Учёные назвали токсичные водоросли одной из основных причин экокатастрофы на Камчатке: она сопровождалась массовой гибелью морских животных. Такие же ситуации регулярно происходят в глобальном океане. Рассказываем, в чем причина.
Развитие цветения водорослей
Цветение воды является результатом наличия в воде избыточных питательных веществ, особенно фосфора. Избыток углерода или азота не является причиной цветения воды.
Введение в гидроценоз фосфатов в высоких концентрациях вызывает рост и размножение водорослей и высших растений. Последние в этих условиях вытесняются и отмирают. Мёртвое органическое вещество становится пищей для бактерий, которые его разлагают. Чем больше пищи, тем больше развивается бактерий и тем меньше в воде растворённого кислорода, используемого ими.
Когда содержание растворенного кислорода уменьшается, многие рыбы и водные насекомые начинают погибать. Цветение может приводить к образованию зон замора.
- Ярко-зеленое цветение является результатом размножения синезеленых водорослей, которые фактически являются бактериями (цианобактерии). Цветение также может вызываться макроводорослями, которые не относятся к планктону. Его можно узнать по крупным лопастям водорослей, прибиваемых к берегу и делающих воду тёмной. Впервые «черные воды» были описаны во Флоридском заливе в январе 2002 года.
- Некоторые виды водорослей производят нейротоксины, в больших концентрациях эти яды могут вызвать серьёзные последствия для живой природы.
- Цветение водорослей иногда происходит в питьевой воде. В таких случаях от токсинов можно избавиться с помощью стандартных процедур очистки воды.
- Цветение можно наблюдать в пресноводных аквариумах, когда рыб перекармливают и избыточные питательные вещества не поглощаются растениями. Оно обычно не опасно для рыбы, и ситуация может быть исправлена путём замены воды, а затем уменьшения количества выдаваемой пищи.
- Цветение водоемов может происходить и под толстым ледовым покровом.
Где появляется токсичное цветение
- Австралия
Две Зимы 2010 и 2011 года на пляжи Австралии массово начало выбрасывать мертвую рыбу. Причиной этому были несколько факторов: рекордно сильная фаза Южной осцилляции — Ла-Нинья, при которой разогревается поверхностный слой воды в экваториальной части Тихого океана. Кроме того усилилось усилилось течение Леувина у южных берегов Австралии, несущее теплую воду из Индийского океана, а блокирующий антициклон вызвал аномальный приток тепла из атмосферы в океан.
Также на этот период пришелся годовой максимум температур в Южном полушарии. В итоге к февралю 2011-го океан вдоль побережья Западной Австралии был на три, а в отдельные дни и на пять градусов теплее обычного. Морские экосистемы сильно пострадали.
- Тихий океан
В северо-западной части Тихого океана образовалось огромное пятно теплой воды: оно перекрывало все богатые питательными веществами холодные воды. Из-за этого сократилась популяция фитопланктона, а потом кижуча и чавычи, на Аляске погибло около миллиона морских птиц. Кроме того, впервые в истории ученые наблюдали массовое обесцвечивание гавайских коралловых рифов.
- Северная Америка
Всплеск азота превратил плавающие бурые водоросли саргассум в крупнейшее в мире вредное цветение, выяснили ученые из Атлантического университета Флориды.
Авторы сделали вывод, что увеличение доступности азота из природных и антропогенных источников, включая сточные воды, поддерживает цветение, что в свою очередь, приводит к вредному цветению и катастрофическим последствиями для прибрежных экосистем, экономики и здоровья человека. Во всем мире вредное цветение водорослей связано с увеличением загрязнения питательными веществами.
Результаты показывают, что процент ткани водорослей увеличился на 35% и одновременно уменьшилось количество фосфора на 42% в ткани саргасса с 1980-х по 2010-е годы.
Вывоз саргасса с пляжей Техаса во время ранних и менее сильных наводнений оценивался в 2,9 млн долларов в год, а только округ Майами-Дейд во Флориде оценивал последние расходы на вывоз в 45 млн долларов в год. Очистка всего Карибского бассейна в 2018 году обошлась в 120 млн долларов без учета снижения доходов от туризма. Выброс саргасса также влияет на морскую флору и фауну, а также вызывает затруднения с дыханием из-за разложения и увеличивает количество фекальных бактерий.
Появлялись ли мертвые зоны раньше
Новое исследование американских и японских ученых показало, что подобное в недавнем геологическом прошлом происходило регулярно. В кернах, полученных при бурении дна Берингова моря, за последние 1,2 миллиона лет насчитали 27 мертвых зон без следов жизнедеятельности организмов.
Основная причина — гипоксия или резкое обеднение воды кислородом. Причем установили четкую взаимосвязь между мертвыми зонами и потеплением климата.
Такие резкие гипоксические явления обычны в геологической летописи. Они почти всегда происходят в теплые межледниковые периоды, подобные тому, который сейчас.
Ана Кристина Равело, профессор и соавтор исследования
Токсичное цветение увеличивается?
Да. Согласно исследованию в журнале Nature в последние десятилетия мертвые зоны значительно расширились, в том числе в водоемах на суше. Деоксигенация пресноводных озер сейчас опережает по темпам морские воды в несколько раз. Для того, чтобы выяснить это, ученые проанализировали данные за последние 80 лет по содержанию кислорода в 393 озерах Европы и США.
Выяснилось, что с 1980 года уровень кислорода в обследованных озерах снизился на 5,5% на поверхности и на 18,6 — на глубине. Это произошло из-за роста температуры воды и общее потепление в зоне умеренного климата.
Количество кислорода, которое может удерживать вода, уменьшается с увеличением температуры. Поскольку поверхностные воды теплеют в среднем на 0,38 градуса по Цельсию за десятилетие, концентрация кислорода снижается на 0,11 миллиграмма на литр за тот же период.
Проблема в том, что во многих озерах средней полосы температура воды достигла значений, благоприятных для массового размножения цианобактерий — синезеленых водорослей, выделяющих токсины. Это сильно влияет на экосистему и качество питьевой воды.
Какие факторы влияют на распространение мертвых зон
Ученые выделяют несколько факторов, которые могут влиять на увеличение количества и площади мертвых зон:
- Блокирующие антициклоны в атмосфере
Они долго остаются на месте, и температура неуклонно повышается. Так было зимой 2013-2014-го в Южной Атлантике. А в 2019-м морские волны тепла в юго-западной части Атлантического океана образовались из-за блокирующего антициклона, возникшего за тысячи километров над Индийским океаном и затем переместившегося в сторону Южной Америки.
- Морские течения и изменения температуры поверхности
Так, в 2015-2016-м волну тепла в Тасмановом море между Австралией и Новой Зеландией вызвало усиление Восточно-Австралийского течения, которое несет теплые воды с экватора. А мощнейшие волны тепла в Тихом океане в 2011-м и 2014-2015-м совпали с теплой фазой Южной осцилляции.
- Глобальное потепление
В недавнем исследовании, опубликованном в журнале Science, ученые Бернского университета подсчитали, что вероятность возникновения волн тепла за последние десятилетия увеличилась в 20 раз. Авторы связывают это с деятельностью человека.
Читать далее:
Физики объяснили, почему не получается найти темную материю: она в другом измерении
Ученые НАСА сняли фотографии облаков на Марсе
Уран получил статус самой странной планеты в Солнечной системе. Почему?