Самое крупное цветение токсичных водорослей может угрожать продовольственной безопасности

Непредсказуемость и неочевидность последствий изменений климата проявляются все отчетливее. Потепление Арктики вызывает обильное цветение токсичных водорослей, которыми питаются моллюски. Их, в свою очередь, поедают другие морские существа — и яд может распространиться по пищевой цепочке вплоть до человека. Недавно американские океанологи обнаружили масштабное цветение токсичных динофлагеллят недалеко от Аляски. Их концентрация почти в 20 раз превысила опасный порог.

Региональная карта и развитие цветения Alexandrium catenella в 2022 году на основе плотности клеток в приповерхностном слое. (A) Карта региона с указанием основных водоемов и участков суши. Цветными точками отмечены населенные пункты Аляски в пределах выделенных региональных районов; жирным шрифтом выделены населенные пункты, являющиеся региональными центрами. Наблюдения за цветением сгруппированы по времени отправления и возвращения каждой съемки, где серые точки — это точки данных с борта судна; (B) 22 июля-08 августа, (C) 08-14 августа, (D) 17-31 августа, (E) 31 августа-06 сентября. Цветовая шкала с градиентом показывает плотность клеток A. catenella, рассчитанную по снимкам цитобота. Места расположения региональных узловых сообществ отмечены, а звездочка в (D) указывает на место наибольшей плотности клеток, измеренной в период цветения (17,4 тысячи клеток на литр) / © Limnology and Oceanography Letters, Evangeline Fachon et al.

Климат планеты активно меняется, это можно заметить уже по сокращению льда и потеплению в полярных зонах Земли. Помимо этого, в зоны высоких широт попадают виды, которые ранее обитали в умеренных или субполярных климатических поясах.

Например, между 2015 и 2017 годами в водах потеплевшего Чукотского моря зафиксировали снижение разнообразия бактерий и простейших и увеличение численности видов зоопланктона и донных рыб. У таких изменений малопредсказуемые последствия, поскольку из-за них перестраиваются длинные пищевые цепи — от простейших до морских птиц и людей.

В том же море в 2021 году вырос риск красных приливов — так называют массовое цветение динофитовых водорослей. Правда, оно отнюдь не безопасное.

Вдоль умеренных и субполярных широт весной и летом цветут колонии динофлагеллят Alexandrium catenella. Они содержат мощные нейротоксины, которые накапливаются в организмах, питающихся этими водорослями. Яд передается в пищевые цепи через моллюсков (они считаются основными переносчиками), вызывает паралитическое отравление рыб, птиц и даже людей, чья диета состоит из морепродуктов.

A) Климатологическая летняя температура дна по историческим данным (1970 – 2020 гг.). B) Придонные температуры, измеренные во время рейса 2022 года. C) Разница между 2022 годом и климатологией. Область дна залива Ледьярд выделена черным цветом / © Limnology and Oceanography Letters, Evangeline Fachon et al.

Авторы статьи 2021 года указали, что угроза масштабного цветения водорослей растет: площадь скопления цист A. catenella (это временная форма, в которой протисты пережидают неблагоприятные условия) в районе Чукотского шельфа в водах США достигает почти 145 тысяч квадратных километров.

Через год группа исследователей из Штатов решила подробно изучить региональную динамику этих динофлагеллят. Во время нескольких экспедиций в июле-сентябре 2022 года прибор Imaging FlowCytobot, который закрепили на судно, собирал изображения сообществ фитопланктона. Тогда в северных районах Берингова и Чукотского морей, а также на западе моря Бофорта океанологи обнаружили самое крупное скопление цветущих высокотоксичных A. сatenella. Научную работу об этом опубликовал журнал Limnology and Oceanography Letters.

Динофитовые водоросли цвели в арктических водах шесть недель — и, что примечательно, в отличие от других прибрежных районов США, вдоль Аляски плохо мониторят динамику морских сообществ. Хотя в этом регионе промышляют многие коммерческие организации, в том числе по добыче морских ресурсов.

Цитобот каждые 20-30 минут брал пробу воды, чтобы изучить следы хлорофилла, оставленные водорослями. Затем эти данные обрабатывала нейросеть: она выделила множество разных микроорганизмов, среди них — Alexandrium.

Анализ концентрации показал, что в исследуемом районе на литр воды приходится более 17,4 тысячи клеток токсичных динофлагеллят. Важно отметить, что опасной считается концентрация больше тысячи клеток на литр. Как подчеркнули авторы статьи, нигде ранее столь необычную плотность этих микроорганизмов не выявляли.

Уровень токсичности, по словам ученых, высокий. Возможная причина заключается в том, что клетки A. сatenella накапливают больше токсинов, когда растут при низкой температуре. Но если говорить о возможных последствиях такого ядовитого цветения, они до конца не ясны.

Схема реагирования на обнаружение цветущих водорослей. Временная шкала и структура потока информации от корабельного цитобота к региональной береговой службе реагирования. Этот процесс включает следующие этапы: сбор данных (от нескольких секунд до нескольких минут), оценка вредоносности (от нескольких минут до нескольких часов), координация действий заинтересованных сторон и разработка рекомендаций (24-48 ч, текст рекомендаций) и мобилизация сообщества (дни, недели) / © Limnology and Oceanography Letters, Evangeline Fachon et al.

Есть вероятность, что гибель 25 моржей и двух серых китов на севере аляскинского полуострова Сьюард связана с высокой концентрацией динофлагеллят. Исследователи заметили эти туши в состоянии умеренного разложения, выброшенными на берег.

Как полагают авторы статьи, животные погибли еще до начала наблюдений — к тому же в образцах, взятых у мертвых моржей, не нашли следов паралитического отравления. Но все же исключать это цветение из причин гибели морских млекопитающих ученые не спешат.

Судя по всему, сообщества водорослей прошли через Берингов пролив, истощив за шесть недель запас растворенного в воде неорганического азота, то есть питательных веществ. 

Зафиксированное цветение отложило новые цисты на дно Чукотского моря, что обеспечит присутствие этих водорослей в следующем сезоне, добавили океанологи. Так или иначе, распространение благоприятных условий для роста токсичных динофлагеллят может угрожать продовольственной безопасности, отравляя морепродукты и сдвигая период добычи морских ресурсов.