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

«Нечестная» игра Баше «Нечестная» игра Баше

Как найти выигрышную стратегию в игре Баше?

Наука и жизнь
12 кодов ошибок стиральных машин LG и способы их устранения 12 кодов ошибок стиральных машин LG и способы их устранения

Что означают коды на стиральной машинке LG и как их исправить?

CHIP
«О, тепленькая пошла» «О, тепленькая пошла»

В какой части Арктики лед тает быстрее

Санкт-Петербургский университет
Deepfake, виртуальные декорации и другие технологии для кино: друзья, враги или спасители Deepfake, виртуальные декорации и другие технологии для кино: друзья, враги или спасители

Как и для чего нужно использовать технологии в кино?

Популярная механика
Борьба за наследство Борьба за наследство

Диадохи: наследники Александра Македонского, развалившие его империю

Дилетант
Звезды до и после пластики: преображения Самойловой, Хилькевич и других красоток Звезды до и после пластики: преображения Самойловой, Хилькевич и других красоток

Артистки похвастались работой хирургов

Cosmopolitan
Секс-суррогаты. Как устроена сфера сексуальных терапевтических услуг Секс-суррогаты. Как устроена сфера сексуальных терапевтических услуг

Кому и как помогают суррогаты для секса?

СНОБ
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
Как победить неравенство, выжить при авторитаризме и преодолеть кризис. 7 книг с ответами на главные вопросы об обществе и политике Как победить неравенство, выжить при авторитаризме и преодолеть кризис. 7 книг с ответами на главные вопросы об обществе и политике

Семь нон-фикшн книг, которые отвечают на важные социально-политические вопросы‎

СНОБ
Как правильно мыть голову, отжиматься и делать еще четыре замысловатые вещи Как правильно мыть голову, отжиматься и делать еще четыре замысловатые вещи

Мы научим тебя важному!

Maxim
Устройство советского атомного ядра Устройство советского атомного ядра

Дмитрий Бутрин о фильме «Сахаров. Две жизни»

Weekend
Тиран или жертва? Поступки Меган Маркл, которые взбесили общественность Тиран или жертва? Поступки Меган Маркл, которые взбесили общественность

Поступки супруги принца Гарри, которые привели общественность в ярость

Cosmopolitan
Как выглядят мужья и жены звезд фильмов о «друзьях Оушена»: Робертс и других Как выглядят мужья и жены звезд фильмов о «друзьях Оушена»: Робертс и других

Звезды фильмов о «друзьях Оушена», нашедшие себе пару вне и внутри шоу-бизнеса

Cosmopolitan
Скоро лето: что такое UVA и UVB лучи Скоро лето: что такое UVA и UVB лучи

Чем отличаются UVA и UVB лучи друг от друга? И есть ли другие типы лучей?

Популярная механика
Подарок молодым хозяйкам Подарок молодым хозяйкам

История книги Елены Молоховец, научившей общество питаться дешево и вкусно

Вокруг света
Из грязи в князи: простые напитки, неожиданно ставшие элитными Из грязи в князи: простые напитки, неожиданно ставшие элитными

Как еще вчера приземленное спиртное становилось желаемым и роскошным

Playboy
На свободную тему На свободную тему

Режиссер Луиза Мутц о темах, которые волнуют современных парижанок

Grazia
Как измерить время: обзор программ отслеживания рабочего времени Как измерить время: обзор программ отслеживания рабочего времени

Лучшие программы для трекинга рабочего времени

Популярная механика
Научный способ заряжаться энергией по утрам Научный способ заряжаться энергией по утрам

Как чувствовать себя по утрам бодрым и довольным?

Psychologies
Охотники с кенийского побережья оказались древнейшими владельцами скота Охотники с кенийского побережья оказались древнейшими владельцами скота

Первые козы появились в результате обмена около 1180–960 годов до нашей эры

N+1
Ядерный эксперимент из Ярославля: как группа Cream Soda переизобрела российскую поп-музыку и попала в список Forbes Ядерный эксперимент из Ярославля: как группа Cream Soda переизобрела российскую поп-музыку и попала в список Forbes

Как Cream Soda прошла путь от андеграунда до яркого поп-коллективова России?

Forbes
Мои глаза! Как пилинги и «уколы красоты» могут привести даже к потере зрения Мои глаза! Как пилинги и «уколы красоты» могут привести даже к потере зрения

Безопасная косметология: как избежать осложнений после процедур

Cosmopolitan
Экологичный романтизм Экологичный романтизм

Маленькая квартира в новостройке с экологическими мотивами практичного дизайна

Идеи Вашего Дома
Даосская «суперсила» Дэ: создаем гармонию внутри и снаружи Даосская «суперсила» Дэ: создаем гармонию внутри и снаружи

Какие практики помогают приблизиться к состоянию гармонии

Psychologies
13 громких скандалов и курьезов в истории «Евровидения» 13 громких скандалов и курьезов в истории «Евровидения»

Что ты мог пропустить в истории Евровидения

Maxim
Скандинавская романтика Скандинавская романтика

Квартира, оформленная в скандинавском стиле

Идеи Вашего Дома
Искусственный сульфидный кластер подготовил молекулу азота к восстановлению Искусственный сульфидный кластер подготовил молекулу азота к восстановлению

Ученые нашли способ ослабить связь между атомами азота

N+1
Гора серебряная Гора серебряная

Как добывают благородные металлы

Популярная механика
На севере Франции нашли редкую римскую тубу времен поздней империи На севере Франции нашли редкую римскую тубу времен поздней империи

Археологи нашли во Франции редкий древнеримский музыкальный инструмент

N+1
Как выглядят жены Дюжева, Бурковского и других звезд фильма «Тобол» Как выглядят жены Дюжева, Бурковского и других звезд фильма «Тобол»

Звезды фильма «Тобол», которые обрели свое счастье в реальной жизни

Cosmopolitan
Открыть в приложении