數(shù)千只死臃腫的魚的惡臭已經(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。在整個(gè)美國，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，近幾十年來西海岸的“事情變得更加糟糕”。淡水體也沒有免疫力; 例如，伊利湖經(jīng)歷了越來越大的花朵，有些甚至持續(xù)到冬季。所有這些藻類大量繁殖都可能對(duì)人類健康，動(dòng)物健康以及依賴健康水生態(tài)系統(tǒng)的捕魚等行業(yè)產(chǎn)生負(fù)面影響。

并非所有的藻類都是壞的。術(shù)語“藻類”是一個(gè)包羅萬象的術(shù)語，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)在正在開發(fā)預(yù)測，以更好地預(yù)測它們可能會(huì)在何時(shí)何地發(fā)生。其中許多預(yù)測系統(tǒng)仍在測試中，大多數(shù)預(yù)測系統(tǒng)只能提前三到七天預(yù)測。

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)更多藻類生長的養(yǎng)分使問題更加復(fù)雜。美國環(huán)境保護(hù)署警告說，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)一步加劇藻類繁殖。

以下是對(duì)該國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。

在佛羅里達(dá)州的紅潮中呼吸

科學(xué)家們渴望開發(fā)出預(yù)測何時(shí)佛羅里達(dá)藻類大量繁殖會(huì)對(duì)人類造成健康危害的方法(SN：8/18/18，第19頁)。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)釋放稱為brevetoxins的神經(jīng)毒素。

在紅潮開花期間，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。對(duì)于已經(jīng)在肺部問題上掙扎的人，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)室開始測試一個(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系統(tǒng)開發(fā)的計(jì)算機(jī)程序使用圖像識(shí)別來分析每個(gè)視頻，以計(jì)算每個(gè)樣本中的藻類細(xì)胞。這些信息以及風(fēng)和水流條件進(jìn)入由國家海洋和大氣管理局創(chuàng)建的模型，該模型預(yù)測未來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)正在開展一項(xiàng)名為“紅潮游俠”的類似項(xiàng)目。

雖然過去需要科學(xué)家整整一天來計(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。“希望通過我們提供的這些實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，我們可以獲得更好，更準(zhǔn)確的”預(yù)測預(yù)測。

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

緬因州海岸附近的海鮮

緬因?yàn)呈且环N令人討厭的藻類物種的家園，它們可以污染貝類，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，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)人患有麻痹性貝類中毒。 2007年至2009年在封閉地區(qū)收獲休閑貝類。

盛開的出現(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在從7月到9月在緬因州海岸流通的溫暖水域中繁盛，消耗可用的營養(yǎng)物質(zhì)直到它們用完為止。然后藻類繁殖，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，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)測都會(huì)進(jìn)入建模系統(tǒng)，以預(yù)測明年的開花量有多大。

但該預(yù)測無法準(zhǔn)確預(yù)測哪些區(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，該預(yù)測依賴于風(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)都沒有說明特定花朵的毒性 - 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)。“貝類基本上不是毒素的生物蓄積劑，”McGillicuddy說。他和他的同事們正在研究一種模型，以預(yù)測一季中有多少有毒藻類細(xì)胞會(huì)接觸貝類，以及貝類能夠多快地將這些毒素沖洗掉 - 這個(gè)過程可能需要數(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，也稱為藍(lán)綠藻，“很嚴(yán)重，”Stumpf說。“沒有其他方式來描述它。”

由于在美國所有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)生的毒素稱為微囊藻毒素，可導(dǎo)致人體皮疹，嘔吐和腹瀉。

美國最大的藍(lán)藻水華發(fā)生在伊利最熱的月份，這是該國第四大湖泊，約有1100萬人口的飲用水源。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)致周圍地區(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50萬公民禁止飲用自來水兩天。

花的強(qiáng)度與通過農(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)次測量磷含量進(jìn)入湖水域的樣品，施通普夫說，研究人員利用這些數(shù)據(jù)來預(yù)測季節(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，稱為假硝酸鹽的桿狀藻類增殖。有些物種會(huì)分泌一種毒性酸，如果被污染的貝類攝入，會(huì)導(dǎo)致人類短期記憶喪失，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，“這對(duì)于開發(fā)預(yù)測模型來說是一個(gè)非常關(guān)鍵的時(shí)刻”。在過去的十年里，她一直在開發(fā)預(yù)測，以預(yù)測距離俄勒岡州和加利福尼亞州近1000公里處的藻類的軟骨藻酸水平。這項(xiàng)名為C-HARM的為期三天的公共預(yù)測依賴于顯示葉綠素模式，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)使用過去的公告來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。

為了在那里創(chuàng)造一種不同類型的預(yù)測，科學(xué)家們首先要觀察已經(jīng)開始開花的已知點(diǎn)，即所謂的起始點(diǎn)，然后查看水溫和鹽度條件，以了解藻類可能傳播的位置。然而，建立預(yù)測可能需要數(shù)天甚至數(shù)周，因?yàn)榭茖W(xué)家必須每隔一周乘船去收集樣本。但是，一個(gè)新的高科技解決方案將于9月啟動(dòng)，當(dāng)時(shí)西雅圖西北漁業(yè)科學(xué)中心(NOAA的一個(gè)分支機(jī)構(gòu))開始測試水下無人機(jī)，即使在惡劣的海況下也可以更頻繁地收集樣本。“它將提高預(yù)測的準(zhǔn)確性，”中心生物學(xué)家Vera Trainer說。

衛(wèi)生和野生動(dòng)物管理部門以及部落代表依靠預(yù)測來決定在蛤蜊季節(jié)應(yīng)關(guān)閉哪些海灘。“他們能夠選擇性地開放那些安全的海灘，”Trainer說。研究人員希望在幾年內(nèi)向公眾提供預(yù)測。