随着藻类大量增加科学家们寻求更好的方法来预测这些有毒的潮汐

数千只死臃肿的鱼的恶臭已经悬挂在佛罗里达州西部的海滩上数月 - 几乎每年都会重新回到海岸线的藻类造成的伤亡。今年的绽放特别强烈 - 而且有毒。由于水的淡红色调而被称为红潮，花朵会释放出一种神经毒素，可以杀死海洋生物，包括海豚和濒临灭绝的海龟，并导致人类呼吸困难。

但佛罗里达州的红潮并不是这些日子里困扰着水的唯一危险的藻类。在整个美国，各种有毒潮汐正在发生，并且它们在更多地方更频繁地发生并持续更长时间。

加利福尼亚州拉霍亚斯克里普斯海洋学研究所的海洋学家克拉丽莎安德森说，近几十年来西海岸的“事情变得更加糟糕”。淡水体也没有免疫力; 例如，伊利湖经历了越来越大的花朵，有些甚至持续到冬季。所有这些藻类大量繁殖都可能对人类健康，动物健康以及依赖健康水生态系统的捕鱼等行业产生负面影响。

并非所有的藻类都是坏的。术语“藻类”是一个包罗万象的术语，用于光合作用并生活在水环境中的各种生物。它们包括细菌，单细胞生物和海藻等较大的“巨藻”。

但有害的藻类大量繁殖，绰号为HAB，令人担忧，科学家们现在正在开发预测，以更好地预测它们可能会在何时何地发生。其中许多预测系统仍在测试中，大多数预测系统只能提前三到七天预测。

农业领域的持续径流，淡水和海洋盆地的填充以及促进更多藻类生长的养分使问题更加复杂。美国环境保护署警告说，与全球变暖相关的变化，包括温度升高，盐度变化和二氧化碳浓度升高，可能会进一步加剧藻类繁殖。

以下是对该国一些有毒潮汐以及科学家如何试图超越它们的进一步研究。

在佛罗里达州的红潮中呼吸

科学家们渴望开发出预测何时佛罗里达藻类大量繁殖会对人类造成健康危害的方法(SN：8/18/18，第19页)。潮汐是由脆弱的单细胞甲藻(Karenia brevis)引起的，当它们死亡或被汹涌的波浪破坏时会释放称为brevetoxins的神经毒素。

在红潮开花期间，空气中的毒素意味着海滩游客“可能会咳嗽或打喷嚏或眼睛发痒，”佛罗里达州萨拉索塔Mote海洋实验室和水族馆的研究科学家Tracy Fanara说。对于已经在肺部问题上挣扎的人，如哮喘或慢性阻塞性肺病，效果可能更差。

2017年9月，该实验室开始测试一个名为HABScope的程序。在红潮期间，该实验室培训了20名志愿者，每天在各个海滩采样水。市民科学家在显微镜下放置三滴海水，并在幻灯片上记录30秒的K. brevis游泳视频。由墨西哥湾沿海海洋观测系统开发的计算机程序使用图像识别来分析每个视频，以计算每个样本中的藻类细胞。这些信息以及风和水流条件进入由国家海洋和大气管理局创建的模型，该模型预测未来几天在特定海滩的呼吸条件。

结果在网上公布，告诉人们呼吸条件是低还是高风险(例如强烈的呼吸道刺激)。在墨西哥湾，德克萨斯州里奥格兰德河谷大学正在开展一项名为“红潮游侠”的类似项目。

虽然过去需要科学家整整一天来计算一个样本中的K. brevis细胞，但该计划“允许志愿者在五分钟内完成这项工作”，Fanara说。“希望通过我们提供的这些实时数据，我们可以获得更好，更准确的”预测预测。

HABScope计划还邀请人们通过众包电话应用程序提交他们访问的海滩的信息。“任何人都可以做到，”法纳拉说。

缅因州海岸附近的海鲜

缅因湾是一种令人讨厌的藻类物种的家园，它们可以污染贝类，如果食用，会导致瘫痪甚至死亡。亚利桑那州的海洋生物学家理查德·斯坦普夫(Richard Stumpf)位于马里兰州银泉市，他说，使用两个鞭状鞭毛游泳的单细胞生物亚历山大藻(Alexandrium catenella)的花朵 “毒性非常大”。缅因州的八个人患有麻痹性贝类中毒。 2007年至2009年在封闭地区收获休闲贝类。

盛开的出现使渔业经理暂时关闭了该地区数百万美元的产业，用于收获蛤蜊，贻贝，牡蛎，螃蟹和龙虾。能够预测这种大量繁殖将有助于那些管理者和地区渔民提前计划这种关闭。

A. catenella在从7月到9月在缅因州海岸流通的温暖水域中繁盛，消耗可用的营养物质直到它们用完为止。然后藻类繁殖，它们的后代聚集在囊肿中，沉入海底，直到下一个温暖的季节。大约12年来，科学家们每年10月和11月都会收集海底大约50个地点的沉积物样本，并计算每个样本中孢囊的数量。预测项目的负责人Stumpf表示，这些信息以及风和海洋温度的预测都会进入建模系统，以预测明年的开花量有多大。

但该预测无法准确预测哪些区域受影响最大。为此，该团队生成另一个短期预测，该预测依赖于风力条件和水温，盐度和水流的数据，可以提前三到七天估算当地条件。

两项预报都没有说明特定花朵的毒性 - 这是马萨诸塞州伍兹霍尔海洋研究所海洋学家Dennis McGillicuddy的下一个目标。“贝类基本上不是毒素的生物蓄积剂，”McGillicuddy说。他和他的同事们正在研究一种模型，以预测一季中有多少有毒藻类细胞会接触贝类，以及贝类能够多快地将这些毒素冲洗掉 - 这个过程可能需要数月甚至数年。

伊利湖的蓝绿色绽放

在过去的几年里，伊利湖已经被一个厚重的，粘糊糊的敌人所占据。蓝藻，也称为蓝绿藻，“很严重，”Stumpf说。“没有其他方式来描述它。”

由于在美国所有50个州的水体中都发现了蓝藻，科学家们正在研究如何预测大量繁殖，以便官员能够制定适当的水处理计划。蓝藻产生的毒素称为微囊藻毒素，可导致人体皮疹，呕吐和腹泻。

美国最大的蓝藻水华发生在伊利最热的月份，这是该国第四大湖泊，约有1100万人口的饮用水源。伊利的水得到了治疗，但如果花的毒性被低估，有时还不够，导致周围地区的疾病或暂时缺水。2014年，110人在饮用未经处理的市政用水后生病，促使托莱多市警告50万公民禁止饮用自来水两天。

花的强度与通过农业径流进入湖中的磷量直接相关。一个河流监测计划由海德堡大学蒂芬，俄亥俄州，运行流入伊利湖，每日数次测量磷含量进入湖水域的样品，施通普夫说，研究人员利用这些数据来预测季节绽放。

Stumpf和其他研究人员还发布了一个短期预报 - 基于明亮的绿色花朵的卫星图像以及磷含量和风力条件的数据 - 显示在湖中特别是在几天内出现花朵的地方。然后，这些预测为公众提供在线咨询。

太平洋中的有毒酸

在西海岸，从阿拉斯加到加利福尼亚南部，在温水月份，称为假硝酸盐的杆状藻类增殖。有些物种会分泌一种毒性酸，如果被污染的贝类摄入，会导致人类短期记忆丧失，脑损伤甚至死亡。2015年在加利福尼亚收获珍宝蟹的限制使渔业损失约为6800万美元。每年至少有数十只遭受神经系统伤害的海洋哺乳动物获救。

斯克里普斯海洋学家安德森说，“这对于开发预测模型来说是一个非常关键的时刻”。在过去的十年里，她一直在开发预测，以预测距离俄勒冈州和加利福尼亚州近1000公里处的藻类的软骨藻酸水平。这项名为C-HARM的为期三天的公共预测依赖于显示叶绿素模式，海洋温度和盐度的卫星照片，以及整合这些输入的三种不同计算机模型。

安德森还发布了一份月度公告，估计在不同地点发生大量繁殖的可能性。动物康复中心有时会使用过去的公告来确定生病的海豹或海狮可能在哪里中毒。

在华盛顿的海岸更远的地方，摄取软骨藻酸导致失忆贝类中毒的威胁尤其令印第安人，包括传统上收获剃刀蛤蜊的Quinault印度民族感兴趣。

为了在那里创造一种不同类型的预测，科学家们首先要观察已经开始开花的已知点，即所谓的起始点，然后查看水温和盐度条件，以了解藻类可能传播的位置。然而，建立预测可能需要数天甚至数周，因为科学家必须每隔一周乘船去收集样本。但是，一个新的高科技解决方案将于9月启动，当时西雅图西北渔业科学中心(NOAA的一个分支机构)开始测试水下无人机，即使在恶劣的海况下也可以更频繁地收集样本。“它将提高预测的准确性，”中心生物学家Vera Trainer说。

卫生和野生动物管理部门以及部落代表依靠预测来决定在蛤蜊季节应关闭哪些海滩。“他们能够选择性地开放那些安全的海滩，”Trainer说。研究人员希望在几年内向公众提供预测。