Hogyan működnek a káros algavirágzások – és miért terjednek?

Láthatatlan hódítók a vízben

Minden nyáron a tengerpartok és a tavak egy-egy szakasza élénkzöld, rozsdavörös vagy zavaros barna színben pompázik. A bűnös a káros algavirágzás (HAB) – a mikroszkopikus algák vagy cianobaktériumok robbanásszerű túlszaporodása, amely megmérgezheti az ivóvizet, megfojthatja a tengeri ökoszisztémákat, és megbetegíthet bárkit, aki elég szerencsétlen ahhoz, hogy átússzon rajta. A HAB-ok, amelyeket egykor regionális kellemetlenségnek tartottak, mára a bolygó leggyorsabban növekvő környezeti veszélyei közé tartoznak.

Mi váltja ki a virágzást?

Az algák fotoszintetizáló szervezetek, amelyek gyakorlatilag minden víztestben megtalálhatók. Normál körülmények között a vízi táplálékláncok alapját képezik. A virágzás akkor tör ki, amikor két összetevő találkozik: túlzott mennyiségű tápanyag és kedvező fizikai feltételek.

A nitrogén és a foszfor – amely a mezőgazdasági műtrágyákból, a szennyvízből és a csapadékvíz-elvezetésből kerül a vízfolyásokba – üzemanyagként hat. A meleg, lassan mozgó, sok napfénynek kitett víz tökéletes inkubátort biztosít. Az U.S. Environmental Protection Agency szerint a tápanyag-szennyezés a HAB-ok legfőbb kiváltó oka mind az édesvízi, mind a tengerparti rendszerekben.

Nem minden virágzás káros. A több ezer algafaj közül csak néhány tucat termel mérgeket. De amikor ezek a fajok – mint például a Microcystis cianobaktérium az édesvízben vagy a Karenia brevis ostoros a Mexikói-öbölben – tápanyagelőnyhöz jutnak, napokon belül uralhatnak egy víztestet.

Hogyan hatnak a toxinok?

A HAB szervezetek számos erős vegyi anyagot állítanak elő. A mikrocisztinek, a leggyakoribb édesvízi HAB toxinok az Egyesült Államokban, a májat támadják. A Saxitoxin, amelyet az Alexandrium fajok termelnek, megzavarja az idegi jelátvitelt, és paralitikus kagylómérgezést okoz – szélsőséges esetekben légzési elégtelenséghez és halálhoz vezethet. A K. brevis vörös árapályból származó brevetoxinok a tengeri permetben a levegőbe kerülnek, köhögést és légzési nehézségeket okozva a strandolóknál még egy kilométerrel beljebb is.

A szűrő táplálkozású kagylók – a kagylók, a vénuszkagylók, az osztrigák – ezeket a toxinokat a szöveteikben koncentrálják, rejtett utat teremtve az emberi tányérokhoz. A Centers for Disease Control and Prevention megjegyzi, hogy bár a HAB-okkal kapcsolatos emberi megbetegedések viszonylag ritkák, az esetek súlyosak lehetnek, és valószínűleg alul vannak jelentve.

Holt zónák és gazdasági következmények

Amikor egy hatalmas virágzás elpusztul, a baktériumok lebontják a szerves anyagot és elfogyasztják az oldott oxigént. Ennek eredménye egy hipoxiás "holt zóna", ahol a halak, a rákok és más tengeri élőlények nem tudnak túlélni. A Mexikói-öböl holt zónája, amelyet a Mississippi folyó tápanyagai táplálnak, rendszeresen meghaladja a 15 000 négyzetkilométert.

A gazdasági kár megdöbbentő. A NOAA becslései szerint a HAB-ok évente legalább 82 millió dollárba kerülnek az amerikai gazdaságnak, de az egyes események eltörpülhetnek ezen az átlagon. Egy 2015-ös mérgező Pseudo-nitzschia virágzás leállította a nyugati parti Dungeness rákhalászatot, ami csak a kifogott mennyiségben 97,5 millió dolláros veszteséget okozott. Florida 2018-as vörös árapálya becslések szerint 2,7 milliárd dollárt vett el a tengerparti turizmus bevételeiből.

Miért súlyosbodnak a virágzások?

A tudósok az 1980-as évek óta egyértelmű növekedést dokumentáltak a HAB-ok gyakoriságában és elterjedésében. Két erő hat egymásra a tendencia felgyorsítása érdekében.

A tápanyagterhelés világszerte tovább növekszik, ahogy az intenzív mezőgazdaság terjeszkedik és a városi lefolyás növekszik. Ugyanakkor a klímaváltozás felmelegíti a felszíni vizeket, meghosszabbítja a vegetációs időszakokat és felerősíti azokat a viharokat, amelyek tápanyagokat öntenek a folyókba és tavakba. A Harmful Algae című folyóiratban megjelent kutatás azt mutatja, hogy a melegebb hőmérséklet és az erősebb rétegződés versenyelőnyt biztosít a cianobaktériumoknak a kevésbé káros algafajokkal szemben.

A kombináció különösen veszélyes a nagy édesvízi rendszerekben. Az Erie-tó 2011-es virágzása több mint 5000 négyzetkilométert borított be, és a régiónak becslések szerint 71 millió dollárba került. 2014-ben egy virágzás arra kényszerítette a Ohio állambeli Toledót, hogy félmillió lakos számára leállítsa az ivóvízellátást.

Visszavágás

A megelőzés a folyásirányban felfelé kezdődik. A műtrágya lefolyásának csökkentése pufferzónákkal, takarónövényekkel és precíziós mezőgazdasággal csökkenti a virágzásoktól függő tápanyagellátást. A korszerűsített szennyvíztisztítás jelentősen csökkentheti a foszforkibocsátást. A NOAA és az EPA HAB előrejelző rendszereket működtet, amelyek műholdfelvételeket és vízminőség-érzékelőket használnak a közösségek korai figyelmeztetésére.

A feltörekvő kutatások új eszközöket kínálnak. A tudósok nemrégiben azonosítottak egy tengeri gombát, az Algophthora mediterranea-t, amely képes megfertőzni és elpusztítani a mérgező virágzásokat okozó algákat – egy potenciális biológiai védekezési módszert. Eközben valós idejű DNS-érzékelőket tesztelnek a toxintermelő fajok kimutatására, mielőtt egy virágzás láthatóvá válna.

A káros algavirágzások a mezőgazdaság, az éghajlat és a közegészségügy metszéspontjában helyezkednek el. A probléma megoldásához mindhárom területen fellépésre lesz szükség – de a tudomány ehhez gyorsan fejlődik.