Красный прилив опустошил морскую жизнь Флориды на 16 месяцев. Почему?

Исследователи задаются вопросом, насколько сильно изменение климата подпитывает водоросли-убийцы во всем мире.

Проблема Флориды: специальный отчет. Борьба с посевами. Соленые водоносные горизонты. Вторжение в дикую природу. Кучи мертвой рыбы. Солнечный штат ощущает влияние экологических изменений на свои пляжи, фермы, водно-болотные угодья и города. Но то, что поражает полуостров, предсказывает опасности, которые обрушатся к северу и западу от Апалачиколы, и поэтому оно требует нашего внимания. Если Флорида в беде, то и мы все.

Однажды утром в августе 2018 года мужчина по имени Ральф Бриден позвонил в Комиссия по охране рыбы и дикой природы Флориды сообщить, что мертвый ламантин качается в бухте за его домом в тихом пригороде Сарасоты. Вскоре два биолога, Гретхен Лаввелл и Ребекка Хейзелкорн, отправились за трупом в пикап, оснащенный переносным краном. Лаввелл и Хейзелкорн эквивалентны морским медикам скорой помощи и коронерам, проводящим спасательные операции и вскрытия трупов. операции, которые часто требуют от них обращения с черепахами весом более 200 фунтов и дельфинами более 6 футов длинный. Они работают в Морской лаборатории Моута в Сарасоте, с которой комиссия по дикой природе связалась, чтобы забрать тушу. Это крутые женщины, каждая из которых имеет морские татуировки (у Лаввелл дельфин, ламантин, черепаха и кит на левой лодыжке; Хейзелкорн, осьминог, обвивающий ее правое бедро).

Когда они добрались до дома, трое внуков Бридена и их мать, Сири Фалконер, ждали на лужайке, и дети с нетерпением показывали на животное. Ламантин, почти 8 футов в длину, плавал на спине и взорвался настолько, что его кожа разошлась по животу, серые кишки вывалились наружу. Лаввелл и Хейзелкорн привязали цепь к телу животного и подняли его на платформу грузовика, кровь и фекалии забрызгали их снаряжение. Фальконер, жена Бридена, и дети с отвращением и восхищением наблюдали за ужасной операцией. Лаввелл и Хейзелкорн были менее впечатлены; это был 209-й мертвый ламантин в году.

Лето 2018 года было апокалиптическим. По всему Северному полушарию железнодорожные пути деформировались, а тротуары трескались. Атомные станции отключили выработку электроэнергии, когда их источники воды стали слишком горячими. Северные олени искали спасения в тоннелях норвежских дорог, поскольку температура за Полярным кругом приближалась к 90 градусам по Фаренгейту. Исторические непрекращающиеся дожди в Японии вызвали смертоносные наводнения. Рекордные лесные пожары сожгли в Калифорнии, а также в Швеции.

Во Флориде апокалипсис пропах мертвыми морскими обитателями. По всему побережью Мексиканского залива на песок выбрасывались бездыханные рыбы, морские черепахи и дельфины. Бригады по уборке на острове Санибел, обычно популярном туристическом пляже, заполнили мешки для мусора более чем 400 тоннами туш. Убийцей был красный прилив: огромное цветение Карения короткая, морские водоросли, выделяющие мощный класс нейротоксинов, называемых бреветоксинами, которые в достаточно больших концентрациях могут истощать или убивать ламантинов и других животных. Карения короткая был даже не единственным цветком, поразившим Флориду в этом году; Взрыв пресноводных сине-зеленых водорослей в каналах, выходящих из озера Окичоби, вынудил губернатора объявить чрезвычайное положение.

Красные приливы распространены во Флориде и были задокументированы еще в 17 веке. Обычно они начинаются ранней осенью и рассеиваются с более прохладными зимними ветрами. Но в 2018 году, когда зима сменилась весной, цветение сохранилось.

Во всем мире прибрежные сообщества борются с цветением водорослей, появляющимся в ненормальное время и в ненормальных местах и ​​с большей частотой, чем в прошлом. Эти события закрывают пляжи и рыбные промыслы, душат аквакультуру и приводят к экономическим потерям в миллионы долларов.

«Есть ли комбатант, противоядие?» — спросил Фальконер у Хейзелкорна и Лаввелла. Красный прилив все лето не пускал семью в воду и на пляж.

«Это вопрос на миллион долларов», — ответила Хейзелкорн, когда она и Лаввелл готовились к отъезду с изуродованным ламантином, благополучно устроившимся в грузовике.

Во Флориде 73 процента предприятий в районе, пострадавшем от красного прилива, сообщили об экономических потерях в размере более 500 000 долларов США каждый. Жители, владельцы бизнеса и правительственные чиновники обращались к ученым за ответами: что вызвало цветение? Как мы можем избавиться от него?

Проблема в том, что никто не знает, как остановить ядовитые водоросли, и даже не понимает, когда и почему они появляются. Это явление широко отслеживается и изучается всего 30 лет. Теперь ученые во Флориде находятся на переднем крае гонки за расшифровкой и изучением того, как с ними бороться. Во всем мире исследователи бросают все, что могут, для решения проблемы: гражданская наука, беспилотники, спутники, роботы, генетический анализ и экспериментальные методы, которые могут ее победить.

Некоторые ученые подозревают, что изменение климата играет определенную роль. Исследователи показали, что необычно теплые воды у западного побережья США вызвали беспрецедентный рост ядовитых Псевдоницхия в 2015 году, а также с повышением температуры океана диапазон Гамбьердискус, водоросль, вырабатывающая опасные сигуатоксины, распространяется из тропиков в более умеренные воды.

Следователи недостаточно осведомлены о Карения короткая сказать, верно ли то же самое во Флориде. Одно можно сказать наверняка: разрушительные красные приливы, подобные тому, что обрушился на штат, повторятся. Тем временем ученые изо всех сил пытаются понять и решить проблему настолько сложную, насколько все, что может дать природа, — и все это в то время, как сам природный мир быстро меняется.

Хейзелкорн и Лаввелл привезли ламантина №209 в государственную лабораторию в Санкт-Петербурге. Там техник измерял труп и брал образцы тканей для токсикологии, чтобы определить, был ли красный прилив убийцей. Исследователи полагают, что млекопитающие обычно отравляются, проглатывая фильтраторов, таких как анемоны и губки, которые живут на морской траве, на которой пасутся ламантины. Крошечные существа быстро накапливают бреветоксины из Карения, которые могут вызвать судороги или парализовать дыхательную систему морских коров и привести к их утоплению.

Усилия комиссии по дикой природе по мониторингу и изучению Карения возглавляет эколог Кейт Хаббард, долговязая и сдержанная, с собственными водными чернилами (пресноводные водоросли и медуза). Даже в разгар цветения, когда она и ее исследователи завалены образцами для обработки, она спокойно и неторопливо ориентируется в суматохе. Мониторинг представляет собой многоплановую работу: они проверяют воду с берега и в море, проводят аэрофотосъемку и координируют свои действия с ученые из Национального управления океанических и атмосферных исследований, которые используют спутниковые снимки, чтобы попытаться предсказать цветение движения. Добровольцы-граждане также вмешиваются, отправляя образцы воды из районов, которые комиссия не может охватить. Бригады иногда работают круглосуточно, даже несмотря на официальное закрытие урагана, чтобы исследовать каждый образец. Они определяют, является ли Карения короткая присутствовал и в каких концентрациях, чтобы карта состояния на их веб-сайте всегда была актуальной.

Карения короткая это динофлагеллята, тип одноклеточного фитопланктона, оснащенный парой хвостообразных жгутиков, которые он использует для плавания. Но это не делает организм быстрым — он может двигаться со скоростью всего около 3 футов в час. Наблюдая за крошечными существами в контролируемых водяных столбах в лаборатории и устанавливая новые инструменты, оснащенные микроскопами, для наблюдения Карения в реальном времени в океане Хаббард и ее коллеги пытаются узнать больше о том, как они живут. «Я не хочу радоваться им, потому что это действительно серьезная ситуация, которая затрагивает многих людей, — говорит Хаббард в захламленной лаборатории без окон, — но они очаровательны». Она хочет знать, как водоросли мигрируют между глубокими и мелкими водами, как свет влияет на их поведение и как они используют питательные вещества (такие химические вещества, как азот и фосфор) для подпитки своего организма. рост.

Последнее представляет особый интерес, потому что оно находится в центре общественного возмущения по поводу цветения. Многие экологи считают, что загрязнение из наземных источников является причиной продолжительности и интенсивности красных приливов. Местный Sierra Club и некоторые местные ученые убеждены, что сток питательных веществ из сельского хозяйства и Жилищные застройки вызвали эту ситуацию и винят в этом слабое экологическое законодательство при тогдашнем губернаторе Рике Скотт. 12 августа 2018 года тысячи людей вышли на пляжи вдоль береговой линии, чтобы принять участие в акции протеста под названием «Руки вдоль воды». На странице группы в Facebook говорится, что ее цель состояла в том, чтобы «показать, что мы не защищаем и не будем отстаивать нашу прекрасную пляжи, дикая природа, дома и средства к существованию, которые будут постоянно разрушаться и подвергаться воздействию воды, высвобождаемой из Озеро О.

Рабочие собирают рыбу, убитую огромным цветением карении короткой.
Рабочие собирают рыбу, убитую огромным цветением Карения короткая. Джо Каваретта / Sun Sentinel из Южной Флориды / TNS через изображения Getty

Озеро Окичоби, крупнейший пресноводный водоем штата площадью 730 квадратных миль, впадает в каналы и реки, впадающие в Мексиканский залив и Атлантический океан. Он граничит с плотными жилыми кварталами и множеством ранчо и ферм по выращиванию сахарного тростника, загрязненные стоки которых попадают в воду. Это загрязнение оказалось основным фактором, вызвавшим цветение сине-зеленых водорослей, которое поразило внутреннюю часть Флориды, когда прошлым летом разразился красный прилив. Но роль стока в заправке Карения короткая нечетко. ­Карения заражение начинается далеко от берега в Персидском заливе, и они могут получать пропитание из различных источников, включая собственные мертвые клетки. Большинство ученых согласны с тем, что загрязнение питательными веществами, вероятно, усугубляет проблему, но общий вклад остается неясным — и, скорее всего, останется таковым в течение многих лет, пока исследователи тщательно не задокументируют подробности.

Когда он не собирается в больших концентрациях,Карения короткая играет важную роль в окружающей среде. Как и любой другой фитопланктон, он фотосинтезирует, поглощая углекислый газ и выделяя кислород. Помимо бреветоксинов, он производит другие молекулы, выводящие из строя его конкурентов из водорослей, а также действует как хищник, питающийся бактериями. Его полное удаление может разрушить микроскопическую экосистему, в которой он обитает.

«Мы не можем устранить красный прилив, потому что он является естественной частью сообщества фитопланктона в заливе Мексике», — говорит Ричард Пирс, химик-океанограф, заместитель вице-президента Моута по исследовать. «В прошлом было табу даже на попытки отбросить его назад и изменить систему. Но с серьезными экономическими последствиями, здоровьем населения и уничтожением большого количества морских черепах, дельфинов, ламантинов и рыб окружающая среда меняется».

Теперь миссия Пирса состоит в том, чтобы попытаться найти способы смягчить последствия Карения когда это выходит из-под контроля. В середине августа прошлого года Пирс и группа инженеров и ученых отправились к каналу с морской водой в Бока-Гранде, чтобы испытать новый инструмент: систему очистки воды озоном, вдохновленную установкой, которую Мот использует для очистки морской воды для резервуаров на аквариум. Идея заключалась в том, чтобы пропустить воду через камеру, содержащую ядовитый газ озон, убивающий Карения в процессе. «Озонатор» представлял собой громоздкий аппарат из ПВХ-труб и газовых трубок, который вытягивался из трейлера и уходил в канал.

Канал закончился тупиком в жилом районе, иКарения росла там неделями. Ветер принес в воздух бреветоксины, которые жалили, как очень тонкий пар перцового баллончика. Оно носило на местных жителях, чьи дома граничили с водой. Район был настолько разочарован, что жители объединили свои деньги — более 100 000 долларов — для финансирования исследования. Озоновая система имела ограниченную мощность, но надежда заключалась в том, что на такой маленькой, частично закрытой территории она может иметь большое значение.

Окончательные результаты еще не опубликованы, но предварительные данные говорят о том, что они были тусклыми. Очищенная вода была эффективно очищена от водорослей и токсинов и насыщена кислородом, но озонатор был слишком мал, чтобы оказать существенное влияние на канал в целом. Пирс рассматривает тест как доказательство концепции; казалось, что результат будет лучше с более крупным и мощным аппаратом.

Команда Пирса также принимает участие в испытании средств смягчения последствий под руководством Дона Андерсона, всемирно известного исследователя вредных водорослей из Океанографический институт Вудс-Хоул в Массачусетсе. Андерсон является сторонником флокуляции глины, процесса, при котором специально обработанная глина распыляется на воду, содержащую токсичный налет. Частицы притягивают водоросли и тянут их на дно.

Команда Андерсона использовала очищенную глину, аналогичную материалу, используемому для фарфоровой посуды, с добавлением хлорида полиалюминия, чтобы придать ей заряд, противоположный поверхностному заряду клеток водорослей. Они привезли его из Китая, где исследования показали его исключительную эффективность; Андерсон говорит, что экологические последствия минимальны, особенно по сравнению с ущербом, причиняемым самим цветением.

Через несколько месяцев после озонового испытания Андерсон, Пирс и ученые из пяти различных исследовательских институтов отправились на пристань в Сарасоте, недалеко от Моута, чтобы начать первое испытание. К сожалению, за пару дней до начала испытания водоросли рассеялись и упали до нормального уровня. Поскольку их основной целью было протестировать оборудование и заставить команду работать вместе, они все равно продолжили. прикрепляя глиняный раствор к чему-то похожему на большой садовый шланг и распыляя раствор в вода.

Андерсон и ученые из Моута однажды уже пытались применить этот процесс, в 2004 году, во время другого крупного события.Карения заражение. Но проект быстро закончился из-за местных разногласий: глина, которую они использовали, поступила от Mosaic, горнодобывающей компании с долгая история плохих природоохранных мероприятий во Флориде и содержала добытые фосфаты, которые имели низкий уровень радиоактивность. В дополнение к негативным отзывам в прессе, вызванным ассоциацией с Mosaic, высказывались опасения, что фосфатная глина также может создать новые проблемы для окружающей среды.

Вся эта фиаско была «наивной ошибкой», — говорит Андерсон. Он утверждает, что новый материал безопаснее, и непреклонен в том, что цветы настолько разрушительны для естественной среды обитания, что важно принять меры. «Эти события представляют собой настоящие экологические, экономические и медицинские катастрофы», — говорит он. «Нет никаких причин, по которым те же самолеты, которые сбрасывают огнезащитные составы или опрыскивают от комаров, не могут распылять эту глину в виде суспензии на больших площадях».

В конце февраля 2019 года, через 16 месяцев, зацвели наконец-то выровнялся до нормального уровня, но Карения все еще скрывается в оффшорах. Лаборатория Хаббарда подтвердила, что она убила ламантина № 209. Звонки о мертвых морских обитателях снизились до нормального уровня. Лаввелл и Хейзелкорн разобрались с мертвыми морскими черепахами, нуждавшимися в вскрытии, и вернулись к своей рутине спасения и восстановления выброшенных на мель морских обитателей. Пирс исследует потенциал химических добавок, чтобы помочь в усилиях по смягчению последствий цветения. Хаббард продвинулся вперед с новым полевым исследованием для мониторинга жизненных циклов водорослей в естественной среде.

Имеются основные сведения о Карения жизненный цикл, которые остаются неизвестными. Ученые предполагают, что у него есть фаза кисты, стадия, похожая на семя, когда водоросли находятся в состоянии покоя, прежде чем зацветут. Но никто этого не наблюдал, поэтому никто не знает наверняка. Выяснение того, существует ли эта стадия и как она выглядит, было бы важной информацией. С некоторыми другими вредными видами ученые могут отслеживать цисты в отложениях и предсказывать, когда вероятно цветение. Но команде Хаббарда могут потребоваться годы, чтобы прийти к окончательному выводу.

Биология — не единственный фактор, контролирующий цветение, или единственный, который плохо изучен. Погода и физическая динамика океана часто в конечном счете определяют, продлится ли красный прилив или рассеется: толщина слоев теплого и холодная или соленая и менее соленая вода, количество осадков и когда они происходят во время цикла цветения, а также сила и направление ветры. Между тем многие из этих условий расходятся с историческим прецедентом. Температура океана повышается; течения, ветер и осадки меняются. Ураганы становятся все более частыми и сильными. Это усложняет способность исследователей понимать и прогнозировать следующее Карения цветения и может коренным образом изменить его динамику.

Многие защитники окружающей среды Флориды хотят сосредоточиться на снижении загрязнения, и они видят меньшее в том, что способствует загрязнителям. «Улучшение качества воды — хорошая мера», — соглашается Хаббард.

Если отдалиться от Флориды, сложность проблемы токсичных водорослей кажется еще более головокружительной. Карения короткая является лишь одним из десятков вредных видов, выявленных во всем мире. Все по-разному реагируют на окружающую среду. Кто-то любит более теплую воду, кто-то холодную. Некоторые растут быстрее по мере увеличения количества CO2 в воде. В последние годы цветение водорослей участилось во многих прибрежных районах. Помимо исторического Западного побережья Псевдоницхия заражения в 2015 году, штат Мэн впервые был вынужден закрыть места разведения моллюсков в 2016 году из-за домоевой кислоты из Псевдоницхия— улов мог отравить любого, кто его съел. Хотя ученые еще не знают, повлияло ли изменение климата на частоту и продолжительность Карения расцветает, они соглашаются, что это, вероятно, повлияет на вещи в будущем.

«Сможем ли мы остановить подобные события?» Хаббард недоумевает. «Честно говоря, я не знаю».

Поскольку мир природы становится менее гостеприимным, общественность все чаще будет обращаться к ученым за объяснениями и решениями. Но продвижение исследований идет медленно и обычно сопровождается здоровой долей неопределенности. Между тем, мы проигнорировали одну уверенность, которую ученые повторяли годами: мы коренным образом меняем окружающую среду. Теперь, когда мы наблюдаем, как разворачиваются эти изменения, нам придется признать, что наши действия перевернули систему, сложность которой нам еще только предстояло понять.

Репортаж поддерживается стипендией Калифорнийского университета в Беркли – 11-й час в области журналистики продуктов питания и сельского хозяйства.

Эта статья была первоначально опубликована в летнем выпуске журнала Make It Last за 2019 г. Популярная наука.

Последнее сообщение в блоге

Аэродинамическая труба и лазерное наведение помогли олимпийской сборной по санному спорту узнать о технологии униформы.
August 21, 2023

Они чувствовали потребность в скорости. Достигнув скорости более 80 миль в час, американский спортсмен Крис Маздзер промчался ногами вперед по изв...

Почему зима — это холод, а сезон гриппа — и что с этим делать
August 21, 2023

От холода вы не простужаетесь, но и не помогает. Быть холодным не буквально заставит вас простудиться, независимо от того, что говорили ваши родит...

Как спасти пчел, не становясь пчеловодом
July 30, 2023

Завести 1000 пчел — это как взять щенка. Эта история была обновлена. Первоначально он был опубликован 8 июня 2021 года.Пчелы потрясающие, и они иг...