О красных приливах бродит по миру множество слухов

Наука и жизньНаука

Красного прилива цвет

Кандидат биологических наук Филипп Сапожников, Институт океанологии им. П. П. Ширшова РАН.

Красный прилив у берегов Калифорнии, США. Фото: Kai Schumann/NOAA

О красных приливах бродит по миру множество слухов, написаны сотни книг и тысячи репортажей, их изучению посвящены многочисленные научные работы, степень детализации которых год от года растёт. И всё же суть этих явлений — а главное, причины их возникновения — пока не до конца ясны. Впрочем, это отражает не степень общей загадочности красных приливов, а скорее уровень системных наблюдений за жизнью в море по всему миру. Чем дальше продвигаются учёные в объяснении процессов, происходящих на солёных акваториях, чем разностороннее становятся подходы, тем больше открывается новых особенностей и деталей, к пониманию которых наука приходит лишь постепенно и с использованием комплекса самых разных методов.

В море живут микроводоросли — как правило, одноклеточные или колониальные организмы, в различной степени способные добывать себе энергию для жизни с помощью фотосинтеза, а также путём усвоения готовой органической пищи. Большинство из них могут совмещать эти полезные свойства — в зависимости от условий среды обитания. Если микроводорослей, населяющих толщу воды, где-то становится очень много, то учёные и другие наблюдатели говорят об их цветении. В тех случаях, когда такое массовое развитие водорослей несёт опасность для остальных обитателей моря и — разностепенно — для человека, его называют вредоносным цветением водорослей (или harmful algal bloom). Частный случай вредоносного цветения водорослей — красный прилив: результат быстрого и весьма активного размножения в приповерхностном слое моря микроводорослей из числа динофлагеллят и/или диатомей, при котором концентрация их клеток в литре воды может достигать сотен тысяч и даже миллионов. При этом вода на пространствах, охватывающих десятки и сотни километров, окрашивается обширными пятнами в красный, бурый, зеленовато-голубой, желтоватый или золотистый цвета — в зависимости от того, какой из видов расплодился в составе облаков цветения особенно массово. Состав пигментов и их сочетание в хлоропластах разных видов микроводорослей, да и сама концентрация хлоропластов внутри их клеток неодинаковы — оттого будет различаться и общая окраска цветения.

Если охватить это явление взглядом целиком — например, из окна самолёта, с большой высоты, или же на спутниковом снимке высокого разрешения, сделанном с учётом флуоресценции фотосинтетических пигментов (например, хлорофилла а) на поверхности моря, то становится хорошо видно, что пятна цветения разной интенсивности вырисовываются струями течений: в форме завитков, грибов с распростёртыми и закрученными шляпками или извилистых жил. Такая картина говорит о том, что цветение переносится движением вод и cвязано c характеристиками отдельных водных масс, например с концентрацией соединений азота, фосфора и железа в отдельных струях течений.

Конечно же, для развития цветения микроводорослям нужны ресурсы, и это не только солнечный свет, вода и растворённый в ней СО2: необходимы ещё питательные вещества. И для динофлагеллят, и для диатомей хорошим ресурсом для роста служат фосфаты и нитраты, а стимулом к массовому размножению зачастую выступают ионы железа. Поэтому, если где-то в море имел место апвеллинг — сезонный или эпизодический подъём глубинных вод, богатых азотом, фосфором и другими биогенными веществами, то микроводорослям уже есть на чём расти. Добавим к этому тихую погоду (допустим, после сильных штормов или урагана), прогрев поверхностных вод и лёгкий ветер, и получим минимальный комплекс условий для формирования цветения. Иногда ему способствует и изменение солёности.

Если же ветра и течения приносят разрастающиеся пятна цветения к берегам, то здесь их встречают поля высоких концентраций биогенов, пришедших в море с водами суши: с дождевым стоком, со сточными водами человеческих поселений, а также с речными водами, приносящими удобрения с полей сельхозугодий и просто с лужаек и газонов, где заботливые хозяева активно вносят их в почву. Здесь, у берега, цветение развивается ещё более бурно, достигая тех самых концентраций в миллионы клеток на литр. И становится вредоносным, обретая статус красного прилива. К этому располагает ещё одна цепочка явлений: нагонный ветерок собирает клетки микроводорослей густыми полями вдоль берегов, плотность их пятен стремительно растёт и их влияние на окружающую среду проявляется всё более ощутимо.

Красный прилив у берегов Анголы. Фото: ESA

Вредоносность цветения водорослей может проявляться двояким образом.

Во-первых, если даже сами клетки массового вида (или группы видов, образующих цветение) не токсичны, то при больших скоплениях они начинают активно затенять друг друга, лишая доступа к солнечному свету. При этом фотосинтез у затенённых клеток уступает место дыханию с потреблением кислорода, и его концентрация в областях, охваченных густыми пятнами, стремительно снижается. В результате кислорода перестаёт хватать и другим жителям вод (планк-тонным беспозвоночным, рыбам, другим микроводорослям). Одни из них успевают уплыть из поражённой области, если это позволяют её размеры и степень мобильности организмов. Другие, как правило, массово гибнут. Их трупы активно потребляются бактериями… тоже дышащими кислородом. И его концентрация в среде падает ещё сильнее. Заметим, что и сами микроводоросли, лишившись в плотной «толпе» как солнечного света, так и возможности дышать, тоже гибнут — и делают это не менее массово, чем доселе размножались. Образуются гипоксические области — смертоносные пятна с очень низкой концентрацией кислорода. Далее начинается зарастание плотного слоя отмирающих клеток колониями бактерий, формирующих с ними густую гниющую массу, которая выделяет газообразные продукты разложения в форме пузырей, удерживающих фрагменты этой массы на поверхности. А также обильное выпадение ошмётков гниющей массы на дно — с распространением туда гипоксического облака и замором донных беспозвоночных и рыб. Затем трупы крабов, креветок, морских ежей, звёзд, губок и различных видов рыб выносит на берег. И часто в огромных количествах.

Во-вторых, если микроводоросли, сформировавшие облака обильного цветения, обладают способностью производить токсины, то при высокой концентрации клеток часто приступают к их синтезу. У разных видов динофлагеллят и диатомей токсины различаются и по структуре, и по механизмам воздействия на других существ. Например, динофлагеллята Karenia brevis, всё чаще формирующая красные приливы у берегов Мексиканского залива, способна синтезировать бревитоксины — вещества, влияющие на натриевые каналы в мембранах нервных клеток. Это нервно-паралитические яды, воздействующие особенно эффективно на позвоночных животных. Так, в ходе красного прилива, охватившего юго-западное прибрежье Флориды в октябре 2017 года и продолжавшегося 11 месяцев, до сентября 2018-го, погибли 452 морские черепахи из числа охраняемых видов и 92 ламантина.

Клетки динофлагелляты Karenia brevis. Фото: FWC Fish and Wildlife Research Institute/flickr.com/CC BY-NC-ND 2.0

Даже у тех людей, что в период бурного цветения K. brevis просто прогуливаются по берегу, возникают раздражение кожи, глаз, дыхательных путей и кашель. Вдыхание аэрозолей с бревитоксинами способно вызвать серьёзные проблемы у больных астмой и другими респираторными недугами. Как же яд попадает в воздух? При массовом скоплении клеток часть из них гибнет, и токсин высвобождается в воду, а затем поступает в воздух вместе с пузырьково-капельной массой аэрозолей, сдуваемых ветром с гребней небольших волн в сторону берега.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Сторож Мардая Сторож Мардая

Этот секретный поселок в Монголии не нанесен на карты

Вокруг света
Поколение Doom'еров: правда ли видеоигры влияют на массовые расстрелы в школах? Поколение Doom'еров: правда ли видеоигры влияют на массовые расстрелы в школах?

Связаны ли экшен-шутеры с массовыми убийствами

Esquire
Великое нашествие Великое нашествие

Вторжение монголов обратило русских государей в деспотов ордынского типа

Дилетант
«Текущие финансовые реалии — это набор правил для стариков»: на чём зарабатывает финтех-гигант Джека Ма Ant Group «Текущие финансовые реалии — это набор правил для стариков»: на чём зарабатывает финтех-гигант Джека Ма Ant Group

Что происходит с Ant Group и чем она так важна для Китая?

VC.RU
За черным пнем За черным пнем

Как живут люди и овцы в австралийской пустоши

Вокруг света
Тревожность, злопамятность и другие способы себе навредить. Пять типов самосаботажа и как с ними бороться Тревожность, злопамятность и другие способы себе навредить. Пять типов самосаботажа и как с ними бороться

Пять типов самосаботажа и как с ними бороться

Inc.
Любители подземной тишины Любители подземной тишины

Что может быть страннее белых растений!

Наука и жизнь
Может ли экологичный бизнес быть прибыльным в России? 6 факторов, на которые надо обратить внимание Может ли экологичный бизнес быть прибыльным в России? 6 факторов, на которые надо обратить внимание

Какие сложности ожидают бизнес, связанный с производством экотоваров

СНОБ
Секрет 2000-летней липы… Секрет 2000-летней липы…

Дерево может продолжать жить веками, разрастаясь по кругу

Наука и жизнь
Искусствоведы разобрались в происхождении «Женщины с фонарем» Искусствоведы разобрались в происхождении «Женщины с фонарем»

В начале XVI века «Женщину с фонарем» изготовили в восточных Нидерландах

N+1
Пыльные бури — взгляд из космоса Пыльные бури — взгляд из космоса

Песчаные и пыльные бури и их последствия

Наука и жизнь
10 самых неказистых стволов в истории 10 самых неказистых стволов в истории

Если твое оружие не выстрелит, неприятель все равно умрет. От смеха

Maxim
Константин и хаос междуцарствия Константин и хаос междуцарствия

Отречение великого князя от престола оказалось удобным поводом для мятежа

Дилетант
«Супруг украл нашего ребенка»: что делать? «Супруг украл нашего ребенка»: что делать?

Как поступить, если в процессе развода муж похитил ребенка?

Psychologies
Кремний с нанопорами — материал с неисчерпаемыми возможностями Кремний с нанопорами — материал с неисчерпаемыми возможностями

Нанопористый кремний — перспективный материал для микроэлектроники и биомедицины

Наука и жизнь
7 качеств, которые помогут вам изменить свою жизнь 7 качеств, которые помогут вам изменить свою жизнь

Почему навыки soft skills так важны в современном мире?

Psychologies
Живые часы Живые часы

Разгадка тайны биологических часов

Вокруг света
Уберутся за вас: топ-6 роботов-пылесосов с отличным качеством уборки Уберутся за вас: топ-6 роботов-пылесосов с отличным качеством уборки

Шесть оптимальных вариантов роботов-пылесосов на разные бюджеты

CHIP
Эффект Новой Земли, или История одного миража Эффект Новой Земли, или История одного миража

Эффект Новой Земли — так называется редкое оптическое явление

Наука и жизнь
5 спин-оффов, которые превзошли наши ожидания 5 спин-оффов, которые превзошли наши ожидания

«Лучше звоните Солу», «Рэтчед» и другие блестящие спин-оффы

GQ
10 звезд, которые ненавидят ходить на каблуках 10 звезд, которые ненавидят ходить на каблуках

Звездные модницы, которые не надевают каблуки даже на красную дорожку

Cosmopolitan
Папа, мама, детский сад Папа, мама, детский сад

Готов ли ваш малыш к детскому саду?

Здоровье
Оставьте на месте: аппендицит можно лечить без операции Оставьте на месте: аппендицит можно лечить без операции

Аппендикс на самом деле вовсе не бесполезный отросток

Cosmopolitan
Враг на тарелке Враг на тарелке

Большое количество красного мяса в рационе может менять структуру сердца

Здоровье
Виллами по воде Виллами по воде

В ближайшем будущем плавучие дома в России будут узаконены

Robb Report
Жертвы пластических хирургов: российские звезды, которые неудачно увеличили губы Жертвы пластических хирургов: российские звезды, которые неудачно увеличили губы

Артистки, которые пытались усовершенствовать внешность

Cosmopolitan
Орнитологи-любители помогли оценить численность 9700 видов птиц Орнитологи-любители помогли оценить численность 9700 видов птиц

На планете сейчас обитает около 50 миллиардов диких птиц

N+1
5 крутых фильмов про ниндзя и самураев 5 крутых фильмов про ниндзя и самураев

Рекомендуем брутальное кино со сверкающими катанами

GQ
Нежные красотки! Как выглядят дочери Воли, Галустяна и других звезд Comedy Club Нежные красотки! Как выглядят дочери Воли, Галустяна и других звезд Comedy Club

Каких очаровательных наследниц воспитывают звезды Comedy Club

Cosmopolitan
«Магический ингредиент»: почему «кровавый» компонент искусственных котлет Impossible Foods критикуют фермеры и экологи «Магический ингредиент»: почему «кровавый» компонент искусственных котлет Impossible Foods критикуют фермеры и экологи

Что не так с искусственным мясом

VC.RU
Открыть в приложении