气候变化或导致毒藻爆发?

初步研究表明:海洋酸化或促进某些导致人类动物生病的藻类爆发。

由瓦莱丽布朗(Valerie Brown)撰写

1799年在危险的阿拉斯加海峡,约100位为俄美贸易公司工作的阿留申猎人,在吃完刚捕上的黑贻贝之后两个小时内死亡,而幸存下来的受害者也不得不得依靠铅弹、烟草、酒精来驱赶体内毒素。这是北美西海岸第一次有记录的麻痹性贝类中毒( paralytic shellfish poisoning)事件。

杀死阿留申人的凶手是一种天然毒物,由某种藻类产生,被贻贝食用后,就残留在它的食物收集过滤器中。滤食性动物如某些甲壳类动物、刺棘鱼等动物也会积聚这种有毒藻类。

海洋特定的理化性质导致藻类数量周期性的增加减少。广阔的海洋上浮游生物多姿多彩,但最坏的藻类如部分硅藻、甲藻、蓝藻,统称为有害藻类。例如,有些硅藻分泌软骨藻酸(domoic acid),会导致呕吐、急性腹痛、头痛、甚至癫痫发作和记忆丧失;有些甲藻分泌蛤蚌毒素(saxitoxin),会导致麻木、蹒跚、呼吸衰竭等症状。

毒藻一般生长在那些深海、营养丰富的水域,像北美、南美的西海岸。而满含肥料、磷等营养元素的地表水径流却使这一情况严峻,现在毒藻在海岸各处增加。

2012年十二月中旬,整个俄勒冈州刚刚面临收获的休闲贻贝场却不得不关闭,因为它们受到了麻痹贝类毒素的污染。2002年由于高浓度软骨藻酸污染,华盛顿整个季节不得捕蛏子。不仅如此,弗罗里达州的海岸线则频繁爆发会分泌麻痹性贝类毒素的腰鞭毛藻,而且其毒素会挥发到空气中,导致严重的呼吸衰竭。据美国国家海洋和大气管理局NOAA(the National Oceanic and Atmospheric Administration)统计:仅在美国,就此事件导致渔业、旅游业、公共卫生经济损失,每年达8200万。其中包括急诊室出诊费等医疗费用,缺工费,以及沙滩、海上运动商业减少所导致的投资费用。

现在科学家们正在研究气候变化是否会加剧毒藻爆发。随着大气中二氧化碳的增加,温室气体被海洋吸收,导致海洋酸化严重。最明显的危险就是,海洋生物如蛤、腹足类蜗牛等,既不能构建钙质碳酸盐外壳,且其栖息地也愈难维持。海洋酸化条件会导致毒藻爆发,形势严峻。相反的,其他海洋生物或许仅仅是适应(海洋酸化)而不带毒素,但是它们的数量在下降。

当然,海洋环境中同时存在多种压力源,科学家必须确定海洋酸化是否是决定性因素。科学家们尚未弄清毒藻类生长率、毒素增加率和海洋条件的关系。某些藻类面对捕食者时会增加毒素;而其他藻类在食物匮乏时会将毒素便曾营养。旧金山州立大学的微生物生态学家威廉科赫兰(William Cochlan)说,还有种可能是,毒素仅仅是为硅藻、甲藻储存多于营养物质,就像是碳、氮,而不是应激反应。

南加州大学的研究生艾弗里泰特(Avery Tatters),目前在大卫哈钦斯实验室(David Hutchins’s lab)工作,他认为,应当探究营养控制与酸化之间的相互影响;他培养硅藻属拟棱形藻(Pseudo-nitzschia),该藻在南加州水域盛行,并分泌软骨藻酸。

泰特和他的同事设置了一组浓度不同的溶解CO2和硅酸盐量毒藻实验,它们需要硅酸盐来构建其外壳。在最近的海洋酸化讨论会上,泰特报道“CO2越多,硅酸盐越少,软骨藻酸产生的越多;是科学家预计到2100年溶解CO2的两倍”。哈钦斯实验室对相关藻类的早期研究发现当限制磷,增加CO2时,其毒素量增加四倍。

然而,科赫兰告诫道,究竟是什么触发毒物爆发仍是“百万悬赏”未被解决。他说“有时候,藻类生活的很好,可毒素也很多。”

水温或许也是个影响因素。在芬兰环境研究所(Finnish Environment Institute,)工作的安可科瑞莫(Anke Kremp),在2012年1月份报道,他研究了八种有毒麻痹性贝类毒素历山大藻属ostenfeldii,在高酸、高温情况下生长速度异于平常。结果表明:细胞内的毒素并未增加,但其合成物毒素却随着酸度、温度的增加而增加。

科瑞莫的研究中指出,A.ostenfeldii可以制造出危害无穷的化学物质,而且其会产生更多的麻痹贝类毒素,这是ostenfeldii产生的最毒物质。对于波罗的海和其他受此甲藻折磨的地区而言,尽管这是个坏消息,但科瑞莫还是如实指出由于大多数的短期实验室研究限制,也许到下个世纪我们才能弄清毒藻的机理。

更进一步,NOAA研究员维拉垂纳(Vera Trainer)说,尽管有些物种变得更加剧毒,但是并不直接影响人类及其他海产生物。不过如果这些有毒生物变少了“值得讨论下”。但如果它们变得更多,更毒,“那么你就倒霉了。”

这些难题揭示了我们是多么无知。这些不同的基因遗产,硅藻、甲藻、蓝藻,会影响它们的生存。还有温度,其他的物理因素如光,甚至宏观上的海洋——大气的相互作用,如厄尔尼诺 – 拉尼娜现象的振荡就会影响浮游生物行为。

“这项工作才刚刚开始” 亥姆霍兹海洋科学研究中心(位于德国基尔)的生物海洋学教授乌尔夫里贝塞尔(Ulf Riebesell)如是说。不过公正的说来,随着藻类和其他海洋微生物的生存问题严峻,它们也督促我们解决自身的生存困境。

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