數(shù)千只死臃腫的魚的惡臭已經(jīng)懸掛在佛羅里達州西部的海灘上數(shù)月 - 幾乎每年都會重新回到海岸線的藻類造成的傷亡。今年的綻放特別強烈 - 而且有毒。由于水的淡紅色調(diào)而被稱為紅潮，花朵會釋放出一種神經(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。

但佛羅里達州的紅潮并不是這些日子里困擾著水的唯一危險的藻類。在整個美國，各種有毒潮汐正在發(fā)生，并且它們在更多地方更頻繁地發(fā)生并持續(xù)更長時間。

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人類健康，動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)生負面影響。

并非所有的藻類都是壞的。術(shù)語“藻類”是一個包羅萬象的術(shù)語，用于光合作用并生活在水環(huán)境中的各種生物。它們包括細菌，單細胞生物和海藻等較大的“巨藻”。

但有害的藻類大量繁殖，綽號為HAB，令人擔憂，科學(xué)家們現(xiàn)在正在開發(fā)預(yù)測，以更好地預(yù)測它們可能會在何時何地發(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，可能會進一步加劇藻類繁殖。

以下是對該國一些有毒潮汐以及科學(xué)家如何試圖超越它們的進一步研究。

在佛羅里達州的紅潮中呼吸

科學(xué)家們渴望開發(fā)出預(yù)測何時佛羅里達藻類大量繁殖會對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胞甲藻(Karenia brevis)引起的，當它們死亡或被洶涌的波浪破壞時會釋放稱為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“可能會咳嗽或打噴嚏或眼睛發(fā)癢，”佛羅里達州薩拉索塔Mote海洋實驗室和水族館的研究科學(xué)家Tracy Fanara說。對于已經(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，該實驗室開始測試一個名為HABScope的程序。在紅潮期間，該實驗室培訓(xùn)了20名志愿者，每天在各個海灘采樣水。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)的計算機程序使用圖像識別來分析每個視頻，以計算每個樣本中的藻類細胞。這些信息以及風(fēng)和水流條件進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(例如強烈的呼吸道刺激)。在墨西哥灣，德克薩斯州里奧格蘭德河谷大學(xué)正在開展一項名為“紅潮游俠”的類似項目。

雖然過去需要科學(xué)家整整一天來計算一個樣本中的K. brevis細胞，但該計劃“允許志愿者在五分鐘內(nèi)完成這項工作”，F(xiàn)anara說。“希望通過我們提供的這些實時數(shù)據(jù)，我們可以獲得更好，更準確的”預(yù)測預(yù)測。

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

緬因州海岸附近的海鮮

緬因灣是一種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，使用兩個鞭狀鞭毛游泳的單細胞生物亞歷山大藻(Alexandrium catenella)的花朵 “毒性非常大”。緬因州的八個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月都會收集海底大約50個地點的沉積物樣本，并計算每個樣本中孢囊的數(shù)量。預(yù)測項目的負責人Stumpf表示，這些信息以及風(fēng)和海洋溫度的預(yù)測都會進入建模系統(tǒng)，以預(yù)測明年的開花量有多大。

但該預(yù)測無法準確預(yù)測哪些區(qū)域受影響最大。為此，該團隊生成另一個短期預(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?shù)貤l件。

兩項預(yù)報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的下一個目標。“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胞會接觸貝類，以及貝類能夠多快地將這些毒素沖洗掉 - 這個過程可能需要數(shù)月甚至數(shù)年。

伊利湖的藍綠色綻放

在過去的幾年里，伊利湖已經(jīng)被一個厚重的，粘糊糊的敵人所占據(jù)。藍藻，也稱為藍綠藻，“很嚴重，”Stumpf說。“沒有其他方式來描述它。”

由于在美國所有50個州的水體中都發(fā)現(xiàn)了藍藻，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?shù)乃幚碛媱?。藍藻產(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，有時還不夠，導(dǎo)致周圍地區(qū)的疾病或暫時缺水。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。

花的強度與通過農(nóng)業(yè)徑流進入湖中的磷量直接相關(guān)。一個河流監(jiān)測計劃由海德堡大學(xué)蒂芬，俄亥俄州，運行流入伊利湖，每日數(shù)次測量磷含量進入湖水域的樣品，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)布了一個短期預(yù)報 - 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。有些物種會分泌一種毒性酸，如果被污染的貝類攝入，會導(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)傷害的海洋哺乳動物獲救。

斯克里普斯海洋學(xué)家安德森說，“這對于開發(fā)預(yù)測模型來說是一個非常關(guān)鍵的時刻”。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算機模型。

安德森還發(fā)布了一份月度公告，估計在不同地點發(fā)生大量繁殖的可能性。動物康復(fù)中心有時會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，即所謂的起始點，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，因為科學(xué)家必須每隔一周乘船去收集樣本。但是，一個新的高科技解決方案將于9月啟動，當時西雅圖西北漁業(yè)科學(xué)中心(NOAA的一個分支機構(gòu))開始測試水下無人機，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)測的準確性，”中心生物學(xué)家Vera Trainer說。

衛(wèi)生和野生動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。