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

«Большевики, прямо скажем, хуже дерьма» «Большевики, прямо скажем, хуже дерьма»

Изъятие «излишков» зерна стало главной причиной массового голода на селе

Дилетант
Запретный эликсир женской силы Запретный эликсир женской силы

Многих из нас когда-то спрятали в скорлупу «хорошей девочки»

Psychologies
Терруар: зазеркалье Терруар: зазеркалье

Российское виноделие переживает второе рождение

Вокруг света
Прорыв в никуда. Тест-драйв уникальной «Волги» Прорыв в никуда. Тест-драйв уникальной «Волги»

Рассказываем драматичную историю ГАЗ-3105

РБК
Изобрести колесо Изобрести колесо

Люди шли к изобретению колеса не одно тысячелетие

Вокруг света
Катастрофическое землетрясение IV века на Крите разделили на два события Катастрофическое землетрясение IV века на Крите разделили на два события

В 365 году для возникновения цунами было достаточно землетрясения небольшой силы

N+1
Васаби, японский хрен или китайская зелёная горчица Васаби, японский хрен или китайская зелёная горчица

Приправа, о которой многие слышали, но мало кто знает, что это такое

Наука и жизнь
Первая одежда ребенка: правила выбора Первая одежда ребенка: правила выбора

Какой же минимум вещей понадобится малышу в первые месяцы?

9 месяцев
Нейтрино. Познание Вселенной продолжается Нейтрино. Познание Вселенной продолжается

О современном состоянии нейтринных, а также протонных исследований

Наука и жизнь
Грег Абель — преемник легендарного инвестора Уоррена Баффета. Кто он такой и какая у него зарплата Грег Абель — преемник легендарного инвестора Уоррена Баффета. Кто он такой и какая у него зарплата

Инвестор Уоррен Баффет определился со своим преемником

СНОБ
Пыльные бури — взгляд из космоса Пыльные бури — взгляд из космоса

Песчаные и пыльные бури и их последствия

Наука и жизнь
Хиромантия для начинающих. Как предсказать болезни по линиям и знакам на ладонях Хиромантия для начинающих. Как предсказать болезни по линиям и знакам на ладонях

Как с помощью линий на ладонях предугадать проблемы со здоровьем?

Cosmopolitan
В ожидании космического отпуска В ожидании космического отпуска

Самые реальные варианты космического туризма

Популярная механика
Что такое шоссейное-кольцевые гонки, и как устроен этот вид спорта? Что такое шоссейное-кольцевые гонки, и как устроен этот вид спорта?

Десять вопросов профессиональному гонщику

GQ
Явление кракена Явление кракена

Не все персонажи средневековых бестиариев относятся лишь к сфере мифологии

Вокруг света
Удалила родинку на лице и перекрасилась: самые яркие преображения Веры Брежневой Удалила родинку на лице и перекрасилась: самые яркие преображения Веры Брежневой

Как Вере Брежневой удалось превратиться в секс-символа

Cosmopolitan
Мухи вредные и полезные Мухи вредные и полезные

Насекомые — это как бы параллельный мир, окружающий нас повсюду

Наука и жизнь
Видеть мозгом: технология кортикальной имплантации позволит слепым вновь увидеть мир Видеть мозгом: технология кортикальной имплантации позволит слепым вновь увидеть мир

Представьте себе, что человеческое зрение – это современный цифровой фотоаппарат

Популярная механика
Тайна завитка под буквой «Д» Тайна завитка под буквой «Д»

История раскрытия, изложенная в двух частях с предисловием

Наука и жизнь
Снова в тренде? Дафф и еще 7 звезд, которые родили в ванной (плюс мнение врача) Снова в тренде? Дафф и еще 7 звезд, которые родили в ванной (плюс мнение врача)

Почему женщины рожают дома и кто из селебрити предпочел естественные роды?

Cosmopolitan
Как комбинезон гимнастки спровоцировал тему сексуализации женщин в спорте Как комбинезон гимнастки спровоцировал тему сексуализации женщин в спорте

Закрытый купальник гимнастки стал поводом начать разговор о правах спортсменок

РБК
Как я живу на 130 тысяч в месяц: история программистки из Ростова-на-Дону Как я живу на 130 тысяч в месяц: история программистки из Ростова-на-Дону

Как живет ростовская программистка с бюджетом 130 тысяч в месяц

Cosmopolitan
Слушать кино: плей-лист режиссера Слушать кино: плей-лист режиссера

Подборке любимых саундтреков из кино от режиссера «Китобоя»

Esquire
Магия архитектуры Магия архитектуры

В столице Поволжья находятся десятки шедевров русского зодчества

Дилетант
Эксперимент: можно ли стирать кроссовки в стиральной машине Эксперимент: можно ли стирать кроссовки в стиральной машине

Можно ли постирать обувь в стиральной машине

CHIP
Ученые установили, почему женщинам сложнее достичь оргазма, чем мужчинам Ученые установили, почему женщинам сложнее достичь оргазма, чем мужчинам

Что эволюция сделала с женским оргазмом

Maxim
Ешь смело: популярный усилитель вкуса не вредит здоровью Ешь смело: популярный усилитель вкуса не вредит здоровью

Пищевая добавка Е621 - один из популярнейших компонентов разных продуктов

Cosmopolitan
А был ли мальчик? А был ли мальчик?

Джастин Бибер вступил в опасный для американских артистов возраст 27 лет

GQ
Запарил: тяжелая участь водяного пара и как его приручал человек Запарил: тяжелая участь водяного пара и как его приручал человек

Как человек использовал водяной пар в качестве источника энергии

Популярная механика
10 женских секретов, которые не должен узнать твой мужчина 10 женских секретов, которые не должен узнать твой мужчина

То, что для тебя важно, твой мужчина может воспринять как пустую трату времени

Cosmopolitan
Открыть в приложении