數(shù)千只死臃腫的魚(yú)的惡臭已經(jīng)懸掛在佛羅里達(dá)州西部的海灘上數(shù)月 - 幾乎每年都會(huì)重新回到海岸線的藻類(lèi)造成的傷亡。今年的綻放特別強(qiáng)烈 - 而且有毒。由于水的淡紅色調(diào)而被稱(chēng)為紅潮，花朵會(huì)釋放出一種神經(jīng)毒素，可以殺死海洋生物，包括海豚和瀕臨滅絕的海龜，并導(dǎo)致人類(lèi)呼吸困難。

但佛羅里達(dá)州的紅潮并不是這些日子里困擾著水的唯一危險(xiǎn)的藻類(lèi)。在整個(gè)美國(guó)，各種有毒潮汐正在發(fā)生，并且它們?cè)诟嗟胤礁l繁地發(fā)生并持續(xù)更長(zhǎng)時(shí)間。

加利福尼亞州拉霍亞斯克里普斯海洋學(xué)研究所的海洋學(xué)家克拉麗莎安德森說(shuō)，近幾十年來(lái)西海岸的“事情變得更加糟糕”。淡水體也沒(méi)有免疫力; 例如，伊利湖經(jīng)歷了越來(lái)越大的花朵，有些甚至持續(xù)到冬季。所有這些藻類(lèi)大量繁殖都可能對(duì)人類(lèi)健康，動(dòng)物健康以及依賴(lài)健康水生態(tài)系統(tǒng)的捕魚(yú)等行業(yè)產(chǎn)生負(fù)面影響。

并非所有的藻類(lèi)都是壞的。術(shù)語(yǔ)“藻類(lèi)”是一個(gè)包羅萬(wàn)象的術(shù)語(yǔ)，用于光合作用并生活在水環(huán)境中的各種生物。它們包括細(xì)菌，單細(xì)胞生物和海藻等較大的“巨藻”。

但有害的藻類(lèi)大量繁殖，綽號(hào)為HAB，令人擔(dān)憂，科學(xué)家們現(xiàn)在正在開(kāi)發(fā)預(yù)測(cè)，以更好地預(yù)測(cè)它們可能會(huì)在何時(shí)何地發(fā)生。其中許多預(yù)測(cè)系統(tǒng)仍在測(cè)試中，大多數(shù)預(yù)測(cè)系統(tǒng)只能提前三到七天預(yù)測(cè)。

農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的持續(xù)徑流，淡水和海洋盆地的填充以及促進(jìn)更多藻類(lèi)生長(zhǎng)的養(yǎng)分使問(wèn)題更加復(fù)雜。美國(guó)環(huán)境保護(hù)署警告說(shuō)，與全球變暖相關(guān)的變化，包括溫度升高，鹽度變化和二氧化碳濃度升高，可能會(huì)進(jìn)一步加劇藻類(lèi)繁殖。

以下是對(duì)該國(guó)一些有毒潮汐以及科學(xué)家如何試圖超越它們的進(jìn)一步研究。

科學(xué)家們渴望開(kāi)發(fā)出預(yù)測(cè)何時(shí)佛羅里達(dá)藻類(lèi)大量繁殖會(huì)對(duì)人類(lèi)造成健康危害的方法(SN：8/18/18，第19頁(yè))。潮汐是由脆弱的單細(xì)胞甲藻(Karenia brevis)引起的，當(dāng)它們死亡或被洶涌的波浪破壞時(shí)會(huì)釋放稱(chēng)為brevetoxins的神經(jīng)毒素。

在紅潮開(kāi)花期間，空氣中的毒素意味著海灘游客“可能會(huì)咳嗽或打噴嚏或眼睛發(fā)癢，”佛羅里達(dá)州薩拉索塔Mote海洋實(shí)驗(yàn)室和水族館的研究科學(xué)家Tracy Fanara說(shuō)。對(duì)于已經(jīng)在肺部問(wèn)題上掙扎的人，如哮喘或慢性阻塞性肺病，效果可能更差。

2017年9月，該實(shí)驗(yàn)室開(kāi)始測(cè)試一個(gè)名為HABScope的程序。在紅潮期間，該實(shí)驗(yàn)室培訓(xùn)了20名志愿者，每天在各個(gè)海灘采樣水。市民科學(xué)家在顯微鏡下放置三滴海水，并在幻燈片上記錄30秒的K. brevis游泳視頻。由墨西哥灣沿海海洋觀測(cè)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的計(jì)算機(jī)程序使用圖像識(shí)別來(lái)分析每個(gè)視頻，以計(jì)算每個(gè)樣本中的藻類(lèi)細(xì)胞。這些信息以及風(fēng)和水流條件進(jìn)入由國(guó)家海洋和大氣管理局創(chuàng)建的模型，該模型預(yù)測(cè)未來(lái)幾天在特定海灘的呼吸條件。

結(jié)果在網(wǎng)上公布，告訴人們呼吸條件是低還是高風(fēng)險(xiǎn)(例如強(qiáng)烈的呼吸道刺激)。在墨西哥灣，德克薩斯州里奧格蘭德河谷大學(xué)正在開(kāi)展一項(xiàng)名為“紅潮游俠”的類(lèi)似項(xiàng)目。

雖然過(guò)去需要科學(xué)家整整一天來(lái)計(jì)算一個(gè)樣本中的K. brevis細(xì)胞，但該計(jì)劃“允許志愿者在五分鐘內(nèi)完成這項(xiàng)工作”，F(xiàn)anara說(shuō)。“希望通過(guò)我們提供的這些實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，我們可以獲得更好，更準(zhǔn)確的”預(yù)測(cè)預(yù)測(cè)。

HABScope計(jì)劃還邀請(qǐng)人們通過(guò)眾包電話應(yīng)用程序提交他們?cè)L問(wèn)的海灘的信息。“任何人都可以做到，”法納拉說(shuō)。

緬因州海岸附近的海鮮

緬因?yàn)呈且环N令人討厭的藻類(lèi)物種的家園，它們可以污染貝類(lèi)，如果食用，會(huì)導(dǎo)致癱瘓甚至死亡。亞利桑那州的海洋生物學(xué)家理查德·斯坦普夫(Richard Stumpf)位于馬里蘭州銀泉市，他說(shuō)，使用兩個(gè)鞭狀鞭毛游泳的單細(xì)胞生物亞歷山大藻(Alexandrium catenella)的花朵 “毒性非常大”。緬因州的八個(gè)人患有麻痹性貝類(lèi)中毒。 2007年至2009年在封閉地區(qū)收獲休閑貝類(lèi)。

盛開(kāi)的出現(xiàn)使?jié)O業(yè)經(jīng)理暫時(shí)關(guān)閉了該地區(qū)數(shù)百萬(wàn)美元的產(chǎn)業(yè)，用于收獲蛤蜊，貽貝，牡蠣，螃蟹和龍蝦。能夠預(yù)測(cè)這種大量繁殖將有助于那些管理者和地區(qū)漁民提前計(jì)劃這種關(guān)閉。

A. catenella在7月到9月從緬因州海岸流淌的溫暖水域中繁盛，消耗可用的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，直到它們用完為止。然后藻類(lèi)繁殖，它們的后代聚集在囊腫中，沉入海底，直到下一個(gè)溫暖的季節(jié)。大約12年來(lái)，科學(xué)家們每年10月和11月都會(huì)收集海底大約50個(gè)地點(diǎn)的沉積物樣本，并計(jì)算每個(gè)樣本中孢囊的數(shù)量。預(yù)測(cè)項(xiàng)目的負(fù)責(zé)人Stumpf表示，這些信息以及風(fēng)和海洋溫度的預(yù)測(cè)都會(huì)進(jìn)入建模系統(tǒng)，以預(yù)測(cè)明年的開(kāi)花量有多大。

但該預(yù)測(cè)無(wú)法準(zhǔn)確預(yù)測(cè)哪些區(qū)域受影響最大。為此，該團(tuán)隊(duì)生成另一個(gè)短期預(yù)測(cè)，該預(yù)測(cè)依賴(lài)于風(fēng)力條件和水溫，鹽度和水流的數(shù)據(jù)，可以提前三到七天估算當(dāng)?shù)貤l件。

兩項(xiàng)預(yù)報(bào)都沒(méi)有說(shuō)明特定花朵的毒性 - 這是馬薩諸塞州伍茲霍爾海洋研究所海洋學(xué)家Dennis McGillicuddy的下一個(gè)目標(biāo)。“貝類(lèi)基本上不是毒素的生物蓄積劑，”McGillicuddy說(shuō)。他和他的同事們正在研究一種模型，以預(yù)測(cè)一季中有多少有毒藻類(lèi)細(xì)胞會(huì)接觸貝類(lèi)，以及貝類(lèi)能夠多快地將這些毒素沖洗掉 - 這個(gè)過(guò)程可能需要數(shù)月甚至數(shù)年。

伊利湖的藍(lán)綠色綻放

在過(guò)去的幾年里，伊利湖已經(jīng)被一個(gè)厚重的，粘糊糊的敵人所占據(jù)。藍(lán)藻，也稱(chēng)為藍(lán)綠藻，“很?chē)?yán)重，”Stumpf說(shuō)。“沒(méi)有其他方式來(lái)描述它。”

由于在美國(guó)所有50個(gè)州的水體中都發(fā)現(xiàn)了藍(lán)藻，科學(xué)家們正在研究如何預(yù)測(cè)大量繁殖，以便官員能夠制定適當(dāng)?shù)乃幚碛?jì)劃。藍(lán)藻產(chǎn)生的毒素稱(chēng)為微囊藻毒素，可導(dǎo)致人體皮疹，嘔吐和腹瀉。

美國(guó)最大的藍(lán)藻水華發(fā)生在伊利最熱的月份，這是該國(guó)第四大湖泊，約有1100萬(wàn)人口的飲用水源。伊利的水得到了治療，但如果花的毒性被低估，有時(shí)還不夠，導(dǎo)致周?chē)貐^(qū)的疾病或暫時(shí)缺水。2014年，110人在飲用未經(jīng)處理的市政用水后生病，促使托萊多市警告50萬(wàn)公民禁止飲用自來(lái)水兩天。

花的強(qiáng)度與通過(guò)農(nóng)業(yè)徑流進(jìn)入湖中的磷量直接相關(guān)。一個(gè)河流監(jiān)測(cè)計(jì)劃由海德堡大學(xué)蒂芬，俄亥俄州，運(yùn)行流入伊利湖，每日數(shù)次測(cè)量磷含量進(jìn)入湖水域的樣品，施通普夫說(shuō)，研究人員利用這些數(shù)據(jù)來(lái)預(yù)測(cè)季節(jié)綻放。

Stumpf和其他研究人員還發(fā)布了一個(gè)短期預(yù)報(bào) - 基于明亮的綠色花朵的衛(wèi)星圖像以及磷含量和風(fēng)力條件的數(shù)據(jù) - 顯示在湖中特別是在幾天內(nèi)出現(xiàn)花朵的地方。然后，這些預(yù)測(cè)為公眾提供在線咨詢。

太平洋中的有毒酸

在西海岸，從阿拉斯加到加利福尼亞南部，在溫水月份，稱(chēng)為假硝酸鹽的桿狀藻類(lèi)增殖。有些物種會(huì)分泌一種毒性酸，如果被污染的貝類(lèi)攝入，會(huì)導(dǎo)致人類(lèi)短期記憶喪失，腦損傷甚至死亡。2015年在加利福尼亞收獲珍寶蟹的限制使?jié)O業(yè)損失約為6800萬(wàn)美元。每年至少有數(shù)十只遭受神經(jīng)系統(tǒng)傷害的海洋哺乳動(dòng)物獲救。

斯克里普斯海洋學(xué)家安德森說(shuō)，“這對(duì)于開(kāi)發(fā)預(yù)測(cè)模型來(lái)說(shuō)是一個(gè)非常關(guān)鍵的時(shí)刻”。在過(guò)去的十年里，她一直在開(kāi)發(fā)預(yù)測(cè)，以預(yù)測(cè)距離俄勒岡州和加利福尼亞州近1000公里處的藻類(lèi)的軟骨藻酸水平。這項(xiàng)名為C-HARM的為期三天的公共預(yù)測(cè)依賴(lài)于顯示葉綠素模式，海洋溫度和鹽度的衛(wèi)星照片，以及整合這些輸入的三種不同計(jì)算機(jī)模型。

安德森還發(fā)布了一份月度公告，估計(jì)在不同地點(diǎn)發(fā)生大量繁殖的可能性。動(dòng)物康復(fù)中心有時(shí)會(huì)使用過(guò)去的公告來(lái)確定生病的海豹或海獅可能在哪里中毒。

在華盛頓的海岸更遠(yuǎn)的地方，攝取軟骨藻酸導(dǎo)致失憶貝類(lèi)中毒的威脅尤其令印第安人，包括傳統(tǒng)上收獲剃刀蛤蜊的Quinault印度民族感興趣。