Когда вода «зацветает» | Ecoidea.me
Каждое лето мы сталкиваемся с тем, что в жаркий период озера и водохранилища нашей страны «зацветают». Цветение воды – это интенсивное размножение мельчайших зеленых и сине-зеленых водорослей. Это одно из последствий эвтрофикации водоемов – избыточного поступления в них соединений азота и фосфора.
Эти вещества как удобрения нужны для того, чтобы любые растения, в том числе и водоросли, размножались и росли. Они поступают в водоемы вместе со стоками с полей, сточными водами городов и деревень, и даже осаждаются из воздуха.
При избыточном удобрении микроскопических водорослей становится так много, что они полностью заполняют водную толщу, прозрачность воды резко снижается. Солнечные лучи уже не могут проникать в глубину. Растения, находящиеся на глубине, не получают свет и не вырабатывают кислород, т.к. фотосинтез не происходит.
Большинство размножившихся микроскопических водорослей относятся к сине-зеленым, они выделяют токсические вещества, опасные для всех живых организмов в воде.
Микроскопические водоросли со временем отмирают и оседают на дно, где начинается процесс разложения с использованием того же кислорода, которого на глубине и так недостаточно. Постепенно на дне водоемов образуются места, где фактически нет кислорода, растворенного в воде. А это делает жизнь животных на дне практически невозможной. Во многих случаях при гниении растительных остатков на дне в бескислородных условиях образуется сероводород, который придает придонной воде запах тухлых яиц. Этот газ крайне ядовит и, поднимаясь к поверхности, может убивать животных в толще воды.
Когда мы видим «цветущее» озеро, мы даже представить себе не можем, что у него на дне есть мертвые зоны, которые являются страшным последствием эвтрофикации.
Соединения азота и фосфора – это нитраты, нитриты, ионы аммония и фосфаты. Их формулы можно нарисовать и подписать в удобном месте на стенде: нитрат-ион NO3 ˉ, нитрит-ион NO2ˉ, ион аммония NH4+, фосфат-ион РО43-. Можно использовать их графические изображения, соответственно:
На рисунках красным обозначены атомы кислорода, синим – азота, белым – водорода, желтым – фосфора.
Откуда попадают соединения азота и фосфора в водоемы:
- Домашнее хозяйство
- Сельское хозяйство
- Городская канализация
- Промышленность
Причины эвтрофикации:
Эвтрофирование водоемов может происходить по естественным причинам в ходе изменений как в самом озере, так и на прилегающей территории. Однако в последнее время этот процесс порождает чрезмерная деятельность человека.
От эвтрофирования страдают не только большие и маленькие пресные озера (и даже стоячие участки рек) как в нашей стране, так и по всему миру, но и целые моря!
Что может сделать каждый?
- Если вы отдыхаете на берегу озера, водохранилища или реки, не мойте посуду с моющими средствами прямо в водоеме. Можно использовать натуральные средства – горчицу и соду – и делать это на берегу.
- Не стирайте белье, не мойте машины на берегу водоемов. Стиркой лучше заняться дома, а машины мыть – на специальных автомойках.
- Если вы живете в собственном доме, лучше всего установить специальные очистные сооружения, которые очищают использованную и загрязнённую воду, делая её безопасной для окружающей среды.
Ссылка на ecobox.ecoidea.by
- Старайтесь не использовать минеральные удобрения (селитра, калийная соль и др.) на своем огороде в деревне или на даче. Хороший и здоровый урожай можно получить, используя только органические удобрения (компост, навоз).
- Помните: вся вода, которую вы использовали, нуждается в очистке перед возвращением в природу. Экономьте воду, чтобы меньшее её количество необходимо было очищать.
- Используйте бесфосфатные стиральные порошки для стирки, они меньше загрязняют воду.
Что значит «вода цветет» и можно ли в такой купаться
Жители больших городов не избалованы местами для купания. Например, в Санкт-Петербурге летом 2022 года купаться можно только в одном водоеме. Поблизости от города вариантов тоже немного. Есть Финский залив, но вода в нем часто выглядит подозрительно и пахнет не очень. В народе это называется «вода цветет».
Цветет, конечно, не вода, а фитопланктон — это микроводоросли, которые живут в любой воде, соленой и пресной. В нормальных условиях эти одноклеточные очень полезны: они производят около половины всего кислорода на земле, а еще их едят разные обитатели океана, например креветки и медузы.
Микроводоросли, кроме углекислого газа, питаются в основном неорганическими веществами: нитратами, фосфатами, сульфатами. Когда этих веществ в прибрежных водах становится слишком много, микроводоросли выходят из-под контроля и заполняют собой поверхность воды. Это называется вредоносным цветением водорослей. Из-за него нарушается баланс экосистемы: рыбам и животным может не хватать солнечного света и кислорода. Кроме того, при цветении некоторые виды водорослей производят токсины, которые опасны для людей и животных.
Мария Бердиева, к.б.н., научный сотрудник Лаборатории цитологии одноклеточных организмов Института цитологии РАН:
— Конечно, водоросли не цветут как цветы. Когда говорят о «цветении воды» в водоеме, имеют в виду изменение ее цвета из-за вспышки численности водорослей. Такие вспышки могут происходить по разным причинам: повышение концентрации биогенных элементов в воде или изменение физических условий (температуры, режима течений).
Увеличение численности микроводорослей (к примеру, морских динофлагеллят) может происходить в результате их активного размножения (деления клеток) или одновременного выхода большого количества организмов из покоящегося состояния — цисты. Если концентрация их клеток в воде превышает 3000 клеток на один миллилитр — это уже можно считать началом цветения.
Не все микроводоросли токсичны, но отличить на глаз злодеев от героев не получится. Есть две распространенные группы — динофлагелляты и диатомовые водоросли. Многие из них предпочитают соленую воду и при цветении могут окрашивать ее в бурый, а некоторые даже в красный цвет — поэтому это явление называют красными приливами.
Другой тип водорослей — сине-зеленые — на самом деле не водоросли, а цианобактерии. Хоть они и бактерии, но не вызывают инфекционные заболевания, а действуют так же, как динофлагелляты и диатомеи, — вырабатывают токсины. От цветения сине-зеленых водорослей вода может стать — неожиданно — сине-зеленой. Но не обязательно, может красной или коричневой.
Цианобактерии живут в основном в пресной воде. Из-за впадения рек в морских прибрежных водах и заливах может находиться смесь соленой и пресной воды, и там хорошо себя чувствуют и некоторые виды динофлагеллят с диатомеями, и цианобактерии.
Как и все живые организмы, микроводоросли и цианобактерии время от времени умирают. Когда это происходит, они разлагаются и начинают пахнуть. С этим связан специфический аромат цветущей воды. При этом газы, которые выделяются при разложении, тоже могут быть токсичными.
Мария Бердиева:
— Не все виды способны к производству токсинов. Сейчас насчитывается около 60 видов токсичных динофлагеллят. В Балтийском море обитают такие виды (представители родов Alexandrium, Karlodinium), правда, речь идет о более западных областях — к примеру, побережьях Финляндии. Соленость воды в Финском заливе в районе Санкт-Петербурга и Ленинградской области для них недостаточна. Здесь чаще цветут цианобактерии, и среди них встречаются токсичные виды.
Скорее всего, люди сами виноваты в том, что водоросли цветут пышным цветом. Цветение более вероятно, когда в воду попадают удобрения, сточные воды и канализация. В них есть вещества, которые нравятся микроводорослям. Необязательно напрямую сливать отходы в море — они могут попасть туда самостоятельно во время сильных дождей.
Еще на процесс влияет температура воды: хотя водоем может зацвести в любое время, чаще это случается в теплое время года. Поэтому глобальное потепление, возможно, влияет на ситуацию.
Мария Бердиева:
— В настоящее время идет проект ЮНЕСКО по глобальному мониторингу опасных цветений микроводорослей, в рамках которого поддерживается база данных Harmful Algal Event Database. Данные показывают, что единого глобального тренда на увеличение частоты цветений нет. Но в отдельных регионах вспышки роста численности микроводорослей с годами происходят чаще, а некоторые опасные виды активно расселяются в новые акватории.
Это может происходить из-за перемены климата или изменения концентрации питательных веществ в воде, в том числе вследствие хозяйственной активности человека. Человек также может случайно занести какой-то новый вид в свой регион, например с балластными водами судов.
Когда микроводоросли или цианобактерии начинают быстро размножаться, это видно. Вода может менять цвет — становиться зеленой, красной, коричневой, желтой. Так могут выглядеть весь водоем или отдельные потоки в нем.
Кроме того, поверхность может быть покрыта островками водорослей, они могут выглядеть как пена, пленка, грязь или разлитая краска. Вода, которая пахнет тухлятиной, — тоже плохой признак.
Цветение может выглядеть по-разному
Предсказать цветение водорослей в конкретном месте ученым пока не удается. Но в некоторых странах разрабатывают прогнозы о том, куда может переместиться цветение, увеличится ли оно, может ли содержать токсичные организмы.
Мария Бердиева:
— Разработка методов предсказания цветений — это задача, над которой работают многие исследователи. Для этого анализируют данные об уже произошедших вспышках, чтобы понять, какие условия вызвали цветение. Кроме того, важно изучить жизненные циклы динофлагеллят: как они размножаются, какие стадии способны формировать. Прогнозы развития цветений строят по данным спутниковых снимков, анализируют пробы воды.
Чтобы бороться с цветением, тоже нужно изучать, как функционируют микроводоросли. Например, ученые выяснили, что активность динофлагеллят ингибируют сульфид меди, перманганат калия, некоторые синтетические пептиды. Из биологических способов борьбы исследуют вирусы динофлагеллят, их паразитов (в том числе бактерий) и хищников, которые могут ими питаться. Но важно понимать, что использование и химических, и биологических методов в условиях открытых экосистем может привести к очень неприятным последствиям.
Токсины, которые выделяют вредоносные водоросли при цветении, вызывают опасную реакцию в организме человека и животных. После контакта с цветущей водой у человека могут появиться такие симптомы:
- раздражение глаз;
- першение и боль в горле;
- сыпь;
- приступы астмы.
Если купания в цветущей воде почему-то не избежать, сразу после него нужно тщательно ополоснуться под душем.
Хуже купания в такой воде может быть только ее глотание. Кажется нелепым: кто же будет пить воду из озера, которое покрыто зеленой или красной пленкой? Но при купании воду часто глотают случайно, а еще она стекает в рот с волос, если окунуться или упасть в воду.
Если вода с токсинами от вредоносного цветения попадет в организм, она может вызвать:
- боль в животе;
- диарею и рвоту;
- неврологические симптомы, такие как головокружение и слабость;
- поражение печени.
Специального лечения от воздействия этих токсинов нет, но к врачу обратиться стоит, чтобы контролировать симптомы.
Животным приходится еще хуже. Собаки при купании часто заглатывают воду, а еще любят облизывать шерсть, когда вылезут. От этого они могут заболеть или умереть. Центры по контролю и профилактике заболеваний США рекомендуют владельцам собак следить за тем, чтобы животные:
- не купались в цветущей воде;
- не пили из таких водоемов;
- не ели траву на берегу;
- не ели мертвую рыбу или других животных, которые погибли в водоеме;
- не лизали шерсть после купания.
Среди домашних животных больше всего страдают собаки. Если они искупались в подозрительной воде, нужно их помыть, и чем быстрее, тем лучше.
В 2019 году в 14 штатах США 63 человека обратились к врачу с различными симптомами после контакта с цветущей водой, пострадали 367 животных. Умерли 56% заболевших животных, в основном это были морские млекопитающие, но заболели и 27 собак. Все люди выжили.
В 2011 году в Канзасе, США, провели анализ случаев обращения к врачу по поводу плохого самочувствия после контакта с цветущей водой. Всего было 25 эпизодов, из которых точно подтвердилось семь. В основном пациенты жаловались на раздражение глаз и горла, у некоторых были желудочно-кишечные проявления. Двоим мужчинам понадобилась госпитализация: у одного была высокая температура и боль в горле, у другого то же самое, а еще головная боль, слабость и боль в суставах. Оба глотали воду в зараженном озере. Их выписали через три дня поддерживающей терапии.
Авторы статьи считают, что, скорее всего, заболеваний от цветущей воды было больше. Для того чтобы обнаружить связь, врач должен сначала исключить другие возможные причины, например простудные и другие инфекционные заболевания. Он должен знать, что пациент был в контакте с водой и она была заражена. Специального анализа на токсины, которые выделяют микроводоросли и цианобактерии, пока нет. Поэтому диагноз ставят, если исключают все остальные болезни.
Купаться в цветущей воде не просто неприятно — это может быть опасно. Скорее всего, человек отделается раздражением кожи или болью в горле, а вот собака вполне может умереть.
Если человек или животное все-таки искупались в такой воде, нужно стараться ее не глотать, а после купания сразу помыться.
Что такое вредоносное цветение водорослей?
Вредоносное цветение водорослей на берегу острова Катаваба, штат Огайо, в озере Эри. Вредоносное цветение водорослей часто приводит к образованию неприятно пахнущей поверхностной пены и токсично для человека и дикой природы. (Изображение: NOAA)
Вредоносное цветение водорослей обычно проявляется в виде поверхностной пены и «цветов». Большинство из них происходит в теплых, неподвижных или медленно движущихся озерах с зеленой водой в летние и ранние осенние месяцы. Они часто встречаются в фермерских плотинах или прудах, где перемешивание происходит очень слабо, что позволяет слоям теплой воды образовываться у поверхности. Хотя многие виды водорослей могут образовывать цветки, вредоносное цветение водорослей в озерах и других пресных водах способно производить токсины, которые опасны для других организмов, включая людей и водных организмов, таких как рыбы. Вредоносные цветения водорослей формируются некоторыми типами фотосинтезирующих организмов, называемых цианобактериями или сине-зелеными водорослями.
Вредоносное цветение водорослей может быстро появиться и образовать уродливые плавающие коврики различных цветов или обесцветить воду. Цветы также могут иметь резкий неприятный запах. Хотя считается, что большинство цветов ядовиты, трудно точно предсказать, когда и даже если цветки производят токсины. Требуется несколько дней, чтобы взять образцы цветов и проверить их на токсичность, и к тому времени токсичность может измениться. Кроме того, вредное воздействие цветения может проявляться даже тогда, когда поверхностная пена не видна.
Цветения, возникающие в источниках питьевой воды, могут производить соединения, вызывающие токсичность, а также проблемы со вкусом и запахом. Токсичность может проявляться даже в питьевой воде без соединений вкуса и запаха. В зависимости от региона вредоносное цветение может быть серьезной проблемой, если питьевая вода поступает из водохранилищ или естественных озер.
Некоторые методы, используемые для контроля или удаления цветения, могут повысить токсичность воды, например, использование альгицидов. Они также могут быть вредными для других организмов, кроме цианобактерий, и, как правило, не рекомендуются. Самый эффективный метод уменьшения цветения — это широкомасштабные усилия сообщества по уменьшению содержания питательных веществ в озерах. Чаще всего это достигается за счет снижения поступления фосфора, а также азота в более ограниченных пределах. Хотя цианобактерии обнаружены в некоторых из самых старых окаменелостей и являются естественными для водной среды обитания, вредоносное цветение водорослей становится все более частым в Соединенных Штатах и во всем мире и становится все более серьезной проблемой по мере усиления эвтрофикации.
Токсины, образующиеся в результате вредоносного цветения водорослей, представляют опасность для здоровья человека. Токсины вырабатываются внутри клеток и остаются там до тех пор, пока клетки не раскроются, что может привести к непредсказуемой токсичности цветков. Процессы очистки воды иногда могут удалить цианобактерии и токсины, которые они производят, хотя иногда необходимы дополнительные шаги, потому что одни токсины удалить труднее, чем другие. Токсины также могут естественным образом разлагаться в озерах. Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) заявляет, что 100 000 клеток/мл представляют собой умеренный риск для здоровья человека, но в настоящее время в Соединенных Штатах нет стандартов для концентраций клеток или токсинов. Наиболее распространенный токсин называется микроцистины. Существует не менее 60 различных типов микроцистинов, и их токсичность может значительно различаться. Стандарт ВОЗ для микроцистина-LR в питьевой воде составляет 1,0 мкг/л, но в Соединенных Штатах нет аналогичных стандартов для воды.
Типы токсинов | Примеры | Эффекты |
Нейротоксины | Анатоксин-а, анатоксин-а(ы), сакситоксин, неосакситоксин | Поражает центральную нервную систему, вызывает судороги, паралич, дыхательную недостаточность и смерть |
Гепатотоксины | Микроцистины, нодулярины, цилиндроспермопсин | Поражает печень, вызывает кровотечение, повреждение тканей, опухоли, рак печени и смерть |
Дерматотоксины и желудочно-кишечные токсины | Аплизиатоксины, лингбиатоксин-а, липополисахаридные эндотоксины | Поражает кожу и слизистые оболочки, вызывает сыпь, респираторные заболевания, головную боль и расстройство желудка |
Цитотоксины | Цилиндроспермопсин | Поражает печень и другие органы; вызывает потерю хромосом, разрыв цепи ДНК и повреждение органов |
Воздействие цианобактерий и цианобактериальных токсинов может происходить из следующих источников:
- Питьевая вода, содержащая вредные клетки цветения водорослей
- Питьевая неочищенная вода
- Участие в развлекательных мероприятиях, таких как плавание в воде во время цветения
- Вдыхание аэрозолей цианобактерий или токсинов, таких как брызги от водных лыж и лодок
- Использование загрязненной воды для полива газонов или полей для гольфа
- Потребление цианобактериальных добавок, содержащих микроцистины
- Диализ (это произошло только в Бразилии)
Снижение рекреационного использования и эстетической ценности воды из-за токсичности, скоплений водорослей и запаха, когда клетки начинают отмирать, — это лишь некоторые из проблем, связанных с вредоносным цветением водорослей. Вредоносное цветение водорослей может придать питьевой воде вкус, запах или токсичные соединения. Токсины, образующиеся во время цветения, являются возможными канцерогенами для человека, и текущие исследования изучают связь между некоторыми цианобактериальными токсинами и неврологическими заболеваниями, такими как болезнь Лу Герига. В США была зарегистрирована только одна смерть человека, возможно, связанная с рекреационным воздействием микроцистинов, хотя есть несколько случаев желудочно-кишечного расстройства, раздражения кожи и тошноты
Эта хроническая токсичность вызывает серьезную озабоченность у сообществ, потребляющих питьевую воду с цианотоксинами в малых дозах в течение всей жизни.
Известно, что вредоносное цветение водорослей убивает водоплавающих птиц и домашний скот, а собаки умирают после поедания колтунов цианобактерий или облизывания их меха после купания в водах, зараженных цветением. В некоторых случаях люди также умирали после воздействия вредоносного цветения водорослей.
Вредоносное цветение водорослей негативно влияет на пищевую цепь, уменьшая количество питательного съедобного фитопланктона, необходимого для выживания зоопланктона и других основных потребителей. Затем эти организмы могут голодать, что приводит к уменьшению количества пищи для потребителей более высокого порядка, таких как рыба. Вредоносное цветение водорослей может блокировать солнечный свет от фитопланктона под поверхностью воды, что приводит к снижению уровня пищи и кислорода. Когда вредоносные цветки водорослей начинают разрушаться и умирать, они могут снизить уровень растворенного кислорода, что может быть смертельным для других водных организмов и вызывать гибель рыб. Низкий уровень растворенного кислорода может быть усугублен пасмурными днями и более высокими температурами.
Источники:
- Вредоносное цветение водорослей. Центры по контролю и профилактике заболеваний. 2022. Получено в Интернете по адресу: https://www.cdc.gov/habs/environment.html .
- Бакер и др. 2008. Рекреационное воздействие низких концентраций микроцистинов во время цветения водорослей в небольшом озере. Мар Наркотики. 6(2) 389-406.
- Кармайкл 1997. Цианотоксины. В: Достижения в ботанических исследованиях, том 27. Дж.А. Кэллоу. ISBN 0-12-005927-4
- Бресси, Дж. Д. и др. 2022. Вредоносное цветение водорослей в озере Эри – Бюллетень HAB. НОАА. Получено в Интернете по адресу: https://www.glerl.noaa.gov/res/projects/lake_erie_hab/lake_erie_hab.html
- Национальное управление океанографии и атмосферы. Прогноз цветения вредных водорослей на озере Эри. 2022. Получено в Интернете по адресу: https://coastalscience.
noaa.gov/research/stressor-impacts-mitigation/hab-forecasts/lake-erie/
.
Великие озера: вредоносное цветение водорослей
Цветение цианобактерий (сине-зеленых водорослей) часто происходит в Великих озерах, особенно в озерах Эри, Грин-Бей и Сагино-Бей. Это цветение может привести к гибели рыбы и обесцвечиванию воды или появлению неприятного запаха, что отрицательно скажется на здоровье человека и экосистемы. NOAA предоставляет прогнозы цветения цианобактерий на озере Эри с июля по октябрь. Цветение некоторых цианобактерий может быстро расти и выделять токсины, наносящие вред животным и людям, поэтому ученые описывают их как вредоносное цветение водорослей (ВЦВ).
Ресурсы NOAA
Прогноз цветения вредных водорослей на озере Эри
Бюллетени NOAA о цветении вредных водорослей выпускаются два раза в неделю во время цветения сине-зеленых водорослей в озере Эри.
Система мониторинга вредоносного цветения водорослей: изображения в режиме, близком к реальному времени
Национальные центры изучения прибрежных океанов NOAA разработали этот сайт для регулярной доставки продуктов в режиме, близком к реальному времени, для использования при обнаружении, мониторинге и количественной оценке цветения водорослей в прибрежных и озерных районах США Это приложение предоставляет набор продуктов для обнаружения цветения в виде географических изображений.
Вредоносное цветение водорослей и гипоксия Великих озер
Ресурсы HAB и гипоксии, прогнозы и мониторинг качества воды из Лаборатории экологических исследований Великих озер NOAA.
Часто задаваемые вопросы
Часто задаваемые вопросы о вредоносном цветении водорослей и цветении сине-зеленых водорослей в Великих озерах.
Мичиганский морской грант: Вредоносное цветение водорослей
Мичиганский морской грант Проекты, новости, продукты, данные и общая информация, связанные с вредоносным цветением водорослей.
Нью-Йоркский морской грант: Вредоносное цветение водорослей
Нью-Йоркский морской грант Проекты, новости, продукты, данные и общая информация, связанные с вредоносным цветением водорослей.
Морской грант Огайо: Вредоносное цветение водорослей
Огайо Морской грант Проекты, новости, продукты, данные и общая информация, связанные с вредоносным цветением водорослей.
Премия NCCOS и IOOS в размере 11,6 млн долларов США за исследование вредоносного цветения водорослей
NCCOS и IOOS при НОАА объявили о финансировании 17 новых исследовательских проектов по всей стране, чтобы лучше понять и предсказать вредоносное цветение водорослей (ВЦВ) и улучшить нашу коллективную реакцию на них. Награды на общую сумму 11,6 млн долларов предназначены для финансирования 12 новых проектов по всей стране в рамках программ NOAA PCMHAB, ECOHAB, MERHAB и OTT, а также пяти пилотных проектов для шести региональных ассоциаций IOOS.
Illinois Resources
Вредоносное цветение водорослей
Ресурсы HAB Департамента общественного здравоохранения штата Иллинойс.
Сине-зеленые водоросли и вредоносное цветение водорослей
Ресурсы Агентства по охране окружающей среды штата Иллинойс.
Ресурсы штата Индиана
Вредные цветения водорослей
Общая информация, места тестирования и другие ресурсы Департамента здравоохранения штата Индиана.
Ресурсы Мичигана
Ресурсы цветения вредных водорослей
Ресурсы HAB от Департамента качества окружающей среды штата Мичиган.
Minnesota Resources
Сине-зеленые водоросли и вредоносное цветение водорослей
Часто задаваемые вопросы и медицинская информация от Управления по контролю за загрязнением штата Миннесота.