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

О чём пишут научно-популярные журналы мира О чём пишут научно-популярные журналы мира

Что определяет разнообразие видов и как борются со световым загрязнением?

Наука и жизнь
Генетическое редактирование спасло приматов от повышенного уровня холестерина Генетическое редактирование спасло приматов от повышенного уровня холестерина

Эффективность редактирования позволила снизить содержание липопротеинов в крови

N+1
Арктика без вечной мерзлоты Арктика без вечной мерзлоты

Как оценить долгосрочные изменения состояния Арктики

Наука и жизнь
Ложный след: почему ужесточение оборота оружия не поможет предотвратить трагедии в школах Ложный след: почему ужесточение оборота оружия не поможет предотвратить трагедии в школах

Ужесточение оборота оружия не повлияет на уровень насилия в школах

Forbes
Насколько вы готовы заниматься любимым делом? Насколько вы готовы заниматься любимым делом?

Пройдите тест и узнайте, насколько вы настроены заниматься тем, что любите

Psychologies
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
Красное море оказалось зрелым океаном Красное море оказалось зрелым океаном

Ученые удревнили возраст океанической коры Красного моря в два раза

N+1
Пожизненный пират: почему Лукашенко пошел на спецоперацию с самолетом Пожизненный пират: почему Лукашенко пошел на спецоперацию с самолетом

Лукашенко надеется, что разрыв с Западом поможет ему сохранить поддержку России

Forbes
«Отчаянные домохозяйки»: как изменились главные героини культового сериала «Отчаянные домохозяйки»: как изменились главные героини культового сериала

Сериал «Отчаянные домохозяйки» перевернул наши стереотипы

Cosmopolitan
MONA SONGZ MONA SONGZ

MONA SONGZ рассказал, как Меладзе отреагировал на его кавер

ЖАРА Magazine
«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
30 до 30. Мода и дизайн 30 до 30. Мода и дизайн

Список Forbes молодых и перспективных россиян. Мода и дизайн

Forbes
8 примеров знаменитого русского оружия, которое на самом деле придумали за рубежом 8 примеров знаменитого русского оружия, которое на самом деле придумали за рубежом

Эти шедевры русского оружейного искусства на самом деле не очень русские

Maxim
Как избавиться от «пивного» живота мужчине: 6 простых советов, которые работают Как избавиться от «пивного» живота мужчине: 6 простых советов, которые работают

Причины появления «пивного живота»

Playboy
«Цилокар»: все о новом летающем автомобиле из России «Цилокар»: все о новом летающем автомобиле из России

В России запустили проект необычного транспортного средства

РБК
Жизнь у компьютера: физиология рук Жизнь у компьютера: физиология рук

Работа на компьютере тоже может сопровождаться травмами

Популярная механика
Склонность собак к агрессии связали с породой и опытом владельца Склонность собак к агрессии связали с породой и опытом владельца

Самыми агрессивными оказались пугливые маленькие единственные в семье собаки

N+1
Мне было больно! Проклова, Варлей и другие актрисы, пострадавшие от насильников Мне было больно! Проклова, Варлей и другие актрисы, пострадавшие от насильников

Советские и российские актрисы, публично уличившие режиссеров в харассменте

Cosmopolitan
Александр Збруев: Александр Збруев:

Александр Збруев знает, наверное, что такое счастье

Караван историй
Фрагмент книги Ксении Суриковой «Музей. Архитектурная история» про связь архитектуры с культурой и развитием общества Фрагмент книги Ксении Суриковой «Музей. Архитектурная история» про связь архитектуры с культурой и развитием общества

Отрывок из книги Ксении Суриковой о том, как архитектура следовала за культурой

Esquire
Зря ругаете наше кино! 10 отличных российских фильмов последних лет Зря ругаете наше кино! 10 отличных российских фильмов последних лет

Фильмы российского кинематографа, которые стоят потраченного времени

Cosmopolitan
Бесконечная история в Санкт-Петербурге Бесконечная история в Санкт-Петербурге

Сколько раз ни бываешь в Северной столице, а все равно находишь новые маршруты

Лиза
Никотинамид предотвратил метаболические нарушения в нейронах сетчатки крыс с глаукомой Никотинамид предотвратил метаболические нарушения в нейронах сетчатки крыс с глаукомой

Шведские ученые исследовали эффект от использования никотинамида

N+1
Почему некоторые экзопланеты со временем становятся меньше Почему некоторые экзопланеты со временем становятся меньше

Ученые: некоторые планеты со временем существенно уменьшаются в размерах

Популярная механика
5 признаков людей с высоким эмоциональным интеллектом 5 признаков людей с высоким эмоциональным интеллектом

Как сделать так, чтобы эмоции работали на нас

Psychologies
Топ-12 востребованных IT-профессий Топ-12 востребованных IT-профессий

Программист, тестировщик, бизнес-аналитик и другие профессии в IT-сфере

Популярная механика
В чернилах на китайских гадальных костях бронзового века нашли сажу и киноварь В чернилах на китайских гадальных костях бронзового века нашли сажу и киноварь

Ученые определили состав пигментов в гадальных костях бронзового века

N+1
Виктор Васнецов. Витязь на распутье Виктор Васнецов. Витязь на распутье

Виктор Васнецов — отчаяние, одиночество и тоска по несбывшимся мечтам

Караван историй
«Влияние Илона не будет вечным». Виталик Бутерин дал интервью после обвала биткоина «Влияние Илона не будет вечным». Виталик Бутерин дал интервью после обвала биткоина

Создатель криптовалюты Ethereum Виталик Бутерин дал интервью

Inc.
Что советское противотанковое ружье могло пробить Что советское противотанковое ружье могло пробить

Как об стенку горох?

Maxim
Открыть в приложении