什么是藻华?为什么它们有害?

并非所有藻华都构成相同的威胁——但美国50个州都面临某种有害藻类的困扰。
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乌克兰第聂伯河上大规模的蓝藻水华。古代蓝藻可能为早期地球大气提供了氧气。Deposit Photos
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7月,美国国家海洋和大气管理局预测,今年西部伊利湖将出现大面积的有害藻华。NOAA

7月初,有毒蓝藻水华迫使密西西比州官员关闭了25个海滩,并警告任何想游泳的人不要接触其墨西哥湾沿岸受影响区域的海水。

大约在那时,俄亥俄州的研究人员预测今年夏天伊利湖将被大片有害藻类覆盖,而佛罗里达州的研究人员则利用卫星图像记录了世界上最大的大型藻华——一片巨大的棕色海藻,大到从太空中都能看到。同样在7月,佛蒙特州官员两只狗的死亡归因于摄入了有害藻华毒素。

总而言之:美国部分地区已进入藻华高发季节。

无数的微藻有助于稳定水生生态系统;它们将阳光转化为食物,并为生活在水中的青蛙、鱼类、蜗牛和昆虫提供食物。

但在不适宜的条件下——温暖的水、过多的阳光以及来自农业或污水径流的过量营养——某些藻类会不受控制地繁殖,形成绿色、红色、蓝绿色或棕色的藻团,覆盖水面,并可能产生危险的毒素。

就像微小的水滴汇聚成云一样,微藻也会聚集形成可以从太空中看到的藻华。每年,有害藻华(或HABs)都会导致海滩关闭、饮用水污染,并使人和宠物生病。

根据美国国家环境健康科学研究所的数据,随着气候变化的发展,科学家预计有害藻华将更加频繁和严重。根据世界卫生组织的数据,在过去四十年里,美国及全球水域的有害藻华报告量已经有所上升

美国有害藻华国家办公室主任、伍兹霍尔海洋研究所高级科学家唐·安德森说:“这个问题已经急剧扩大。”这种扩大部分归因于我们对有毒藻类物种的理解以及对其生态和经济成本的认识的进步;如今,我们知道各种有害藻华发生在每个州和每个季节。“它已经遍布全国,”他说。

并非所有的藻华都一样。美国国家海洋和大气管理局称,有些藻华只是让湖泊和池塘发臭,但有些藻华会带来健康风险使沿海经济损失数百万美元。

数以万计的藻类物种漂浮在地球的水域中(估计最高估计有100万种藻类)。其中,据报道有数百种形成大规模藻华——而据联合国教科文组织政府间海洋学委员会称,其中近四分之一已知会产生有害毒素。

安德森说:“有很多藻类会造成伤害——但它们只是我们所见到的很小一部分。它们并不是水中的所有藻类。”“这就像看着一个大城市,说你想研究瑞典人的健康状况。”

以下是北美最常见的有害藻华指南。

蓝绿藻

它是什么?

在淡水湖泊和河流中,有害藻华通常由蓝藻组成,它们会产生对人类和野生动物构成健康风险的毒素。

在哪里发现?

美国50个州的淡水水域。

有什么危害?

蓝藻的影响范围很广。

它们主要是公共健康问题,因为它们会产生有害毒素——特别是神经毒素微囊藻毒素,它可以破坏哺乳动物的神经组织。

2014年,伊利湖附近的蓝藻水华导致微囊藻毒素含量高到官方建议50万居民三天内不要饮用自来水。2018年,爱荷华州的官员在检测的26个公共供水系统中,有15个的原水中发现了微囊藻毒素。

蓝藻水华——形成厚厚的绿色垫状物——也会对生态造成损害,使水生生物难以生存。例如,它们会阻挡水面下生物的阳光。它们还会消耗其他生物所需的氧气,形成缺氧的“死亡区域”。

其经济成本也有据可查:地方政府需要处理被蓝藻污染的饮用水,而当人们无法钓鱼、游泳、划船和海滩活动时,区域旅游业也常常遭受打击。

在饱受蓝藻水华困扰多年的俄亥俄州,托莱多和哥伦布附近的藻华在六年中导致财产损失1.52亿美元,这是俄亥俄州立大学2017年的一项经济研究报告。俄亥俄州立大学的另一项研究估计,严重的藻华可能导致伊利湖渔业损失高达558万美元的收入和钓鱼者支出。

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德克萨斯州海岸的卡罗琳海滩藻(Karenia brevis)水华。NOAA

赤潮

它是什么?

在“赤潮”这一统称下,有几种微藻。最常见的是,“赤潮”指的是卡罗琳海滩藻(Karenia brevis),这种藻类自1971年以来就出现并造成问题,据估计,它给墨西哥湾的海滩清理费用以及旅游和渔业带来了1.16亿美元的损失。

在哪里发现?

墨西哥湾,以及从加拿大到新英格兰南部的大西洋海岸,以及从阿拉斯加到加州的太平洋海岸

有什么危害?

赤潮也对人类和海洋生物构成威胁。对人类而言,赤潮会导致呼吸系统疾病并刺激眼睛。对海洋生物而言,它可能是致命的。

由硅藻(一种常见的藻类)组成的赤潮,如假丝念珠藻(Pseudonitzschia),可以产生神经毒素多 அமில(domoic acid),这种毒素会导致鸟类和其他一些脊椎动物癫痫发作。多 அமில还会积聚在贝类、沙丁鱼和凤尾鱼中,并可能对食用它们的海狮、水獭、鸟类和人类造成严重伤害或死亡(2015年夏季,华盛顿州、俄勒冈州和加利福尼亚州的官员因高浓度的多 அமில而关闭了贝类渔业——使沿海社区和渔业损失数千万美元)。

2013年,一次卡罗琳海滩藻引起的赤潮估计杀死了277头佛罗里达海牛,海牛是濒危物种。两年前,由于卡罗琳海滩藻潮,德克萨斯州禁止了牡蛎捕捞长达该行业6个月季节的一半——与前一年相比,捕捞量下降了1030万美元。

另外三种甲藻——亚历山大藻(Alexandrium fundyense)链状亚历山大藻(Alexandrium monilatum)链格亚历山大藻(Alexandrium catanella)——已知会扰乱从缅因湾到加勒比海、墨西哥湾和东太平洋的渔业。

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德克萨斯州因金藻(golden alga)水华引起的鱼类死亡。USGS

金藻

它是什么?

金藻(Prymnesium parvum)是一种生活在水中的单细胞生物。它遍布全球,主要在沿海水域,但也存在于河流和湖泊中。

在哪里发现?

横跨23个州,从华盛顿州到墨西哥湾沿岸,以及沿东海岸到缅因州。

有什么危害?

金藻水华产生的毒素会影响有鳃的生物——因此,虽然人类可以放心呼吸,但它对鱼类、贻贝、蛤蜊和一些幼年两栖动物构成潜在威胁,根据德克萨斯州公园和野生动物部门的说法。据观察,牛、捕食者、食腐动物和鸟类在藻华期间饮水——并且有些人食用了与鱼类死亡相关的死鱼——但没有出现明显的副作用。

然而,据德克萨斯州公园和野生动物部门称,水体可能需要数年时间才能从有毒金藻水华引起的严重鱼类死亡中恢复。

褐潮

它是什么?

褐潮是由两种藻类之一引起——Aureococcus anophagefferensAureoumbra lagunensis——它们会引起褐潮。每种藻类,当它们密度足够高时,都会将水变成深褐色。

在哪里发现?

长岛和墨西哥湾(古巴、佛罗里达州和德克萨斯州)。

有什么危害?

虽然褐潮不会产生有害毒素,但它们会对生态造成危害,阻挡阳光并杀死海草(以及居住在那里的幼年贝类)。

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Deposit Photos

大型藻华

它是什么?

与仅在聚集起来像巨大地毯时才肉眼可见的微藻不同,大型藻类要大得多,更像海藻。它们也是淡水和海水体中的自然组成部分。

在哪里发现?

美国沿海地区

有什么危害?

同样,它们大多与有毒浮游生物水华不同,因为它们在化学上不危险(一个例外:接触Lynbya majesculacan可能导致人类或动物皮肤发痒等健康问题)。

但大多数情况下,它们的影响是生态性的。

红色、棕色和绿色的大型藻类水华会与海草和珊瑚礁栖息地竞争,并减少水体底部可用的光照量。

今年夏天早些时候,新的卫星数据显示,“大西洋马尾藻带”绵延数百英里,形成一片巨大的棕色海藻带,从非洲西海岸延伸到墨西哥湾。

它威胁着墨西哥加勒比海岸180英里的海滩,给海滩度假带来了麻烦。最近的一项研究报道,在2018年墨西哥的马尾藻潮期间,有78种主要是鱼类和甲壳类动物死亡。

一些新的研究,包括沙特阿拉伯研究人员本月发表的一篇论文,表明大型藻类的一个未被充分探索的好处:碳封存。根据该论文,大部分漂浮的、捕获二氧化碳的海藻会沉入海底,“这意味着捕获的碳不太可能返回大气层。”

藻华的未来

人类活动引起的气候变化将塑造未来的有害藻华——可能通过增加其发生频率和扩大其传播范围。但科学家们无法确定极端天气事件、水温升高、海洋酸化和富营养化将如何改变我们海洋和淡水中的浮游植物群落。

瑞典、加拿大、日本、南非和美国的一组研究人员在2015年发表的一篇关于气候变化和有害藻华未知因素的论文中写道:“科学家们大多只能进行‘有根据的’推测。”

安德森说,阻碍有害藻华研究的障碍很多,他研究这些问题已经超过40年了。首先,分析它们的分布可能很困难:尽管藻华可以绵延数百甚至数千英里,但安德森说,它们并非年复一年地出现在同一地点。开发用于识别特定藻类物种的技术、预测潜在藻华的模型以及用于形成水生观测站网络的漂浮机器人生物传感器也花费了数十年时间。

因此,虽然现在预测它们的未来还为时过早,安德森说,“我们可以开始期待更好的监测和探测。”

 

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