«У нас бывают случаи появления токсичных водорослей, которые приводят к закрытию моллюсков у побережья Вашингтона и Орегона каждые три-пять лет или около того, но ни одно из них не было таким масштабным, как этот», — сказал ведущий автор Райан МакКейб, научный сотрудник Университета штата Вашингтон. Объединенный институт изучения атмосферы и океана, центр, сотрудничающий с NOAA. «Этот был совершенно другим, и наши результаты показывают, что это было связано с необычными условиями океана».Исследование теперь опубликовано в журнале Geophysical Research Letters, Американском геофизическом союзе. «Этот документ важен, потому что он определяет связь между условиями океана и масштабом токсического цветения в 2015 году, которое привело к самым высоким уровням загрязнения домоевой кислотой в пищевой сети, когда-либо зарегистрированным для многих видов», — сказала соавтор Кэти Лефевр. морской биолог в Северо-западном научном центре рыболовства NOAA. «Это открывает глаза на то, что может быть в будущем, поскольку состояние океана продолжает нагреваться во всем мире».
Авторы обнаружили, что во время вредоносного цветения водорослей в 2015 году, которое установило рекорды по его пространственной протяженности и уровню токсичности, преобладала одна разновидность диатомовых водорослей, Pseudo-nitzschia australis, обычно встречающаяся южнее от Калифорнии.Теплая вода не только позволила этому виду выжить, но и создала благоприятную среду для его роста. К началу 2015 года теплая «капля» двинулась к берегу и распространилась по всему Западному побережью.
Более теплая вода создает менее плотную поверхностную воду, которая с большей вероятностью останется плавающей на поверхности, где она может стать обедненной питательными веществами. Предыдущие лабораторные исследования, проведенные соавтором Уильямом Кочланом из Государственного университета Сан-Франциско, показали, что P. australis может очень быстро поглощать азот из различных источников и, по-видимому, превосходит другой, нетоксичный фитопланктон в теплой воде, обедненной питательными веществами.Для нового исследования лаборатория Кохлана провела эксперименты с P. australis после цветения 2015 года. Они показали, что когда эти клетки испытывают более высокие температуры и получают больше питательных веществ, они могут удвоить или утроить скорость деления клеток, что позволяет им довольно быстро превратиться в большую популяцию в море.
«Когда весенние сдвиги направления ветра принесли более глубокую и богатую питательными веществами воду вверх у побережья, небольшая популяция P. australis превратилась в большую популяцию, которая затем была выброшена на берег вдоль западного побережья поздними весенними штормами», — сказал соавтор. Барбара Хики, профессор океанографии из Университета штата Вашингтон.
Это было особенно опасно в год, когда доминировал P. australis. «Этот вид почти всегда очень токсичен», — сказал соавтор Рафаэль Кудела, морской эколог из Калифорнийского университета в Санта-Круз. «Он цветет каждую весну у побережья Калифорнии, и здесь часто наблюдаются удары морских млекопитающих. Но видеть P. australis вверх и вниз по побережью таким было беспрецедентно».Токсичные водоросли бывают разных форм, но у западного побережья основная опасность для здоровья и экономики исходит от различных видов Pseudo-nitzschia, которые при определенных условиях могут производить домоечную кислоту, которая может вызывать желудочно-кишечные расстройства, судороги, потерю памяти и даже смерть.
Токсины могут накапливаться в моллюсках и мидиях, что делает их небезопасными для употребления в пищу человеком. Но воздействие на экосистему более масштабное и продолжительное.
Моллюски и анчоусы, содержащие токсины, могут быть съедены морскими млекопитающими и птицами. Если токсичные водоросли оседают на дно океана, они также могут быть съедены живущими на дне животными, такими как крабы, которые затем становятся небезопасными для употребления в пищу. В конце мая 2015 года морской лев был обнаружен в конвульсиях на пляже Вашингтона, и в его фекалиях была обнаружена домоевая кислота.
«Это то, чего мы никогда раньше не видели в Вашингтоне, и когда мы услышали эту новость, мы поняли, что происходит что-то грандиозное», — сказала соавтор Вера Трейнер, океанограф-исследователь Северо-Западного научного центра рыболовства NOAA.В этом году был зафиксирован самый большой географический охват столкновений с морскими млекопитающими.
UW участвовал в круизе под руководством NOAA в июне 2015 года, в ходе которого были взяты пробы воды от южной Калифорнии до острова Ванкувер в Британской Колумбии. Новое исследование включает в себя эти наблюдения, собранные ближе к концу цветения в Вашингтоне, а также другие текущие наблюдения за пляжами и отбор проб воды, которые фильтруют морскую воду, чтобы увидеть, что в ней содержится. Исследователи из Северо-западного научного центра рыболовства изучили образцы воды под растровым электронным микроскопом с высоким разрешением, чтобы определить присутствующие виды.«Поскольку мы начали получать все больше и больше образцов, которые совпадали с пиками токсичности бритвенных моллюсков, стало совершенно ясно, что P. australis является доминирующим видом на всем побережье», — сказал Трейнер.
Управляющие государственными ресурсами десятилетиями собирают моллюсков для выявления токсинов. На воде образцы, собранные Партнерством по борьбе с вредным цветением водорослей Олимпийского региона и другими усилиями, также внесли свой вклад в 25-летний отчет о токсичных случаях появления водорослей.В новой статье сравнивается история токсинов у бритвенных моллюсков с индексами изменчивости климата океана и обнаруживается связь с Эль-Ниньо и долгосрочным Тихоокеанским десятилетним колебанием.
«Здесь есть значительная связь», — сказал МакКейб. «Токсические явления также имеют тенденцию совпадать с ранее установленными сдвигами морских экосистем. Мы не устанавливали эту связь раньше, и я думаю, что это интересно». Климатические циклы океана могут помочь понять и лучше предсказать возникновение токсичного цветения водорослей.
И хотя капля была единовременным событием, которое не было связано с глобальным потеплением, она дает представление о том, как может выглядеть изменение климата.«Такие виды, как Pseudo-nitzchia, очень хорошо подготовлены к использованию фонового потепления», — сказал МакКейб. «Псевдо-нитцкии всегда встречаются на нашем побережье.
Тот факт, что они почти спроектированы, чтобы использовать преимущества таких ситуаций — высокие температуры и низкий уровень питательных веществ — вызывает беспокойство».Он рекомендует проводить более тщательный мониторинг вредоносного цветения водорослей, собирая образцы моллюсков и воды на побережье и в море, чтобы увидеть, присутствуют ли токсины или производящие токсины водоросли, и если да, то какие виды. «Без таких стабильно финансируемых программ мы просто ослепнем», — сказал МакКейб.