Czerwony przypływ - Red tide

Czerwony przypływ w porcie, Japonia

Czerwone przypływy to zjawisko przebarwień powierzchni morza. Jest to potoczna nazwa szkodliwych zakwitów glonów występujących w rejonach przybrzeżnych, które wynikają z dużej koncentracji mikroorganizmów wodnych , takich jak pierwotniaki i glony jednokomórkowe (np. bruzdnice i okrzemki ). Spływy lądowe, zawierające nawozy, ścieki i odpady zwierzęce, przenoszą obfite składniki odżywcze do wody morskiej i stymulują kwitnienie. Przyczyn naturalnych, takich jak powodzie rzeczne lub upwelling składników odżywczych z dna morza , często po potężne burze, dostarczenie składników odżywczych i wydarzenia kwitną spustu, jak również. Do występowania czerwonych przypływów przyczynia się również rosnąca zabudowa przybrzeżna i akwakultura. Szkodliwe zakwity glonów mogą występować na całym świecie, a naturalne cykle mogą się różnić w zależności od regionu.

Wzrost i trwałość zakwitu glonów zależy od kierunku i siły wiatru, temperatury, składników odżywczych i zasolenia . Gatunki czerwonego przypływu można znaleźć w oceanach, zatokach i ujściach rzek , ale nie mogą rozwijać się w środowiskach słodkowodnych . Niektóre gatunki fitoplanktonu i bruzdnice, takie jak Gonyaulax , występują w czerwonych przypływach i zawierają fotosyntetyczne pigmenty, które różnią się kolorem od brązowego do czerwonego. Organizmy te rozmnażają się tak szybko, że sprawiają, że morze wydaje się czerwone. Gdy glony są obecne w wysokich stężeniach, woda może wydawać się przebarwiona lub mętna . Najbardziej widocznymi skutkami czerwonych przypływów są związane z nimi śmiertelności dzikich zwierząt i szkodliwe narażenie ludzi. Produkcja naturalnych toksyn , takich jak brevetoxins i ichthyotoxins są szkodliwe dla życia morskiego . Skutki czerwonych przypływów mogą się lokalnie pogorszyć z powodu napędzanej wiatrem cyrkulacji Langmuira i jej skutków biologicznych .

Szkodliwe toksyny wytwarzane przez czerwony przypływ

Narażenie życia morskiego

Czerwone przypływy występują naturalnie u wybrzeży na całym świecie. Morskie bruzdnice wytwarzają ichtiotoksyny, ale nie wszystkie czerwone przypływy są szkodliwe. Tam, gdzie występują czerwone przypływy, martwe ryby wyrzucają się na brzeg przez okres do dwóch tygodni po tym, jak czerwona fala przepłynęła przez ten obszar. Oprócz zabijania ryb, toksyczne glony zanieczyszczają skorupiaki. Niektóre mięczaki nie są podatne na toksynę i przechowują ją w tkankach tłuszczowych. Spożywając organizmy odpowiedzialne za czerwony przypływ, skorupiaki mogą gromadzić i zatrzymywać saksytoksynę wytwarzaną przez te organizmy. Saksytoksyna blokuje kanały sodowe, a spożycie może spowodować paraliż w ciągu 30 minut. Inne zwierzęta, które jedzą skorupiaki, są podatne na neurotoksynę, co prowadzi do neurotoksycznego zatrucia skorupiakami, a czasem nawet śmierci. Większość mięczaków i małży filtruje paszę, co skutkuje wyższym stężeniem toksyn niż zwykłe picie wody. Scaup to na przykład nurkujące kaczki, których dieta składa się głównie z mięczaków. Kiedy ogorzałki zjadają żywiące się filtrem skorupiaki, które zgromadziły wysoki poziom toksyny czerwonego przypływu, ich populacja staje się głównym celem zatrucia. Jednak nawet ptaki, które nie jedzą mięczaków, mogą zostać dotknięte po prostu jedzeniem martwych ryb na plaży lub piciem wody. Toksyny uwalniane przez kwiaty mogą zabijać zwierzęta morskie, w tym delfiny , żółwie morskie, ptaki i manaty . Manaty mogą wdychać brevetoksyny, a ponieważ brevetoksyny mogą przenosić się przez poziomy troficzne sieci pokarmowej, mogą również je spożywać. Manaty mają również odpowiedź immunologiczną na czerwone przypływy i ich toksyny, co może uczynić je jeszcze bardziej podatnymi na inne stresory. Ze względu na tę podatność manaty mogą umrzeć z powodu natychmiastowych lub następczych skutków czerwonego przypływu. Ryby takie jak śledź atlantycki, mintaj amerykański, flądra zimowa, łosoś atlantycki i dorsz otrzymały doustnie te toksyny w eksperymencie i w ciągu kilku minut badani zaczęli wykazywać utratę równowagi i zaczęli pływać w nieregularny sposób, następnie paraliż i płytki, arytmiczny oddech i ostatecznie śmierć, po około godzinie. Wykazano, że czerwone przypływy mają negatywny wpływ również na funkcje pamięci lwów morskich.

Narażenie ludzi

Ludzie są dotknięte czerwonych gatunków pływów przez połknięcie niewłaściwie zebranych skorupiaków, oddychanie w aerozolu brevetoxins (tj PbTx lub Ptychodiscus toksyn), aw niektórych przypadkach kontakcie ze skórą. Brevetoksyny wiążą się z kanałami sodowymi bramkowanymi napięciem , ważnymi strukturami błon komórkowych. Wiązanie powoduje trwałą aktywację komórek nerwowych, która zakłóca transmisję nerwową prowadząc do problemów zdrowotnych. Toksyny te powstają w organizmie jednokomórkowym lub jako produkt przemiany materii. Dwa główne typy związków brevetoksyny mają podobne, ale odrębne struktury szkieletowe. PbTx-2 jest pierwotną wewnątrzkomórkową brevetoksyną wytwarzaną przez zakwity K. brevis . Jednak z biegiem czasu brevetoksyna PbTx-2 może zostać przekształcona w PbTx-3 poprzez zmiany metaboliczne. Naukowcy odkryli, że PbTx-2 jest główną wewnątrzkomórkową brevetoksyną, która z czasem przekształca się w PbTx-3.

W większości przypadków, tak jak w USA, owoce morza spożywane przez ludzi są regularnie testowane pod kątem toksyn przez USDA, aby zapewnić bezpieczną konsumpcję. Jednak niewłaściwe pozyskiwanie skorupiaków może powodować u ludzi paralityczne zatrucie mięczakami i neurotoksyczne zatrucie skorupiakami. Niektóre objawy obejmują senność, biegunkę, nudności, utratę kontroli motorycznej, mrowienie, drętwienie lub ból kończyn, brak spójności i porażenie oddechowe. Doniesienia o podrażnieniu skóry po pływaniu w oceanie podczas czerwonego przypływu są częste, więc ludzie powinni starać się unikać czerwonego przypływu, gdy jest w okolicy.

Kiedy czerwone komórki pływowe pękają, uwalniają do środowiska pozakomórkowe brevetoksyny. Niektóre z nich pozostają w oceanie, podczas gdy inne ulegają aerozolowaniu. Podczas wiatrów na lądzie brevetoksyny mogą zostać aerozolowane przez transport za pośrednictwem pęcherzyków, powodując między innymi podrażnienie dróg oddechowych, skurcz oskrzeli , kaszel i świszczący oddech. W wietrzny dzień zaleca się unikanie kontaktu z rozpyloną toksyną. Osoby te zgłaszają pogorszenie funkcji oddechowej już po 1 godzinie wystawienia na plażę z czerwonym przypływem K. brevis, a objawy te mogą utrzymywać się przez kilka dni. Osoby z ciężkimi lub uporczywymi chorobami układu oddechowego (takimi jak przewlekła choroba płuc lub astma) mogą odczuwać silniejsze reakcje niepożądane. Narodowy Oceanic Atmospheric Administration i „s Narodowy Ocean Usługa zapewnia warunki Publicznych Sprawozdanie identyfikacji możliwych oddziaływań podrażnienie dróg oddechowych w miejscach dotkniętych czerwonych przypływów.

Kod diagnostyczny ICD-10 dostarczony przez Centrum Kontroli Chorób (CDC) to Z77.121. Ma zastosowanie do:

Kontakt i (podejrzewane) narażenie na (szkodliwy) zakwit glonów BNO
Kontakt i (podejrzewany) kontakt z brunatnymi przypływami
Kontakt i (podejrzewane) narażenie na kwitnienie sinic (inaczej sinice)
Kontakt i (podejrzewany) kontakt z czerwonym przypływem na Florydzie
Kontakt i (podejrzewane) narażenie na Pfiesteria piscicida
Kontakt i (podejrzewany) kontakt z czerwonym przypływem

Terminologia

Nie wszystkie czerwone przypływy są wytwarzane przez bruzdnice. Mixotrophic orzęsiony Mesodinium rubrum produkuje nietoksyczne kwitnienie kolorowe Deep Red od chloroplastów to zniewolony z alg zjada

Wymieniony powyżej bruzdnica to mikroskopijny glon Karenia brevis . Jest przyczyną czerwonego przypływu w Zatoce Meksykańskiej. Glony poruszają się za pomocą wici podłużnej (A) i wici poprzecznej (B). Wić podłużna leży w strukturze przypominającej rowek, zwanej obręczą (F). Bruzdnice rozdziela się na górną część zwaną epitheca (C), w którym wierzchołkowe mieszka rogów (E) i niższa część zwaną hypotheca (D).

Czerwona fala to potoczne określenie używane w odniesieniu do jednego z wielu zjawisk naturalnych, znanych jako szkodliwe zakwity glonów . Termin ten odnosi się konkretnie do zakwitów gatunków bruzdnic . Niektórzy badacze wycofują go, ponieważ:

Czerwone pływy niekoniecznie są czerwone i wiele z nich nie ma żadnych przebarwień.
Nie są związane z ruchami pływów.
Termin ten jest nieprecyzyjnie używany w odniesieniu do szerokiej gamy gatunków glonów, które są znane jako rośliny tworzące kwitnienie.

Jako termin techniczny zastępuje się go bardziej precyzyjną terminologią, w tym terminem ogólnym „szkodliwy zakwit glonów” dla gatunków szkodliwych oraz „zakwit glonów” dla gatunków łagodnych.

Na wybrzeżach USA

Termin czerwony przypływ jest najczęściej używany w USA w odniesieniu do kwitnienia Karenia brevis we wschodniej części Zatoki Meksykańskiej , zwanej również czerwoną falą Florydy. K. brevis jest jednym z wielu różnych gatunków z rodzaju Karenia występujących w oceanach świata. Poczyniono znaczne postępy w badaniach bruzdnic i ich genomiki. Niektóre obejmują identyfikację genów wytwarzających toksyny (geny PKS ), badanie zmian środowiskowych (temperatura, światło/ciemność itp.) wpływających na ekspresję genów, a także zrozumienie złożoności genomu Karenia . Te zakwity zostały udokumentowane od XIX wieku i występują prawie co roku wzdłuż wybrzeży Florydy. W latach 80. i 90. nastąpił wzrost aktywności badawczej nad szkodliwymi zakwitami glonów (HAB). Było to spowodowane głównie zainteresowaniem mediów odkryciem nowych organizmów HAB i potencjalnymi negatywnymi skutkami zdrowotnymi ich narażenia na zwierzęta i ludzi. Zaobserwowano, że czerwone pływy na Florydzie rozprzestrzeniły się aż na wschodnie wybrzeże Meksyku. Gęstość tych organizmów podczas kwitnienia może przekraczać dziesiątki milionów komórek na litr wody morskiej i często zabarwia wodę na głęboki czerwonawo-brązowy odcień.

Czerwona fala jest również czasami używana do opisania szkodliwych zakwitów glonów na północno-wschodnim wybrzeżu Stanów Zjednoczonych, szczególnie w Zatoce Maine . Ten rodzaj kwitnienia jest spowodowany przez inny gatunek bruzdnicy, znany jako Alexandrium fundyense . Te zakwity organizmów powodują poważne zakłócenia w łowiskach tych wód, ponieważ toksyny w tych organizmach powodują, że skorupiaki karmiące się filtrami w dotkniętych wodach stają się trujące do spożycia przez ludzi z powodu saksytoksyny. Pokrewne Alexandrium monilatum znajduje się w subtropikalnych lub tropikalnych płytkich morzach i estuariach w zachodniej części Oceanu Atlantyckiego , Morzu Karaibskim , Zatoce Meksykańskiej i wschodniej części Oceanu Spokojnego .

Czynniki, które mogą przyczynić się do kwitnienia

Czerwona fala (NOAA)

Czerwone pływy zawierają gęste skupiska organizmów i wyglądają jak odbarwiona woda, często w kolorze czerwono-brązowym. Jest to zjawisko naturalne, ale dokładna przyczyna lub kombinacja czynników, które prowadzą do wybuchu czerwonego przypływu, niekoniecznie są znane. Uważa się jednak, że trzy kluczowe czynniki odgrywają ważną rolę w kwitnieniu - zasolenie, temperatura i wiatr. Czerwone przypływy powodują szkody gospodarcze, dlatego epidemie są uważnie monitorowane. Na przykład, Florida Fish and Wildlife Conservation Commission dostarcza aktualny raport na temat czerwonych przypływów na Florydzie. Parki i rezerwaty Texas Department zapewnia również raport stanu. Chociaż nie znaleziono żadnej konkretnej przyczyny czerwonych przypływów, wiele różnych czynników może przyczynić się do ich obecności. Czynniki te mogą obejmować zanieczyszczenie wody , które pochodzi ze źródeł takich jak ścieki ludzkie i spływy rolnicze .

Występowanie czerwonych pływów w niektórych lokalizacjach wydaje się być całkowicie naturalne (zakwity glonów są zjawiskiem sezonowym wynikającym z upwellingu przybrzeżnego, naturalnego wyniku ruchu niektórych prądów oceanicznych), podczas gdy w innych wydają się być wynikiem zwiększonego zanieczyszczenia substancjami odżywczymi z działalność człowieka. Wzrost fitoplanktonu morskiego jest na ogół ograniczony przez dostępność azotanów i fosforanów , które mogą być obfite w spływach rolniczych oraz w strefach upwellingu przybrzeżnego. Zanieczyszczenia wód przybrzeżnych powodowane przez ludzi i systematyczny wzrost temperatury wody morskiej również zostały uznane za czynniki przyczyniające się do czerwonych przypływów. Uważa się, że główną rolę w powodowaniu czerwonych przypływów odgrywają inne czynniki, takie jak napływ bogatego w żelazo pyłu z dużych obszarów pustynnych, takich jak Sahara. Niektóre zakwity glonów na wybrzeżu Pacyfiku są również powiązane z występowaniem oscylacji klimatycznych na dużą skalę, takich jak wydarzenia El Niño . Podczas gdy czerwone przypływy w Zatoce Meksykańskiej występują już od czasów wczesnych odkrywców, takich jak Cabeza de Vaca , nie jest jasne , co inicjuje te zakwity i jak dużą rolę w ich rozwoju odgrywają czynniki antropogeniczne i naturalne. Dyskutuje się również, czy widoczny wzrost częstotliwości i nasilenia zakwitów glonów w różnych częściach świata jest w rzeczywistości rzeczywistym wzrostem, czy też wynika z wzmożonych wysiłków obserwacyjnych i postępów w metodach identyfikacji gatunków.

Multipartnerski projekt finansowany przez federalny program EcoHab (NOAA) i opublikowany przez Laboratorium Morskie Mote zawiera listę składników, które zasilają czerwone przypływy. Badanie z Florida FWC pokazuje, że czerwony przypływ glonów Karenia brevis znaleziony na Florydzie jest zasilany i pogarszany przez azot (N) i fosfor (P).

Lista powszechnych rodzajów przypływu czerwonego

Wybitne wydarzenia

1530: Pierwszy przypadek domniemanego off Florida Gulf Coast jest bezpodstawne. Według Marine Lab z University of Miami, pierwszy możliwy Czerwony Przypływ na Florydzie miał miejsce w 1844 roku. Wcześniejsze „znaki” pochodziły z łodzi sortujących ryby w drodze do portu macierzystego, wyrzucających za burtę śmieci. Tak więc doniesienia o „martwych rybach” na wybrzeżu nie były „Czerwonym Przypływem”.
1793: Pierwszy odnotowany przypadek w Kolumbii Brytyjskiej w Kanadzie .
1840: Czerwonemu przypływowi na Florydzie nie przypisano żadnych zgonów ludzi, ale ludzie mogą odczuwać podrażnienie dróg oddechowych (kaszel, kichanie i łzawienie), gdy organizm czerwonego przypływu ( Karenia brevis ) jest obecny wzdłuż wybrzeża, a wiatry wydmuchują jego aerozolowane toksyny. Pływanie jest zwykle bezpieczne, ale możliwe jest podrażnienie i pieczenie skóry w obszarach o wysokim stężeniu czerwonego przypływu.
1844: Pierwszy możliwy przypadek u wybrzeży Florida Gulf Coast według Marine Lab University of Miami, prawdopodobnie na statkach przybrzeżnych, nie zgłaszają żadnych znanych mieszkańców wybrzeża.
1916: Masowe zabijanie ryb wzdłuż południowo-zachodniego wybrzeża Florydy. Szkodliwe powietrze uważane za podwodną eksplozję sejsmiczną uwalniającą gazowy chlor.
1947: południowo-zachodnia Floryda
1972: Czerwona fala została spowodowana w Nowej Anglii przez toksyczne bruzdnice Alexandrium (Gonyaulax) tamarense . Czerwone przypływy wywołane przez bruzdnice Gonyaulax są poważne, ponieważ organizm ten wytwarza saksytoksynę i gonyautoksyny, które gromadzą się w skorupiakach i po spożyciu mogą prowadzić do paralitycznego zatrucia mięczakami (PSP) i mogą prowadzić do śmierci.
1972 i 1973: Czerwone przypływy zabiły dwóch wieśniaków na zachód od Port Moresby. W marcu 1973 r. czerwony przypływ zaatakował port Port Moresby i zniszczył japońską farmę pereł.
1976: Pierwszy przypadek PSP w Sabah , malezyjskiego Borneo , gdzie odnotowano 202 ofiar za cierpienia i 7 zgonów.
1987: Zakwit czerwonych alg na Wyspie Księcia Edwarda spowodował straty w wysokości ponad miliona dolarów.
2005: Odkryto, że kanadyjski czerwony przypływ dotarł dalej na południe niż przed laty przez statek (R/V) Oceanus, zamykając pokłady skorupiaków w Maine i Massachusetts oraz ostrzegając władze tak daleko na południe, jak Montauk ( Long Island , NY) sprawdzić ich łóżka. Eksperci, którzy odkryli cysty reprodukcyjne w dnie morskim, ostrzegają przed możliwym rozprzestrzenieniem się na Long Island w przyszłości, zatrzymaniem przemysłu rybnego i skorupiaków na tym obszarze oraz zagrożeniem dla handlu turystycznego, który stanowi znaczną część gospodarki wyspy.
2005-2006: południowo-zachodnia Floryda, Karenia brevis
2011: Północna Kalifornia
2011: Zatoka Meksykańska
2013: W styczniu, czerwona fala wystąpił ponownie na zachodnim wybrzeżu Morza w Sabah na malezyjskim Borneo . Zgłoszono dwie ofiary śmiertelne po spożyciu skorupiaków skażonych toksyną czerwonego przypływu .
2013: W styczniu na plaży Sarasota pojawił się czerwony zakwit – głównie Siesta Key na Florydzie, powodując śnięcie ryb, co miało negatywny wpływ na turystów i spowodował problemy z oddychaniem dla plażowiczów.
2014: W sierpniu masywny „czerwony przypływ z Florydy” o długości 90 mil (140 km) i szerokości 60 mil (97 km).
2015: czerwiec, 12 osób hospitalizowanych w filipińskiej prowincji Bohol z powodu zatrucia spowodowanego odpływem.
2015: sierpień, kilka plaż w Holandii między Katwijk a Scheveningen zostało nękanych. Instytucje rządowe odradzały pływakom wejście do wody.
2015: Wrzesień, w Zatoce Meksykańskiej wystąpił czerwony zakwit przypływu, który dotknął Padre Island National Seashore wzdłuż North Padre Island i South Padre Island w Teksasie.
2016: wrzesień, Texas Parks and Wildlife donosi o czerwonym przypływie w Dolnej Laguna Madre. „Wysokie do umiarkowanego stężenia czerwonych przypływów zostały znalezione od Beach Access 6 do nabrzeży Brazos Santiago. Umiarkowane stężenia komórek stwierdzono na rampie dla łodzi w parku Isla Blanca”.
2017 i 2018: Czerwone algi K. brevis z ostrzeżeniami, aby nie pływać, ogłoszono stan wyjątkowy, martwe delfiny i manaty , pogorszone przez rzekę Caloosahatchee . Szczyt osiągnął latem 2018 r. Toksyczne szkodliwe glony kwitną czerwoną falą w południowo-zachodniej Florydzie. W weekend 30 września 2018 r. wystąpił rzadki szkodliwy zakwit glonów wzdłuż wschodniego wybrzeża Florydy w hrabstwie Palm Beach .
2021: W lipcu na wybrzeżu Zatoki Perskiej na Florydzie w okolicach Zatoki Tampa wystąpił duży czerwony przypływ . Wydarzenie spowodowało śmierć milionów funtów ryb i doprowadziło do ogłoszenia przez National Weather Service zagrożenia na plaży.

Zobacz też

Efekt mórz mlecznych – Zjawisko, w którym zaburzone bruzdnice z czerwonych alg sprawią, że woda będzie świecić na niebiesko w nocy
Brevetoksyna
Ciguatera
Rozkwit sinic
kwas domoikowy
Zabijanie ryb
GEOHAB
Pfiesteria
Centrum Ssaków Morskich
Mikroskop fluorescencyjny – służy do wykrywania czerwonej fali
Cienkie warstwy (oceanografia)

Languages

In other projects