Сразу скажу, что в процессе профессиональной деятетельности я около 10 лет (2007-2017) провела в занятиях микробиологией природных вод реки Колумбия и ее эстуария, ну и заодно - Тихоокеанского Побережья штатов Вашингтон и Орегон. Вот несколько фото в доказательство.
Занималась я в основном бактериями и вирусами, но водоросли тоже являются микробами, а еще есть простейшие/протисты (одноклеточные не то животные, не то растения). А еще наш Центр массу времени уделял изучению физических и химических процессов в океане и реках, которые определяют развитие микробиальных сообществ. Причем кроме собственной системы буев и станций с сенсорами, наши еще гоняли подводные глайдеры, ходили в научные рейсы на кораблях, и использовали данные спутниковой съемки. Основной принцип был: если хочешь, чтобы что-то было сделано - делай сам. Поэтому в некий момент я с удивлением обнаружила, что если очень захочется, то можно разобраться даже со спутниковыми данными. Ибо с их помощью удобнее всего изучать цветение водорослей в прибрежном океане. Часть съемки ведется на оптической длине волны, связанной с хлорофиллом, а кроме водорослей, другого хлорофилла в океане нет. Как мне потом объяснили коллеги, данные по хлорофиллу в океане очень нужны амриканским военным. Дело в том, что когда водоросли бурно растут, то образуют тонкие, но очень оптически плотные слои, которые заслоняют дно. Так что подводные лодки предполагаемого противника (не будем указывать пальцами кого именно, и тут меня ткнули в бок и засмеялись) могут в прямую прятаться под слоями водорослей, и таким образом подбираться близко к берегу. Тут уж я пошутила, что у нашего берега они несомненно запутаются в тросах бесконечных краболовок, так что противнику не пройти. Но в общем военные давно и неплохо платят за изучение водорослей и спутниковые съемки хлорофилла в океане.
Рост водорослей, так называемое цветение (цветов, естественно, у водорослей нет), это сезонный процесс, который лежит в основе океанских пищевых цепей. Натурально, начинается он по весне, когда много солнца. Но запускает его не только свет, главное - это азот, фосфор и железо. Ну азот еще можно фиксировать из воздуха, как это делают сине-зеленые вородосли (которые на водоросли, а бактерии, цианобактерии). С фосфором и железом дело плохо, есть только два источника: вынос рек с континента, либо подъем глубинных океанских вод, в которых питательных веществ много, ибо они туда проваливаются вместе с погибшими организмами и с "морским снегом" - мертвым планктоном, который медленно оседает на дно. Азот кстати тоже выгоднее и быстрее получать из тех же двух основных источников: рек и глубинных вод.
Весной питательные вещества приносит речной паводок, на реке Колумбия - это конец мая и начало июня, когда снега Скалистых Гор доходят талой водой до эстуария и океана, со шлейфом в десятки километров. Но источник этот быстро заканчивается к августу, когда сток реки может легко упасть раз в 5-10 по сравнению с паводком. Летом механизм совсем другой - и его запускают господствующие ветра, которые у нашего берега дуют с севера на юг, и отгоняют верхние слой воды. На место унесенной ветром теплой (аж градусов 12) и бедной питательными веществами верховой воды поднимается вода из глубин, с температурой около 7-8 градусов и кучей азота, фосфора и железа (раз в 10 больше, чем у поверхности). Процесс этот называется апвеллинг (да, и по-русски тоже).
Кислорода в глубинной воде мало, но водорослям это неважно. Кислород они делают сами днем на свету в процессе фотосинтеза. И дышат этим же кислородом, поэтому днем общий эффект дыхание+фотосинтез - это прирост кислорода, а ночью, когда фотосинтеза нет, то только падение, за счет дыхания. И все эти рост и цветение - бурны и замечательны, пока есть питательные вещества. Обычно их хватает не больше, чем на неделю-две (если нет постоянного притока свежей воды, в которой еще никто их не съел).
Именно во время бурного роста водоросли могут выделять токсины. Наиболее часто это делают диатомовые водоросли, а еще простейшие жгутиковые под названием динофлагелляты. И те и другие делают нейротоксины, например, домоевую кислоту. Надо сказать, что в силу того, что водоросли растут локально и четкими слоями, концентрации токсина вдали от места роста делаются невелики. Основная возможность пострадать - это через поедание моллюсков и рыбы. Моллюски воду фильтруют и накапливают водоросли вместе с токсином, рыба тоже ест водоросли. Технически серферы, которые много времени проводят в воде, тоже могут отравиться, но насколько я знаю, концентрации малы и шансы невелики. Один из токсинов, бревитоксин из динофлагеллята Карения, может переходить в аэрозоль в полосе сильного прибоя, если подышать таким воздухом, то можно заработать кашель и раздражение носоглотки, но помрешь вряд ли. Поэтому симптомы в виде ожога глаз, лица и слизистых у купальщиков и серферов довольно трудно списать на водорослевые токсины. Аллергические реакции, кашель, раздражение - сколько угодно. Если рыбки и моллюсков поесть, то можно умереть в параличе и судорогах. Но уже не в воде, а за столом. Плюс живость в воде гибнет только та, которая токсина откушает. Если дно глубоко, то токсин до дна не дойдет, водоросли обычно болтаются в верхней световой зоне (не глубше 70-150 м в зависимости от прозрачности воды). Так что замор морской живности получается избирательным. Так что токсины - это сценарий номер 1, который связан с живыми водорослями и с избирательным поражением.
Сценарий же номер 2, который постоянно валят в одну кучу со сценарием номер 1, - это гипоксия, исчезновение кислорода из толщи воды, и он наоборот связан с мертвыми водорослями. Сценарии взаимоисключающие, переход от 1 к 2 требует времени. Итак - водоросли массово дохнут из-за того, что сожрали все питательные вещества. Мертвые частицы, богатые органикой, тут же начинает поедать бактерии, которые бурно размножаются. Окисление органики бактериями забирает весь кислород из толщи воды. Вот тут гибнет уже вся морская живность, которой нужен кислород (кроме тех бактерий, которым он не нужен, они анаэробы). Но зато такой замор никак не опасен серферам, пловцам, водолазам, китам и дельфинам - всем, кто свой кислород получает из воздуха. У них не будет от недостатка кислорода в воде ожогов глаз и кожи. И погибшие организмы кушать вполне безопасно (если они не стухли).
Вот это вот смешение двух сценариев в одну кучу меня очень раздражает, особенно в устах "морских биологов". Во-первых я не брал вашу посуду, а во-вторых вернул ее чистой. Либо токсин, либо гипоксия. А если и то, и другое, то с интервалом минимум в пару дней и с совершенно разной картиной поражения. Если есть живые водоросли, то есть кислород за счет фотосинтеза. Если живых водорослей нет - то нет токсина. Плюс и тот, и другой сценарий - географически гетерогенны, то есть где-то есть, а прям рядом - может уже и не быть. Загрязнение штука гораздо более универсальная, особенно нефтепродуктами, которые часто болтаются на поверхности. Кстати, загрязнение - это тоже источник питательных веществ для микробов, может вызывать цветение. На которое можно потом все свалить - сезонное размножение водорослей и боле ничего. А спутниковые снимки с красивым цветением не доказывают вообще ничего, я таких могу надергать для любого региона, над которым хотя бы раз в неделю пролетает спутник, если конечно дело происходит летом или ранней осенью.
А вообще иногда я скучаю по научным круизам. Выйдешь в 6 утра на заднюю палубу, в руке кружка с кофе, над океаном глухой и мокрый туман, воняет и шумит мотор, лебедка тащит наверх образцы воды с километровой глубины, которые надо бежать фильтровать, чтобы собрать микробов. Качает, дуреешь от скополаминового пластыря за ухом, ночью поспать не удалось, т.к. надо было вставать на очередную точку сбора образцов. И все равно пронзительно хорошо, и жить очень просто, есть дело, и ничего кроме дела, есть кофе, скоро будет завтрак с омлетом, беконом и тостами. Есть неспешный треп под шум насоса в лабе, а еще можно в свободную минуту пойти на верхний мостик пообщаться с командой на вахте или даже самим капитаном (если он не спит). Послушать истории про Берингово море, и как они вместе выпивали водки с научниками с "Академика Мстислава Келдыша". Или около Аляски рубились сквозь десятиметровые волны спасать рыбаков в шторм, и не успели, никого не нашли. А здесь в Орегоне тьфу, разве это волны... И вообще скучно, теперь ты расскажи про себя. А мне пора образцы собирать, я лучше потом еще приду. Мне и рассказать-то нечего, ничего героического.