تهدف الأدوات الجديدة إلى التنبؤ بشكل أفضل بتكاثر الطحالب السامة

كانت الرائحة الكريهة لآلاف الأسماك الميتة والمنتفخة معلقة على شواطئ غرب فلوريدا لأشهر في عام 2018. كانت الأسماك ضحية لتكاثر الطحالب - وهو نمو غير متحكم فيه لكائنات صغيرة. تضرب مثل هذه الإزهار سواحل خليج المكسيك كل عام تقريبًا.

كان هذا العام ، الذي يُطلق عليه المد الأحمر ، مكثفًا - وسامًا. الطحالب التي تحول الماء إلى لون أحمر غامق تنبعث منها أيضًا سمًا. يمكن أن يسبب مشاكل في التنفس للناس - ويقتل الكائنات البحرية. قد تظهر الدلافين والسلاحف البحرية المهددة بالانقراض بين الموتى.

"الطحالب" مصطلح شامل يستخدم لمجموعة متنوعة من سكان المياه الذين يستخدمون التمثيل الضوئي لتوليد الطاقة من الشمس. يمكن أن يتراوح حجمها من البكتيريا والكائنات وحيدة الخلية الأخرى إلى الطحالب الكبيرة ، مثل عشب البحر.

ليست كل الطحالب سيئة. لكن تكاثر الطحالب الضارة - اختصار HABs - يمكن أن يكون مقززًا ، بل ومميتًا. لهذا السبب يعمل العلماء للتنبؤ بشكل أفضل متى وأين قد تظهر الأزهار. يتم تطوير العديد من الأنظمة للتنبؤ بالزهور. يمكن لمعظم التنبؤ بمثل هذه المد والجزر السام فقط من ثلاثة إلى سبعة أيام.

تحذر وكالة حماية البيئة الأمريكية من أن تغير المناخ قد يؤدي إلى تفاقم المد والجزر السام. يمكن أن تشمل هذه التغييرات ارتفاع درجات حرارة المياه ، وزيادة الملوحة ، وارتفاع مستويات ثاني أكسيد الكربون في البحر.

والمد الأحمر في فلوريدا ليس الزهرة الوحيدة التي ابتليت بها مياه الولايات المتحدة. كما تظهر أنواع أخرى من المد والجزر السامة بشكل متكرر أكثر من أي وقت مضى. كما أنها تظهر في أماكن أكثر وتستمر لفترة أطول.

التهديدات السامة

يعمل العلماء على طرق للتنبؤ بتكاثر الطحالب السامة باستخدام بيانات الأقمار الصناعية والتحليلات الحاسوبية والمعرفة حول الأنواع المعنية. ألق نظرة على الكائنات المجهرية المختلفة التي تهدد مياه الولايات المتحدة.

المس أو انقر فوق الدوائر للاستكشاف.

التنفس في المد الأحمر بفلوريدا

سبب المد والجزر السام الأكثر شهرة هو Karenia brevis (Kaa-REN-ee-uh BREV-iss). هذه الطحالب الهشة وحيدة الخلية تخلق المد الأحمر. عندما تموت خلاياها أو تتضرر بسبب الأمواج ، فإنها تطلق السموم. هذه تسمى brevetoxins (BREV-eh -ox-ins).

أثناء الإزهار ، يمكن لسموم الطحالب أن تدخل الهواء. تشير تريسي فنارا إلى أن الأشخاص الذين يمشون على طول الشاطئ المصاب "قد يسعلون أو يعطسون أو يعانون من حكة في العين". إنها عالمة أبحاث في Mote Marine Laboratory &Aquarium في ساراسوتا بولاية فلوريدا. يمكن أن تكون تأثيرات المد الأحمر أسوأ بالنسبة للأشخاص الذين يعانون بالفعل من مشاكل الرئة ، مثل الربو.

في سبتمبر 2017 ، بدأت Mote في اختبار برنامج يسمى HABScope. قامت بتدريب 20 متطوعًا لأخذ عينات من المياه يوميًا في مختلف الشواطئ المتضررة من المد الأحمر. هؤلاء العلماء المواطنون وضع ثلاث قطرات من ماء البحر تحت المجهر ، ثم سجل مقطع فيديو مدته 30 ثانية للطحالب وهي تسبح حولها.

الشرح:ما هو نموذج الكمبيوتر؟

يمكن لبرنامج الكمبيوتر تحليل مقاطع الفيديو هذه لحساب عدد الطحالب في كل عينة. هذه البيانات ، جنبًا إلى جنب مع المعلومات عن الرياح والتيارات المائية ، تنتقل بعد ذلك إلى نموذج الكمبيوتر . تم إنشاؤه من قبل الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي (NOAA). يمكن لبرنامج الكمبيوتر هذا بعد ذلك توقع تهديدات المد الأحمر للتنفس خلال الأيام القليلة القادمة على كل شاطئ.

عبر خليج المكسيك ، تدير جامعة تكساس ريو غراندي فالي برنامجًا مشابهًا. إنه يسمى ريد تايد رينجرز.

عد ك. brevis خلايا في عينة ماء تستخدم لأخذ خبير ليوم كامل. يقول فنارة إن البرنامج الجديد "يتيح للمتطوع القيام بذلك في غضون خمس دقائق". "نأمل من خلال هذه البيانات في الوقت الفعلي التي نقدمها ، أن نتمكن من الحصول على توقعات أفضل وأكثر دقة".

يمكن أن تصبح المأكولات البحرية سامة

يعد خليج مين موطنًا لأنواع طحالب أخرى سيئة. الأشخاص الذين يأكلون المحار الملوث بـ الكسندريوم كاتينيلا قد يصاب (Al-ex-AN-dree-um Kaa-tuh-NEL-uh) بالشلل - بل ويموت.

الكائن أحادي الخلية يدور حوله باستخدام مجاذيفتين على شكل سوط تعرف باسم السوط . يلاحظ ريتشارد ستومبف أن أزهار هذه الطحالب "سامة بشكل لا يصدق". إنه عالم المحيطات التابع للإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي (NOAA) ومقره في سيلفر سبرينج ، ماريلاند. بين عامي 2007 و 2009 ، أ. كاتينيلا تسبب في إصابة ثمانية أشخاص في ولاية ماين بالتسمم بالشلل بالمحار. كلهم أكلوا المحار من المناطق المغلقة.

تزدهر هذه الطحالب في المياه الدافئة قبالة ولاية مين من يوليو حتى سبتمبر. سوف تستهلك أزهار الأنواع العناصر الغذائية المتاحة حتى تنفد. ثم تتكاثر الطحالب. تتكتل نسلهم ، ويشكلون أكياسًا تغرق في قاع المحيط. هناك سوف يرتاحون حتى الموسم الدافئ المقبل.

منذ حوالي 12 عامًا ، كان العلماء يجمعون عينات من قاع البحر في شهري أكتوبر ونوفمبر في حوالي 50 موقعًا متضررًا. يتم حساب الأكياس في كل عينة. بعد ذلك يتم إدخال هذه البيانات في نموذج الكمبيوتر للتنبؤ بمدى ازدهار العام المقبل ، كما يوضح ستومبف. يقود مشروع التنبؤ.

لكن فريقه لا يستطيع التنبؤ بالضبط بالمناطق الأكثر تضررًا. لذلك ، ينتج الفريق توقعات أخرى على المدى القصير. يعتمد على ظروف الرياح وتقديرات الظروف المحلية لمدة ثلاثة إلى سبعة أيام.

لا يمكن لأي من التنبؤات أن تخبرنا كيف يمكن أن يصبح الإزهار سامًا. هذا هدف دينيس ماكجليكودي. إنه عالم محيطات في معهد وودز هول لعلوم المحيطات في ماساتشوستس. "المحار هي في الأساس مراكم بيولوجية صغيرة للسم ،" كما يقول. يمكنهم التمسك بالسم لفترة طويلة بعد ذهاب الطحالب.

يعمل فريق McGillicuddy على نموذج كمبيوتر للتنبؤ بعدد الخلايا الطحلبية السامة التي قد تتعرض لها المحار خلال فصل الصيف. من المفترض أن يساعد ذلك الباحثين في معرفة المدة التي ستستغرقها تلك المحار لطرد السموم من أجسامهم. والتخلص من هذه السموم ليس سريعًا. قد يستغرق شهور - حتى سنوات.

أزهار بحيرة إيري ذات اللون الأزرق والأخضر

على مدى السنوات العديدة الماضية ، كان هناك عدو كثيف ولزج يبتلى ببحيرة إيري. إنها البكتيريا الزرقاء ، وهي نوع من الطحالب الخضراء المزرقة. يقول ستومبف إنه "مقزز". "لا توجد طريقة أخرى لوصفها."

تعيش هذه الطحالب في المياه المفتوحة لجميع الولايات الأمريكية. يعمل العلماء الآن على التنبؤ بالوقت الذي قد يتحول فيه إلى المد والجزر السام. بهذه الطريقة يمكن للمسؤولين معرفة مقدار معالجة المياه الملوثة. تنتج البكتيريا الزرقاء سمومًا تعرف باسم ميكروسيستين . هذه تنتج طفح جلدي وقيء وإسهال.

توفر إيري ، رابع أكبر بحيرة في الولايات المتحدة ، مياه الشرب لحوالي 11 مليون شخص. خلال الأشهر الأكثر دفئًا ، تستضيف هذه البحيرة أيضًا أكبر أزهار البكتيريا الزرقاء في البلاد. المجتمعات تعالج المياه التي ستُستخدم للشرب. ولكن عندما يتم التقليل من سمية الزهرة ، فقد لا تتم معالجة الماء بشكل كافٍ.

في عام 2014 ، أصيب 110 شخصًا بالمرض بعد شرب مياه غير معالجة.

ترتبط شدة الإزهار ارتباطًا مباشرًا بكمية الفوسفور التي تدخل البحيرة بعد الخروج من الحقول الزراعية. هذا المعدن هو سماد للمحاصيل (وهذه الطحالب). تدير جامعة هايدلبرغ في تيفين بولاية أوهايو برنامجًا لمراقبة النهر يقوم بأخذ عينات من المياه المتدفقة إلى بحيرة إيري. يلاحظ Stumpf أنه يقيس مستويات الفوسفور عدة مرات في اليوم. يستخدم الباحثون البيانات للتنبؤ بالإزهار الموسمي.

الشرح:قوة التسميد لـ N و P

ينتج Stumpf وغيره من الباحثين أيضًا تنبؤات قصيرة المدى لمد سام لهذه الطحالب. يعتمد على صور الأقمار الصناعية للأزهار الخضراء الزاهية مع بيانات عن مستويات الفوسفور والرياح. يمكن أن تشير هذه التوقعات إلى المكان الذي من المحتمل أن يظهر فيه الإزهار داخل البحيرة خلال الأيام القليلة المقبلة.

يمكن لبعض الأزهار أن تسمم ذكرياتك

غالبًا ما يضرب نوع آخر من المد السام الساحل الغربي لأمريكا الشمالية. أزهار من هذا pseudo-nitzschia يمكن أن تظهر (Sue-doh NIT-zhee-uh) في أي مكان من ألاسكا إلى جنوب كاليفورنيا. تفرز بعض أنواع الطحالب على شكل قضيب سمًا يعرف باسم حمض الدومويك. قد يُصاب الأشخاص الذين يتناولون الأسماك أو المحار الملوثة بالسموم بتلف دائم في الدماغ.

العَرَض الأساسي:لم يعد بإمكان الناس تكوين ذكريات قصيرة المدى. جرعات عالية من السم يمكن أن تؤدي إلى الموت. وليس البشر وحدهم في خطر. كل عام ، تعاني العشرات من الثدييات البحرية من تلف في الدماغ بعد أن تسممها الأزهار بحمض الدومويك.

تقول كلاريسا أندرسون إن اليوم "لحظة محورية حقًا" لتطوير طرق للتنبؤ بالزهور السامة. إنها عالمة محيطات في معهد سكريبس لعلوم المحيطات في لا جولا ، كاليفورنيا. وقد أمضت العقد الماضي في تطوير طريقة للتنبؤ بـ Pseudo-nitzschia’s مستويات حمض الدومويك. يجب أن تعمل هذه التوقعات في مواقع تصل إلى 1000 كيلومتر (620 ميل) قبالة سواحل أوريغون وكاليفورنيا.

تسمى التنبؤات C-HARM ، وتعتمد التنبؤات لمدة ثلاثة أيام على صور الأقمار الصناعية التي تظهر أنماط الكلوروفيل ودرجات حرارة المحيطات ومستويات ملوحة البحر. تدمج ثلاثة نماذج حاسوبية مختلفة هذه البيانات للتنبؤ بالمد والجزر السامة.

ويصدر أندرسون أيضًا نشرة شهرية. فهي تقدر احتمالية نتزشيا زائفة تظهر أزهار في مواقع مختلفة.

مع تزايد شيوع المد والجزر السامة ، أصبح من المهم للغاية التنبؤ بالشواطئ والمناطق الساحلية التي قد تتعرض للضرب. عندها فقط يمكن للمجتمعات والعمال العمل بأمان واللعب والاستمتاع بوفرة مياههم الساحلية.