Что такое красный прилив
Что такое красные приливы и почему они стали причиной катастрофы на Камчатке
Что такое красный прилив?
Красный прилив — это масштабное цветение воды, вызванное размножением водорослей из группы динофлагеллят. Одноклеточные организмы делятся в огромных масштабах и образуют заметную невооружённым глазом тёмно-красную плёнку у поверхности воды — это и есть «прилив». Его цвет зависит от пигмента, который содержится в клетках динофлагеллят, и обычно варьируется от зелёного до коричнево-красного.
Динофлагелляты называют водорослями из-за экологических особенностей: они живут в воде и фотосинтезируют. Почти 90 процентов всех динофлагеллят обитают в морях, в том числе в водах Камчатки.
Динофлагеллят Ceratium. Фото wiki.commons
Динофлагелляты живут на нашей планете 200 миллионов лет. По другим оценкам — все 600 миллионов. У них необычное генетическое устройство: если человеческие хромосомы конденсируются, то есть плотно упаковываются при делении, то у динофлагеллят хромосомы упакованы всегда. Ещё у динофлагеллят огромное количество самых разных генов — примерно в 100 раз больше, чем у человека. Все эти свойства делают их очень живучими, особенно когда дело доходит до размножения.
Почему о красных приливах заговорили в этом году
Случались ли красные приливы раньше
Динофлагелляты вызывали красные приливы на Камчатке и раньше, просто мы не обращали на них внимания, отмечает в разговоре со Strelka Mag гидробиолог и ведущий специалист Института океанологии им. П. П. Ширшова РАН Филипп Сапожников.
Он показывает отчёт Камчатского филиала ФГБНУ «ВНИРО», где учёные собрали все публикации о последних красных приливах. Некоторые заметки читаются совсем не так страшно, как звучали истории про Халактырский пляж.
«Уже стало традицией, что осенью, вслед за стремительно краснеющими листьями деревьев, в багровый цвет окрашиваются и воды Авачинской губы», — написано в релизе КамчатНИРО с поэтичным заголовком «Краски осени». Похожих заметок о красных приливах на одном только сайте нашлось как минимум пять за последние несколько лет.
Почему в этот раз красный прилив вызвал катастрофу
Множество мертвых морских животных на пляжах Камчатки. Фото: Дмитрий Шаромов / Гринпис
Не все цветения заканчиваются красным приливом, но этой осенью на Камчатке совпали несколько факторов, объясняет Сапожников:
«В этом году случился мегациклон посреди северной пацифики. Он разогнал воду и создал прижим тёплых водных масс к берегам — это опасность красного прилива номер один. Что ещё было аномально этой осенью? Очень высокие температуры. Не 4–5, а 8–10 градусов».
Посмотрев на карты, сделанные КБ Стрелка, он просит обратить внимание на саму форму Камчатки: она многое говорит о том, почему красный прилив произошёл именно в Авачинском и других заливах.
«Охотское море здесь менее прибойное, менее яростное. Если смотреть на его гидрологию. Островная гряда ограничивает течение, по сути, там — бухта в мегамасштабах».
Сапожников показывает на светящийся от хлорофилла западный берег Камчатки, о котором идёт речь, и говорит, что именно здесь спокойное течение, нагретая вода и большое количество минеральных удобрений, накопившихся к осени, стали идеальными условиями для динофлагеллят.
ПОЧЕМУ КРАСНЫЙ ПРИЛИВ ТАК ОПАСЕН
Световая микрофотография и растровая электронная микрофотография динофлагелляты Karenia selliformis. Фото: FWC Fish and Wildlife Research Institute
Известно, что частота красных приливов связана с возрастающим антропогенным загрязнением прибрежных вод. В Америке красные приливы происходят регулярно, но в некоторых штатах стали происходить чаще, чем обычно: если раньше в Техасе цветение водорослей наблюдали раз в десять лет, то сейчас красные приливы в этом штате случаются каждые три года.
Когда в море случается красный прилив, первыми гибнут морские беспозвоночные. Дальше происходит цепная реакция: рыбы съедают отравленных беспозвоночных, умирают, а за ними приходят другие животные. Этот процесс сопровождается неприятной картиной: течение непрерывно выносит мёртвых животных на берег, пока красный прилив не закончится. В прошлом году во Флориде замор воды длился 16 месяцев — всё это время водоросли отравляли воду, а пляжи Мексиканского залива не успевали чистить от мёртвой рыбы.
Эффект красных приливов не ограничивается животными. Токсины, которые выделяют водоросли, могут вызвать у человека проблемы с дыханием, особенно если у вас есть астма или аллергия. Отравляющее вещество может попасть в организм человека не только из загрязнённой воды, но и через пищевую цепь: люди едят моллюсков, а они первыми получают порцию токсинов от цветущих водорослей.
Красные приливы будут происходить и дальше. В Америке, где за цветением водорослей следят как за прогнозом погоды, их появление связывают с частым использованием удобрений в сельском хозяйстве. Свою роль играют и штормы, которые стали происходить чаще из-за выбросов парниковых газов в атмосферу.
Можно ли бороться с красными приливами
Учёные последние 70 лет пытаются понять, как бороться с красными приливами. В 1950-х годах водоросли пытались уничтожать при помощи сульфата меди и алюминия — получилось плохо: умерли не только цветущие водоросли, но и всё живое рядом с красным пятном.
Из проверенных способов остаётся только мониторинг. В США о красном приливе можно узнать онлайн — для этого используют всё те же спутниковые снимки. Учёные сходятся во мнении, что красный прилив — это практически повседневная проблема, и её проще отследить заранее и обезопасить всё вокруг, чем пытаться бороться с бесчисленным количеством цветущих токсичных водорослей.
Одним из факторов, усиливающим процесс красного прилива, является потепление океана, спровоцированное выбросами углекислого газа. Помочь сократить цветение водорослей могли бы программы устойчивого развития городов. Cегодня города являются источником более 70% от всех выбросов углекислого газа.
В России пока нет службы мониторинга, которая была бы доступна каждому человеку, но мы можем предположить, что следующий красный прилив точно не останется незамеченным, если, конечно, те самые цисты динофлагеллят всё-таки всплывут на поверхность в следующем году.
КБ Стрелка и Strelka Mag благодарят за помощь в подготовке материала:
Ведущего специалиста Института океанологии им. П. П. Ширшова РАН Филиппа Вячеславовича Сапожникова
Младшего научного сотрудника Института проблем механики им. А. Ю. Ишлинского РАН Александра Александровича Гаврикова
Ученые оценили опасность повторения «красных приливов» в России
В морях России есть риск повторения и возникновения «красных приливов» — цветения водорослей, которое, как считается, привело к массовой гибели животных на Камчатке. Об этом РБК сообщили опрошенные ученые. Однако они указали, что в северных морях таких явлений обычно не происходит.
О том, что «красный прилив» мог стать причиной гибели животных, говорил глава Минприроды Дмитрий Кобылкин. По его словам, в 2021 году будет отправлена экспедиция, которая выяснит причины возникновения «красного прилива».
Вероятность повторения такого прилива существует, если в период осеннего цветения фитопланктона вода у берегов Камчатки снова окажется теплее среднегодовой нормы и в ней при этом будет достаточно биогенных веществ — остатков отмерших организмов и продуктов жизнедеятельности живых, рассказал РБК старший научный сотрудник лаборатории экологии Института океанологии РАН Филипп Сапожников.
«Климат меняется, эпизодическое движение водных масс в Северной Пацифике теперь способно бывает вызвать непривычно высокую температуру воды в прибрежных водах Камчатки по осени, что благоприятствует развитию некоторых динофлагеллят. Температура воды коренным образом влияет на размножение населяющих ее организмов», — отметил он.
Ученый добавил, что уменьшить «красные приливы» можно очисткой сточных вод от тех удобряющих воду веществ, что способны вызвать массовое цветение динофлагеллят. При этом, по его словам, в случае Камчатки «вполне возможно, сточные воды Петропавловска-Камчатского и его пригородов не сильно и виноваты», поскольку там зона активного цветения фитопланктона, в том числе и динофитного, охватила одновременно огромную область прибрежных акваторий.
Сапожников пояснил, что исследования возможностей бурного развития водорослей-динофлагеллятов Karenia selliformis показывали, что, во-первых, этот вид больше любит воду потеплее, а во-вторых, эффективно производит нейропаралитический гимнодимин при более высокой солености. 23 октября вице-президент Российской академии наук Андрей Адрианов назвал этот вид основным виновником массовой гибели животных на Камчатке.
«Токсины вид активнее выделяет, когда вокруг тепло — градусов 20, но не 8-10, как в Камчатском варианте развития событий. Уже при 17 градусах он выделяет токсина в половину меньше, чем при 20. Моллюски и другая донная беспозвоночная фауна от него не испытывают особой грусти. Отгадка, похоже, кроется в том, что этот вид цвел южнее, уже 12 октября, ближе к Южным Курилам, а возле Халактырского пляжа цвела другая карения, вид которой мне пока неизвестен», — заметил Филипп Сапожников.
Старший преподаватель кафедры ботаники биологического факультета СПбГУ Дмитрий Гимельбрант рассказал РБК, что произошедшее в Авачинском заливе — результат естественного процесса продукции токсинов динофлагеллятами. «Поэтому вполне возможно ожидать повторения таких событий», — сказал он. Ученый отметил, что в некоторых других регионах мира подобное происходит достаточно регулярно, для Камчатки же «красные приливы» явление очень редкое. Токсичными могут быть разные группы микроскопических водорослей и цианобактерий. Их массовое развитие приводит к заметной гибели морских животных, пояснил Гимельбрант.
Подавляющее большинство — 90% — динофитовых водорослей, некоторые виды которых выделяют опасные токсины, обитают в тропических и субтропических морях, рассказала РБК доцент кафедры ботаники и физиологии растений КФУ Лилия Халиулина. Именно эти водоросли приводят к «красными приливам» — явлению, когда большая биомасса динофитов и их пигменты придают воде коричневатый или красный цвет.
«К массовому размножению любого вида водорослей приводит избыток органики в водной экосистеме. То есть «цветение» воды теми или иными видами водорослей — это следствие органического загрязнения водоемов. Если в воде имеется достаточное количество органики, которая служит пищевым ресурсом для водорослей, они будут размножаться, пока ресурс не будет исчерпан», — пояснила Халиулина.
Она добавила, что такие токсичные приливы приводят к массовому отравлению нередко со смертельным исходом у людей, вызывают гибель млекопитающих, птиц и рыб.
«В водах Татарстана часто встречаются и иногда массово размножаются до «цветения» воды пресноводные виды родов перидиниум, церациум и гимнодиниум. Однако токсических проявлений в наших водоемах обычно не наблюдается. В наших водоемах основной проблемой является «цветение» воды токсичными видами синезеленых водорослей», — отметила ученый.
Ведущий научный сотрудник лаборатории альгологии Ботанического института им. В.Л.Комарова Татьяна Михайлова рассказала РБК, что «красные приливы» уже не раз встречались в Тихом и Атлантическом океанах, а подобные случаи гибели животных происходили, например, в США.
«Эти явления характерны в более теплых регионах, в северных морях они не наблюдались. Водоросли-динофлагелляты Karenia selliformis — морские представители, в реках есть другие токсичные организмы — синезеленые, золотистые водоросли, которые приводят к цветению воды. Но там другая токсичность, и последствия будут не такими тяжелыми», — добавила Михайлова.
Заведующий кафедрой микологии и альгологии МГУ Александр Кураков отметил, что проблемы из-за токсичных водорослей иногда возникают на водохранилищах на Волге, однако в этом случае речь идет не о динофлагеллятах, а о цианобактериях, или синезеленых водорослях. «Цветение» в водохранилищах связано с цианобактериями, они тоже нейротоксичные соединения выделяют — отравление животных, рыбы, человека при купании может быть», — отметил он.
О массовой гибели морских животных в некоторых районах Камчатки стало известно в конце сентября, пострадали также и люди — серферы, которые катались в этих районах, жаловались на поражение глаз.
В Следственном комитете заявили, что в пробах почвы, воды и морских организмов не нашли следов тяжелых металлов. Как рассказали в ведомстве, утечек нефтепродуктов на судах, заходивших в Авачинский залив, не было, а признаков токсического отравления у пострадавших, которые обратились за медпомощью, не выявили. Основной версией загрязнения в СК считают цветение фитопланктона.
23 октября вице-президент Российской академии наук Андрей Адрианов заявил, что ученые признали причиной загрязнения акватории Авачинского залива деятельность токсичных водорослей. «Мы можем сказать, что массовая гибель донных гидробионтов произошла в результате воздействия токсинов комплекса видов рода Karenia, представителей динофлагеллят», — сказал он.
Академик РАН, заведующий кафедрой биоинженерии биологического факультета МГУ им. Ломоносова Михаил Кирпичников уточнил при этом, что движение крупных пятен фитопланктона ученые фиксировали в море еще на удалении от Камчатки. «Ученые… наблюдали большие пятна величиной по диаметру несколько сотен километров планктона в отдаленных районах от Камчатки. Сначала это сместилось на север, на Чукотку, а потом спустилось на юго-восточное и юго-западное побережье Камчатки», — рассказал он.
В Следственном комитете также пришли к выводу, что приоритетной версией загрязнения акватории Авачинского залива на Камчатке являются природные явления, «в том числе цветение фитопланктона».
Морской биолог — о том, чему нас должно научить ЧП на Камчатке
В начале октября на Камчатке произошла экологическая катастрофа. Множество морских животных погибли и оказались выброшенными на берег, а местные жители и серферы, тренировавшиеся на Халактырском пляже, почувствовали симптомы отравления из-за контакта с водой. С тех пор появились разнообразные версии относительно того, что могло послужить причиной бедствия, но сегодня большинство ученых сходятся в одном: виновника стоит искать прямо в океане.
Мы узнали у биолога Александра Семенова, который на днях вернулся из экспедиции на Камчатку, как цветение водорослей могло привести к таким результатам и можно ли уже оценить ущерб, нанесенный местной экосистеме, а заодно попросили его развеять несколько мифов, которыми обросло событие.
Александр Семенов,
морской биолог, подводный фотограф, начальник водолазной службы Беломорской биологической станции МГУ, руководитель проекта «Aquatilis»
Что стало причиной экологического бедствия
Вы недавно были в командировке на Камчатке. Сколько вы там пробыли? Чем занимались?
Мы там пробыли, на самом деле, совсем мало. У нас было всего два дня полноценной работы, с 11 по 13 октября. Всего нас было шестеро ученых, и, чтобы немного ускорить процесс, мы разделились на три группы. Вместе с нами также прибыли водолазы из Центра подводных исследований Русского географического общества. Я как раз руководил этой группой, так что рано утром мы вышли в море смотреть, что сейчас происходит на дне в разных точках и на разных глубинах, и собирать пробы. Группа ученых-зоологов отправилась исследовать все прибрежные зоны, до которых смогли дотянуться: бухту Спасения, Большую и Малую Лагерные бухты и Халактырский пляж. Специалист-гидролог и небольшая команда химиков пошли исследовать реки, впадающие в море на Халактырском пляже на предмет загрязнения, а также брать пробы с полигонов. Попутно мы постарались добыть все имеющиеся на тот момент отчеты и результаты анализов проб воды и грунта, ну и, конечно, пообщались немного с коллегами-учеными, которые там поработали. Можно сказать, что во многом мы приехали уже на готовое: огромный объем работы был проделан несколькими группами до нас. Проанализировав доступную информацию и посмотрев на все собственными глазами, мы выдвинули свои предположения о причинах массовой гибели морских организмов.
Еще по дороге в аэропорт мы уже примерно представляли, что это может быть, потому что с самого начала по многим признакам картина была весьма характерной именно для массового цветения водорослей. Но для того, чтобы эту теорию подтвердить наверняка, нужно проанализировать довольно приличный массив данных. Сегодня получить стопроцентные доказательства почти нереально, поскольку они остались в прошлом, в августе-сентябре этого года. Но подобраться к этой версии вплотную можно, просто исключив все остальные варианты. Мы рассматривали разные рабочие гипотезы, совершенно не исключая химических техногенных загрязнений, сейсмической активности, перемешивания глубинных слоев воды, болезней и так далее. Но проверка и имеющиеся у нас на руках анализы позволили исключить их одну за другой. Так что методом исключения у нас осталась только версия водорослей.
Только одни водоросли и все?
На мой взгляд, основной причиной гибели животных было снижение уровня кислорода, а также действие специфических токсинов, которые выделяют одноклеточные водоросли (динофлагелляты, цианобактерии, они же сине-зеленые водоросли, и диатомовые). Но токсины действуют на подводную фауну выборочно, поражая в основном позвоночных животных, а в донных беспозвоночных они, как правило, просто накапливаются, поэтому, в первую очередь, как мне кажется, это именно гипоксия в придонном слое. Причем только в прибрежной зоне, до глубин в 15–17 м, потому что глубже биотопы выглядят на порядок лучше. А вот что именно привело к массовому цветению водорослей — это следующий важный вопрос, который можно обсуждать дольше. Потому что для этого нужно сочетание нескольких факторов. Акватория большая, открытая, это океан, и для того, чтобы водоросли размножились в огромном количестве и привели к заморам (массовой гибели морских животных и рыб), нужно, чтобы совпало несколько погодных явлений. Первое — это должно быть теплое море.
Теплое море — это сколько градусов?
Помимо повышения температуры, должно быть еще отсутствие сильного ветрового перемешивания. При этом ветер и ветровые течения должны сгонять массу водорослей к берегу и держать их в прибрежной зоне. Не должно быть сильных волн, которые активно перемешивают и аэрируют воду. Дело в том, что при массовом размножении и гибели микроводорослей в прибрежной зоне возникает стратификация — разделение по глубине, когда у вас образуются слои с разным насыщением кислорода. Верхний слой — с живыми фотосинтезирующими водорослями и нижний — с мертвыми водорослями, которые разлагаются бактериями с потреблением кислорода. В результате на дне уровень кислорода снижается, животные слабеют и впоследствии погибают, их также начинают есть бактерии и уровень кислорода снижается еще больше. Если это все перемешивать, такого эффекта не будет.
Это все теория и допущения, которые мы сейчас не можем проверить, но вполне можем прикинуть, как оно было, проанализировав карту глубин и течений, подняв архив температуры воды и воздуха за месяц, посмотрев на направления и силу ветров, дувших в сентябре, и на спутниковые снимки за все тот же сентябрь. По спутниковым снимкам и динамике движения скоплений водорослей вполне можно попробовать определить те точки, которые потенциально были подвержены сильному замору живых существ, и те, которые, скорее всего, не были подвержены. Все это нужно проверять, конечно.
Я буквально пять минут назад заглянул на сайт NASA Earth Observation (интервью проходило утром 16 октября. — «РБК Стиль»), посмотрел на спутниковые снимки, регистрирующие концентрацию хлорофилла, — по ним можно судить об активности и численности водорослей. Там можно выбрать временной промежуток и в очень грубом приближении посмотреть на ситуацию. В период 21–28 сентября вдоль всего побережья Камчатки четко прослеживается значительное повышение концентрации хлорофилла. Это видно по цвету «легенды», упирающейся в крайние значения, что подтверждает массовое размножение водорослей на очень приличной дистанции — от Усть-Камчатска до мыса Лопатка. А это более 750 км побережья. Ну и дальше там все желтое даже на Курилах. То есть имеет место абсолютно явное цветение, которое зарегистрировано со спутников NASA.
К сожалению, я пока так и не добыл подробных спутниковых снимков Камчатки. Я их запросил, но, судя по всему, акватория Камчатки с военными базами и атомными подводными лодками — это не совсем то место, где вам сразу же дадут посмотреть снимки за каждый день месяца. Поэтому я нашел то, что есть в открытых источниках, например на сервисе planet.com. И хотя у них спутник довольно редко летает над Камчаткой и снимает очень разрозненные полоски, попадая то на горы, то на море, тем не менее за 20 сентября любой может посмотреть на более-менее внятный снимок над береговой линией тихоокеанского побережья Камчатки. И там также видны характерные разводы цветущих водорослей, причем именно там, где они должны быть — в прибрежной зоне. Поэтому у меня, честно, сомнений совершенно никаких нет. Многие, конечно, задаются вопросом: «Но что-то же должно было вызвать такое массовое цветение. Как же так?»
Есть в Петропавловске-Камчатском такой нюанс, как сточные воды, которые очищаются далеко не полностью и сбрасываются в акваторию. Есть мнение, что попадающая в воду органика была одним из катализаторов процесса или что это какие-нибудь удобрения попали в реки и простимулировали рост водорослей. Но если бы это было причиной, то все массовые цветения так бы и оставались в Авачинской бухте и не расползались бы на все побережье Камчатки. А у нас, тем временем, идет массовое цветение, растянувшееся на 750 км, так что никакие удобрения, попадающие в воду, не могут привести к таким масштабам.
Много ли пострадало живых организмов
А сколько случаев замора живых существ вы отмечали на протяжении 750 км?
Мы, конечно же, не смогли пройти все 750 км. Даже 10% от этого расстояния не смогли. Было зафиксировано цветение водорослей с вертолета — прямо на выходе из Авачинской бухты, неподалеку от Халактырского пляжа. То есть до 13 октября они до сих пор вполне себе размножались. Мы застали два прекрасных солнечных дня без ветра — нам очень повезло. Но и водорослям тоже, ведь это идеальная для них погода.
Я погружался под воду со своей водолазной командой, и первые три метра были коричневые и мутные, возможно из-за наличия водорослей, но это запросто может быть и опресненный слой воды, сток из какой-нибудь речки — на вид сказать сложно. Тем не менее ниже куда все прозрачнее, а сверху отчетливо видно, что вода другого цвета. Естественно, глазами микроскопические водоросли не увидеть, они на то и микроскопические, но, судя по наблюдениям с вертолета, мы погружались именно через скопления водорослей. Вода на вкус при этом была нормальная — я попробовал (без фанатизма, просто проверил).
Вывод о том, что замор в той или иной мере идет по всему побережью, мы сделали на основе, во-первых, свидетельств водолазов, которым удалось к тому моменту понырять в гораздо большем количестве точек, во-вторых, зафиксированных случаев выноса животных на далеком расстоянии друг от друга, и, в-третьих, доступных нам спутниковых снимков, по которым виден приблизительный масштаб этого явления.
А сколько всего зарегистрированных случаев?
Документально зафиксированных два: один 13 числа в Охотском море вблизи поселка Озерновский и другой, сентябрьский, после шторма — на тех снимках, которые уже облетели весь интернет (речь идет о видео, на которое обратил внимание журналист Юрий Дудь. — «РБК Стиль»). И еще уже в частном порядке люди ездили по бухтам, погружались, находили довольно приличные выносы, снимали печальные картины замора на дне. Но это вроде как не считается официальной информацией: что-то мне лично присылали, что-то я увидел в соцсетях. Я думаю, что по бухтам много где после штормов можно будет еще некоторое время находить выброшенных животных. Основной замор произошел именно в прибрежной зоне, а чуть дальше от берега и глубже 20 м жизнь продолжается. Да и на 5–15 м есть жизнь, хоть и все эти камни «облысели», погибли почти все крупные животные, особенно прикрепленные и медленно ползающие. Погибли губки, актинии, морские ежи, звезды, многие полихеты, двустворчатые моллюски и хитоны. Многие животные ослаблены и вполне могут погибнуть в ближайшее время, а могут и выжить. Сейчас эти биотопы действительно находятся в довольно печальном состоянии.
Если бы я не был морским биологом, то, наверное, вынырнул и сказал бы, что все погибло, и начал плакать горючими слезами. Но если приглядеться поближе, можно увидеть, что на камнях сидят морские козочки, растут гидроидные полипы, ползают блюдечки, ползают маленькие хитоны, то есть жизнь осталась.