Jak powstają szkodliwe zakwity glonów – i dlaczego się rozprzestrzeniają

Kiedy woda staje się zielona – lub czerwona

Każdego lata nadmorskie miejscowości umieszczają ostrzeżenia na plażach. Jeziora gęstnieją i zielenieją. Rybołówstwa zostają zamknięte. Czasami woda z kranu staje się niezdatna do picia. Winowajcą jest prawie zawsze to samo: szkodliwy zakwit glonów, czyli HAB (ang. harmful algal bloom) – gwałtowny, niekontrolowany wzrost glonów lub sinic, które uwalniają toksyny niebezpieczne dla ludzi, zwierząt i całych ekosystemów.

HAB-y nie są niczym nowym. Stają się jednak coraz częstsze, poważniejsze i trudniejsze do opanowania. Zrozumienie, jak powstają – i dlaczego się rozprzestrzeniają – stało się jednym z najpilniejszych pytań w naukach o środowisku.

Czym właściwie jest zakwit glonów?

Glony to mikroskopijne organizmy roślinopodobne, które naturalnie występują w praktycznie każdym zbiorniku wodnym na Ziemi. W normalnych warunkach stanowią one krytyczną podstawę wodnego łańcucha pokarmowego. Zakwit następuje, gdy warunki środowiskowe wywołują szybki, niekontrolowany wzrost – czasami podwajając populację w ciągu jednego dnia.

Nie wszystkie zakwity są szkodliwe. Określenie szkodliwy odnosi się do sytuacji, gdy organizmy wytwarzają toksyny, wyczerpują tlen w wodzie lub rosną w takim zagęszczeniu, że fizycznie blokują światło słoneczne i duszą życie wodne. Według National Ocean Service NOAA, HAB-y mogą występować w wodach słodkich, morskich i słonawych na każdym kontynencie.

Dwoma głównymi biologicznymi winowajcami są:

• Sinice (cyjanobakterie) – główna przyczyna słodkowodnych HAB-ów. Pomimo nazwy, są to w rzeczywistości bakterie, a nie prawdziwe glony. Wytwarzają toksyny, w tym mikrocystyny, które uszkadzają wątrobę, oraz neurotoksyny, które mogą zabić psy w ciągu kilku godzin od ekspozycji.
• Bruzdnice i okrzemki – mikroskopijny morski fitoplankton odpowiedzialny za większość oceanicznych HAB-ów, w tym osławiony „czerwony przypływ” wywoływany przez Karenia brevis u wybrzeży Florydy w Zatoce Meksykańskiej.

Idealny sztorm: co wywołuje zakwit

Trzy warunki, działające razem, zamieniają zdrowe środowisko wodne w toksyczną zupę:

1. Nadmiar składników odżywczych – przede wszystkim azotu i fosforu z nawozów rolniczych, odprowadzania ścieków i spływu wód deszczowych z terenów miejskich. Kiedy te składniki odżywcze wlewają się do jezior i wód przybrzeżnych, działają jak nawóz dla glonów.
2. Ciepła, spokojna woda – glony rozwijają się w ciepłych temperaturach i mają trudności z zakwitaniem w zimnych lub burzliwych warunkach. Spokojna, warstwowa woda pozwala im gromadzić się blisko nasłonecznionej powierzchni.
3. Obfite światło słoneczne – fotosynteza napędza gwałtowny wzrost, gdy światło jest obfite, a składniki odżywcze nie są czynnikiem ograniczającym.

Amerykańska Agencja Ochrony Środowiska (EPA) opisuje to połączenie – nadmiar składników odżywczych plus odpowiednia pogoda – jako podstawowy mechanizm większości zdarzeń HAB w Stanach Zjednoczonych.

Szkody, które wyrządzają

Konsekwencje wykraczają daleko poza zielonkawą wodę. Centra Kontroli i Zapobiegania Chorobom (CDC) dokumentują HAB-y jako zagrożenie dla zdrowia publicznego, zdolne do wywoływania chorób żołądkowo-jelitowych, objawów neurologicznych, podrażnień skóry, a w ciężkich przypadkach niewydolności wątroby u ludzi narażonych na skażoną wodę lub skorupiaki.

Dla dzikiej przyrody wpływ może być katastrofalny. Zakwity zużywają tlen podczas rozkładu, tworząc martwe strefy – hipoksyczne obszary wody, gdzie ryby i bezkręgowce duszą się. Toksyny bioakumulują się w łańcuchu pokarmowym, szkodząc delfinom, żółwiom morskim i ptakom morskim, które żywią się skażoną zdobyczą.

Ekonomicznie, straty są znaczne. Naukowcy z Woods Hole Oceanographic Institution szacują, że HAB-y kosztują gospodarkę USA średnio co najmniej 82 miliony dolarów rocznie – przy czym pojedyncze katastrofalne zdarzenia generują znacznie wyższe koszty. Czerwony przypływ na Florydzie w 2018 roku był powiązany ze stratami w turystyce dla społeczności nadmorskich szacowanymi na około 2,7 miliarda dolarów. W 2014 roku zakwit w jeziorze Erie pozbawił ponad pół miliona mieszkańców Toledo w stanie Ohio bezpiecznej wody pitnej na dwa dni.

Zmiany klimatyczne przyspieszają problem

Naukowcy są coraz bardziej zaniepokojeni, że globalne ocieplenie sprzyja glonom. Wyższe temperatury powierzchni wody wydłużają sezon wegetacyjny sinic i przesuwają warunki sprzyjające zakwitom do regionów, które wcześniej były zbyt zimne, aby je utrzymać. Badanie z 2025 roku opublikowane w Communications Earth & Environment wykazało, że ocieplenie i odświeżanie wód przybrzeżnych prawdopodobnie zwiększy częstotliwość występowania HAB-ów na wysokich szerokościach geograficznych – obszarach, które historycznie były oszczędzone.

National Institute of Environmental Health Sciences zauważa, że zmieniające się wzorce opadów – bardziej intensywne burze, po których następują susze – wzmacniają spływ składników odżywczych do dróg wodnych, dodatkowo napędzając warunki sprzyjające zakwitom. Specjalny raport IPCC na temat oceanu i kriosfery stał się pierwszym ważnym dokumentem IPCC, który bezpośrednio powiązał HAB-y ze zmianami klimatycznymi jako zagrożeniem systemowym.

Czy można zapobiec zakwitom?

Nie istnieje jedno rozwiązanie, ale najskuteczniejsze interwencje koncentrują się na problemie składników odżywczych u jego źródła: ograniczeniu stosowania nawozów w pobliżu dróg wodnych, modernizacji infrastruktury oczyszczania ścieków i przywracaniu stref buforowych mokradeł, które absorbują spływ, zanim dotrze on do otwartych wód. NOAA obsługuje krajowy system monitorowania HAB-ów, wykorzystujący zdjęcia satelitarne, boje oceaniczne i pobieranie próbek w terenie, aby wydawać prognozy – podobne w koncepcji do prognoz pogody – dając społecznościom nadmorskim dni ostrzeżenia, zanim poziom toksyn stanie się niebezpieczny.

Dopóki ocieplenie będzie postępować, a zanieczyszczenie składnikami odżywczymi będzie się utrzymywać, szkodliwe zakwity glonów pozostaną jednym z najjaśniejszych i najkosztowniejszych skrzyżowań degradacji środowiska i zdrowia publicznego. Zielona fala jest symptomem – rolnictwa, klimatu, tego, jak reagują systemy wodne, gdy są zbyt mocno obciążone.