierząt.
W 2010 r. żelazo rozpuszczone w popiele z wulkanu Eyjafjallajökull wywołało rozkwit planktonu na północnym Atlantyku .
2011: Północna Kalifornia
2011: Zatoka Meksykańska
W 2013 roku sałata morska spowodowała zakwit glonów w Qingdao w Chinach .
2013 : W styczniu na zachodnim wybrzeżu Morza Sabah na malezyjskim Borneo ponownie wystąpił czerwony przypływ . Zgłoszono dwie ofiary śmiertelne po spożyciu skorupiaków zanieczyszczonych toksyną czerwonego przypływu .
2013: W styczniu na plaży Sarasota - głównie Siesta Key na Florydzie - pojawił się czerwony rozkwit przypływu, który spowodował śmierć ryb, co miało negatywny wpływ na turystów i spowodowało problemy z oddychaniem u plażowiczów.
W 2014 roku Myrionecta rubra (wcześniej znany jako Mesodinium rubrum ), orzęskowy protista, który zjada glony cryptomonad , spowodował zakwit na południowo-wschodnim wybrzeżu Brazylii .
W 2014 roku niebieskozielone algi spowodowały rozkwit w zachodnim basenie jeziora Erie , zatruwając system wodny Toledo w stanie Ohio podłączony do 500 000 ludzi.
2014: W sierpniu masywny „czerwony przypływ na Florydzie” o długości 90 mil (140 km) i szerokości 60 mil (97 km).
2015: czerwiec, 12 osób hospitalizowanych w filipińskiej prowincji Bohol z powodu zatrucia czerwonym przypływem.
2015: sierpień, kilka plaż w Holandii między Katwijk a Scheveningen zostało zarażonych. Instytucje rządowe odradzały pływakom wchodzenie do wody.
2015: wrzesień, w Zatoce Meksykańskiej wystąpił czerwony rozkwit przypływu, który wpłynął na narodowe wybrzeże Padre Island wzdłuż wysp North Padre i South Padre w Teksasie.
2017 i 2018: glony czerwone przypływu K. brevis z ostrzeżeniem, aby nie pływać, ogłoszony stan wyjątkowy, martwy delfin i manat , pogorszenie przez rzekę Caloosahatchee . Szczyt w lecie 2018. Toksyczne, szkodliwe glony zakwitają czerwoną falą w południowo-zachodniej Florydzie. Rzadki szkodliwy zakwit glonów wzdłuż wschodniego wybrzeża Florydy w hrabstwie Palm Beach miał miejsce w weekend 30 września 2018 r.
W 2019 roku niebiesko-zielone algi lub zakwity sinic ponownie były problematyczne na jeziorze Erie. Na początku sierpnia 2019 r. zdjęcia satelitarne przedstawiały zakwit rozciągający się na 1300 kilometrów kwadratowych, z epicentrum w pobliżu Toledo w stanie Ohio . Największy jak dotąd zakwit jeziora Erie miał miejsce w 2015 r., przekraczając wskaźnik nasilenia na poziomie 10,5, aw 2011 r. na poziomie 10. Duży zakwit niekoniecznie oznacza, że sinice… będą wytwarzać toksyny”, powiedział Michael McKay z University of Windsor W sierpniu trwały badania jakości wody.
W 2019 roku zakwit glonów Noctiluca spowodował bioluminescencyjną poświatę u wybrzeży Chennai w Indiach. Podobne zakwity odnotowuje się corocznie na północnym Morzu Arabskim od początku XXI wieku.
wybrzeżu Zatoki Meksykańskiej na Florydzie w Zatoce Tampa i wokół niej wystąpił duży czerwony przypływ . Wydarzenie to spowodowało śmierć milionów funtów ryb i doprowadziło do ogłoszenia przez National Weather Service zagrożenia plażowego.
2021: w październiku masowa śmierć skorupiaków (zwłaszcza krabów i homarów) na plażach północnej Anglii doprowadziła do tego, że rząd Wielkiej Brytanii obwiniał za to zakwit glonów. Jednak ci, którzy pracują w branży rybnej na tym obszarze, oraz niektórzy naukowcy stwierdzili, że przyczyną jest zatrucie pirydyną.

Stany Zjednoczone

W lipcu 2016 r. Floryda ogłosiła stan wyjątkowy w czterech hrabstwach w wyniku zakwitów. Mówiono, że „niszczą” wiele firm i wpływają na lokalne gospodarki, a wiele z nich musi zostać całkowicie zamkniętych. Niektóre plaże były zamknięte, a hotele i restauracje odnotowały spadek działalności. Wpłynęło to również na turystyczną działalność sportową, taką jak wędkarstwo i pływanie łódką.

W 2019 roku największy rozkwit Sargassum, jaki kiedykolwiek widziano, doprowadził do kryzysu w branży turystycznej w Ameryce Północnej . Zdarzenie to było prawdopodobnie spowodowane zmianami klimatycznymi i zanieczyszczeniem substancjami odżywczymi z nawozów . Kilka krajów karaibskich rozważało ogłoszenie stanu wyjątkowego ze względu na wpływ na turystykę w wyniku szkód środowiskowych oraz potencjalnie toksycznych i szkodliwych skutków dla zdrowia.

Na wybrzeżach USA

W Zatoce Maine często występują zakwity bruzdnic Alexandrium fundyense , organizmu wytwarzającego saksytoksynę , neurotoksynę odpowiedzialną za paraliżujące zatrucie skorupiaków . Dobrze znany „czerwony przypływ z Florydy”, który występuje w Zatoce Meksykańskiej, jest HAB spowodowanym przez Karenia brevis , inny dinoflagellat, który wytwarza brevetoksynę, neurotoksynę odpowiedzialną za neurotoksyczne zatrucia skorupiakami . Kalifornijskie wody przybrzeżne również doświadczają sezonowych zakwitów Pseudo-nitzschia , a okrzemki, o których wiadomo, że produkują kwas domoikowy , neurotoksynę odpowiedzialną za zatrucia skorupiakami z amnezją .

Zakwit glonów morskich w porcie w Japonii

Termin czerwony przypływ jest najczęściej używany w Stanach Zjednoczonych w odniesieniu do zakwitów Karenia brevis we wschodniej Zatoce Meksykańskiej , zwanej także czerwonym przypływem na Florydzie. K. brevis jest jednym z wielu różnych gatunków z rodzaju Karenia występujących w oceanach świata.

Poważne postępy nastąpiły w badaniu bruzdnic i ich genomiki. Niektóre obejmują identyfikację genów wytwarzających toksyny ( PKS ), badanie zmian środowiskowych (temperatura, światło / ciemność itp.) Wpływających na ekspresję genów, a także zrozumienie złożoności genomu Karenia . Te zakwity zostały udokumentowane od XIX wieku i występują prawie co roku wzdłuż wybrzeży Florydy.

W latach 80. i 90. nastąpił wzrost aktywności badawczej w zakresie szkodliwych zakwitów glonów (HAB). Wynikało to przede wszystkim z zainteresowania mediów odkryciem nowych organizmów HAB i potencjalnymi negatywnymi skutkami zdrowotnymi ich narażenia na zwierzęta i ludzi. ^{[ potrzebne pełne źródło ]} Zaobserwowano, że czerwone przypływy z Florydy rozprzestrzeniły się aż do wschodniego wybrzeża Meksyku. Gęstość tych organizmów podczas kwitnienia może przekraczać dziesiątki milionów komórek na litr wody morskiej i często odbarwiać wodę na głęboki czerwonawo-brązowy odcień.

Czerwony przypływ jest również czasami używany do opisania szkodliwych zakwitów glonów na północno-wschodnim wybrzeżu Stanów Zjednoczonych, szczególnie w Zatoce Maine . Ten typ kwitnienia jest spowodowany przez inny gatunek bruzdnic, znany jako Alexandrium fundyense . Te zakwity organizmów powodują poważne zakłócenia w rybołówstwie tych wód, ponieważ toksyny w tych organizmach powodują, że mięczaki odżywiające się filtrem w dotkniętych wodach stają się trujące do spożycia przez ludzi z powodu saksytoksyny.

Pokrewne Alexandrium monilatum występuje w subtropikalnych lub tropikalnych płytkich morzach i ujściach rzek w zachodnim Oceanie Atlantyckim , Morzu Karaibskim , Zatoce Meksykańskiej i wschodnim Pacyfiku .

Teksas

Naturalnym zbiornikom wodnym w Teksasie zagraża działalność antropogeniczna z powodu dużych rafinerii ropy naftowej i szybów naftowych (tj. emisje i zrzuty ścieków), masowa działalność rolnicza (tj. uwalnianie pestycydów) i wydobycie (tj. toksyczne ścieki), a także zjawiska naturalne obejmujące częste imprezy HAB. Po raz pierwszy w 1985 roku stan Teksas udokumentował obecność P. parvum (złotych alg) wzdłuż rzeki Pecos . Zjawisko to dotknęło 33 zbiorniki w Teksasie wzdłuż głównych systemów rzecznych, w tym Brazos, Canadian, Rio Grande, Colorado i Red River, i spowodowało śmierć ponad 27 milionów ryb i spowodowało szkody w wysokości dziesiątek milionów dolarów.

Zatoka Chesapeake

Zakwit glonów na rzece Sassafras , dopływie zatoki Chesapeake

Zatoka Chesapeake , największe ujście rzeki w USA, od dziesięcioleci cierpi z powodu powtarzających się dużych zakwitów glonów z powodu spływu chemicznego z wielu źródeł, w tym 9 dużych rzek i 141 mniejszych strumieni i potoków w niektórych częściach sześciu stanów. Ponadto woda jest dość płytka i tylko 1% wpływających do niej odpadów trafia do oceanu.

Wagowo 60% fosforanów wpływających do zatoki w 2003 r. pochodziło z oczyszczalni ścieków, a 60% azotanów pochodziło ze spływu nawozów, odchodów zwierząt gospodarskich i atmosfery. Każdego roku do zatoki dodaje się około 300 milionów funtów (140 Gg) azotanów. Istotnym czynnikiem jest również wzrost liczby ludności w zlewni zatoki z 3,7 mln osób w 1940 r. do 18 mln w 2015 r., ponieważ wzrost gospodarczy prowadzi do zwiększonego zużycia nawozów sztucznych i wzrostu emisji odpadów przemysłowych.

Od 2015 r. Sześć stanów i samorządy lokalne w zlewni Chesapeake zmodernizowały swoje oczyszczalnie ścieków, aby kontrolować zrzuty składników odżywczych. Amerykańska Agencja Ochrony Środowiska (EPA) szacuje, że ulepszenia oczyszczalni ścieków w regionie Chesapeake w latach 1985-2015 zapobiegły zrzutowi 900 milionów funtów (410 Gg) składników odżywczych, przy czym zrzuty azotu zostały zmniejszone o 57%, a fosforu o 75%. Zanieczyszczenia spływami rolniczymi i miejskimi nadal są głównymi źródłami składników odżywczych w zatoce, a wysiłki mające na celu rozwiązanie tych problemów są kontynuowane na obszarze 64 000 mil kwadratowych (170 000 km ² ) dział wodny.

Lake Erie

Niedawne zakwity glonów w jeziorze Erie były karmione głównie spływami rolniczymi i doprowadziły do ostrzeżeń dla niektórych ludzi w Kanadzie i Ohio, aby nie pili wody. Międzynarodowa Komisja Wspólna wezwała Stany Zjednoczone i Kanadę do drastycznego zmniejszenia ładunków fosforu w jeziorze Erie, aby zaradzić zagrożeniu.

Zielona Zatoka

Green Bay ma martwą strefę spowodowaną zanieczyszczeniem fosforem, która wydaje się pogarszać.

Droga wodna Okeechobee

Szkodliwy zakwit glonów ( sinic ) na jeziorze Okeechobee w 2016 roku.

Jezioro Okeechobee jest idealnym siedliskiem dla cyjanobakterii, ponieważ jest płytkie, słoneczne i bogate w składniki odżywcze pochodzące z rolnictwa Florydy. Droga wodna Okeechobee łączy jezioro z Oceanem Atlantyckim i Zatoką Meksykańską przez rzekę St. Lucie i Caloosahatchee odpowiednio. Oznacza to, że szkodliwe zakwity glonów są przenoszone przez ujścia rzek, gdy woda jest uwalniana podczas wilgotnych letnich miesięcy. W lipcu 2018 r. do 90% jeziora Okeechobee było pokryte glonami. Woda wypływająca z jeziora napełniła region szkodliwym zapachem i spowodowała problemy z oddychaniem u niektórych ludzi w następnym miesiącu. Co gorsza, szkodliwe czerwone zakwity przypływu są historycznie powszechne na wybrzeżach Florydy w tych samych miesiącach letnich. Cyjanobakterie w rzekach giną, gdy docierają do słonej wody, ale ich wiązanie azotu zasila czerwony przypływ na wybrzeżu. Obszary u ujścia ujść rzek, takie jak Cape Coral i Port St. Lucie doświadcza połączonych skutków obu rodzajów szkodliwego zakwitu glonów. Ekipy sprzątające wynajęte przez władze hrabstwa Lee – gdzie Caloosahatchee styka się z Zatoką Meksykańską – usunęły ponad 1700 ton martwych organizmów morskich w sierpniu 2018 r.

morze Bałtyckie

W 2020 r. duży szkodliwy zakwit glonów zamknął plaże w Polsce i Finlandii, spowodowany połączeniem spływu nawozów i ekstremalnych upałów, stwarzając zagrożenie dla ławic flądry i małży. Jest to postrzegane przez Bałtycką Grupę Działania jako zagrożenie dla różnorodności biologicznej i regionalnych zasobów rybnych.

Morza przybrzeżne Bangladeszu, Indii i Pakistanu

Otwarta defekacja jest powszechna w południowej Azji, ale odchody ludzkie są często pomijanym źródłem zanieczyszczenia substancjami odżywczymi w modelowaniu zanieczyszczenia mórz. Kiedy azot (N) i fosfor (P) dostarczany przez ludzkie odchody zostały uwzględnione w modelach dla Bangladeszu, Indii i Pakistanu, szacowane napływy N i P do zbiorników wodnych wzrosły o jeden do dwóch rzędów wielkości w porównaniu z poprzednimi modelami. Eksport składników odżywczych z rzek do mórz przybrzeżnych zwiększa eutrofizacji wybrzeża (ICEP). ICEP rzeki Godavari jest trzykrotnie wyższy, gdy uwzględni się wkłady N i P z ludzkich odchodów.

Zobacz też

Brewetoksyna
Ciguatera
Rozkwit sinic
Cyjanotoksyna
GEOHAB – międzynarodowy program badawczy dotyczący globalnej ekologii i oceanografii szkodliwych zakwitów alg
Efekt mórz mlecznych – Zjawisko, w którym zaburzone bruzdnice czerwonych alg sprawiają, że nocą woda świeci na niebiesko
Pfiesteria
Cienkie warstwy (oceanografia)
Jakość wody
Bezpieczeństwo wodne

Linki zewnętrzne