初步研究表明:海洋酸化或促進(jìn)某些導(dǎo)致人類動(dòng)物生病的藻類爆發(fā)。
由瓦萊麗布朗(Valerie?Brown)撰寫
1799年在危險(xiǎn)的阿拉斯加海峽,約100位為俄美貿(mào)易公司工作的阿留申獵人,在吃完剛捕上的黑貽貝之后兩個(gè)小時(shí)內(nèi)死亡,而幸存下來的受害者也不得不得依靠鉛彈、煙草、酒精來驅(qū)趕體內(nèi)毒素。這是北美西海岸第一次有記錄的麻痹性貝類中毒(?paralytic?shellfish?poisoning)事件。
殺死阿留申人的兇手是一種天然毒物,由某種藻類產(chǎn)生,被貽貝食用后,就殘留在它的食物收集過濾器中。濾食性動(dòng)物如某些甲殼類動(dòng)物、刺棘魚等動(dòng)物也會(huì)積聚這種有毒藻類。
海洋特定的理化性質(zhì)導(dǎo)致藻類數(shù)量周期性的增加減少。廣闊的海洋上浮游生物多姿多彩,但最壞的藻類如部分硅藻、甲藻、藍(lán)藻,統(tǒng)稱為有害藻類。例如,有些硅藻分泌軟骨藻酸(domoic?acid),會(huì)導(dǎo)致嘔吐、急性腹痛、頭痛、甚至癲癇發(fā)作和記憶喪失;有些甲藻分泌蛤蚌毒素(saxitoxin),會(huì)導(dǎo)致麻木、蹣跚、呼吸衰竭等癥狀。
毒藻一般生長在那些深海、營養(yǎng)豐富的水域,像北美、南美的西海岸。而滿含肥料、磷等營養(yǎng)元素的地表水徑流卻使這一情況嚴(yán)峻,現(xiàn)在毒藻在海岸各處增加。
2012年十二月中旬,整個(gè)俄勒岡州剛剛面臨收獲的休閑貽貝場卻不得不關(guān)閉,因?yàn)樗鼈兪艿搅寺楸载愵惗舅氐奈廴尽?002年由于高濃度軟骨藻酸污染,華盛頓整個(gè)季節(jié)不得捕蟶子。不僅如此,弗羅里達(dá)州的海岸線則頻繁爆發(fā)會(huì)分泌麻痹性貝類毒素的腰鞭毛藻,而且其毒素會(huì)揮發(fā)到空氣中,導(dǎo)致嚴(yán)重的呼吸衰竭。據(jù)美國國家海洋和大氣管理局NOAA(the?National?Oceanic?and?Atmospheric?Administration)統(tǒng)計(jì):僅在美國,就此事件導(dǎo)致漁業(yè)、旅游業(yè)、公共衛(wèi)生經(jīng)濟(jì)損失,每年達(dá)8200萬。其中包括急診室出診費(fèi)等醫(yī)療費(fèi)用,缺工費(fèi),以及沙灘、海上運(yùn)動(dòng)商業(yè)減少所導(dǎo)致的投資費(fèi)用。
現(xiàn)在科學(xué)家們正在研究氣候變化是否會(huì)加劇毒藻爆發(fā)。隨著大氣中二氧化碳的增加,溫室氣體被海洋吸收,導(dǎo)致海洋酸化嚴(yán)重。最明顯的危險(xiǎn)就是,海洋生物如蛤、腹足類蝸牛等,既不能構(gòu)建鈣質(zhì)碳酸鹽外殼,且其棲息地也愈難維持。海洋酸化條件會(huì)導(dǎo)致毒藻爆發(fā),形勢嚴(yán)峻。相反的,其他海洋生物或許僅僅是適應(yīng)(海洋酸化)而不帶毒素,但是它們的數(shù)量在下降。
當(dāng)然,海洋環(huán)境中同時(shí)存在多種壓力源,科學(xué)家必須確定海洋酸化是否是決定性因素??茖W(xué)家們尚未弄清毒藻類生長率、毒素增加率和海洋條件的關(guān)系。某些藻類面對(duì)捕食者時(shí)會(huì)增加毒素;而其他藻類在食物匱乏時(shí)會(huì)將毒素便曾營養(yǎng)。舊金山州立大學(xué)的微生物生態(tài)學(xué)家威廉科赫蘭(William?Cochlan)說,還有種可能是,毒素僅僅是為硅藻、甲藻儲(chǔ)存多于營養(yǎng)物質(zhì),就像是碳、氮,而不是應(yīng)激反應(yīng)。
南加州大學(xué)的研究生艾弗里泰特(Avery?Tatters),目前在大衛(wèi)哈欽斯實(shí)驗(yàn)室(David?Hutchins’s?lab)工作,他認(rèn)為,應(yīng)當(dāng)探究營養(yǎng)控制與酸化之間的相互影響;他培養(yǎng)硅藻屬擬棱形藻(Pseudo-nitzschia),該藻在南加州水域盛行,并分泌軟骨藻酸。
泰特和他的同事設(shè)置了一組濃度不同的溶解CO2和硅酸鹽量毒藻實(shí)驗(yàn),它們需要硅酸鹽來構(gòu)建其外殼。在最近的海洋酸化討論會(huì)上,泰特報(bào)道“CO2越多,硅酸鹽越少,軟骨藻酸產(chǎn)生的越多;是科學(xué)家預(yù)計(jì)到2100年溶解CO2的兩倍”。哈欽斯實(shí)驗(yàn)室對(duì)相關(guān)藻類的早期研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)限制磷,增加CO2時(shí),其毒素量增加四倍。
然而,科赫蘭告誡道,究竟是什么觸發(fā)毒物爆發(fā)仍是“百萬懸賞”未被解決。他說“有時(shí)候,藻類生活的很好,可毒素也很多?!?/p>
水溫或許也是個(gè)影響因素。在芬蘭環(huán)境研究所(Finnish?Environment?Institute,)工作的安可科瑞莫(Anke?Kremp),在2012年1月份報(bào)道,他研究了八種有毒麻痹性貝類毒素歷山大藻屬ostenfeldii,在高酸、高溫情況下生長速度異于平常。結(jié)果表明:細(xì)胞內(nèi)的毒素并未增加,但其合成物毒素卻隨著酸度、溫度的增加而增加。
科瑞莫的研究中指出,A.ostenfeldii可以制造出危害無窮的化學(xué)物質(zhì),而且其會(huì)產(chǎn)生更多的麻痹貝類毒素,這是ostenfeldii產(chǎn)生的最毒物質(zhì)。對(duì)于波羅的海和其他受此甲藻折磨的地區(qū)而言,盡管這是個(gè)壞消息,但科瑞莫還是如實(shí)指出由于大多數(shù)的短期實(shí)驗(yàn)室研究限制,也許到下個(gè)世紀(jì)我們才能弄清毒藻的機(jī)理。
更進(jìn)一步,NOAA研究員維拉垂納(Vera?Trainer)說,盡管有些物種變得更加劇毒,但是并不直接影響人類及其他海產(chǎn)生物。不過如果這些有毒生物變少了“值得討論下”。但如果它們變得更多,更毒,“那么你就倒霉了?!?/p>
這些難題揭示了我們是多么無知。這些不同的基因遺產(chǎn),硅藻、甲藻、藍(lán)藻,會(huì)影響它們的生存。還有溫度,其他的物理因素如光,甚至宏觀上的海洋——大氣的相互作用,如厄爾尼諾?–?拉尼娜現(xiàn)象的振蕩就會(huì)影響浮游生物行為。
“這項(xiàng)工作才剛剛開始”?亥姆霍茲海洋科學(xué)研究中心(位于德國基爾)的生物海洋學(xué)教授烏爾夫里貝塞爾(Ulf?Riebesell)如是說。不過公正的說來,隨著藻類和其他海洋微生物的生存問題嚴(yán)峻,它們也督促我們解決自身的生存困境。