海面上出现巨型的绿色旋涡，千万别靠近，小心被毒死
2018年7月中旬，美国航空航天局（NASA）的陆地卫星8号（Landsat 8）经过芬兰湾（波罗的海的最东端）时，其携带的陆地成像仪（Operational Land Imager，OLI）在海面拍摄到一个巨大的翠绿色螺旋形状。
在暗绿色的海面上，直径近40千米的绿色大螺旋蜿蜒盘旋，翠绿的条纹勾勒着它的轮廓，看上去就像一朵盛放的巨型绿色之花，隐隐然透露着诡异的氛围。对此，海洋学家会告诉你，这种直觉没有错，这个诡异的螺旋其实是一片巨大的死亡区，一旦有海洋生物进入这片海水区域，恐将有去无回，很快死去。
据这一时期芬兰环境研究所（Finnish Environment Institute）监测获得的信息，这个大螺旋其实是一片蓝细菌（cyanobacteria，也被称为蓝绿藻）和硅藻，它们几乎充满了整个芬兰湾，在洋流和风的双重作用下，流动形成了颇有艺术感的形状。
“这是十年来都没有过的情况，”芬兰环境研究所的高级研究员Seppo Knuutila描述道。他表示，这次藻类的暴发和2016年来自波罗的海深海盆地的高浓度磷有关。而磷正是致使藻类大规模繁殖的关键营养元素。
这些海面上的浮游生物对生存的要求并不高，只要有丰富的溶解营养物质、充足的夏日阳光和季节性温暖的海水，它们就可以在世界上几乎任何它们可以生活的地方大量繁殖。这也是为何在2022年和2023年夏季，芬兰湾再次出现了这样巨大的翠绿色藻华漩涡，且范围扩大到了波罗的海的其他区域。
Landsat 8拍下的2022年8月芬兰湾水华暴发的场景，在巨大的蓝细菌水华中，船只只是一个小点。图片来源：NASA Earth Observatory/Landsat
在海洋中下毒
多数蓝细菌和硅藻都是单细胞生物，依靠光合作用将吸收到的二氧化碳转化为有机物，并释放出氧气。它们是海洋生物链的基础，也为大气提供了大部分的氧气。有关蓝细菌最早的化石记录可追溯到21亿年前，而据推测早在35亿年前，它们就开始在地球制造了氧气了，也由此塑造了地球的生态环境和丰富的生命多样性。
不过，科学家在数千种蓝藻和数万种硅藻中发现，二者均有一定比例的藻类（可能有数百种）会产生毒素。据美国环境保护局（EPA）的数据，蓝藻产生的常见毒素有9种。其中微囊藻毒素（Microcystins）和柱孢藻毒素（Cylindrospermopsin）都具有肝肾毒性，而还有不少毒素例如鱼腥藻毒素a（Anatoxin-a）具有神经毒性，会导致神经系统不适，严重情况下会引起死亡。此外，还有一些毒素会刺激人类的呼吸系统。
硅藻产生的毒素主要为多莫酸（Domoic Acid，也称为软骨藻酸）。海洋中的甲壳类动物、鱼类和贝类对多莫酸有较高的忍耐力，体内可以积累较高水平的多莫酸。不过，人类一旦食用这些受污染的海产，就可能出现胃肠炎症状和神经系统症状，例如头晕、运动无力或癫痫发作等。
除了这些藻类有毒之外，导致很多国家沿海地区出现“赤潮”的短凯伦藻（Karenia brevis，一种甲藻）也能产生一种名为双鞭甲藻毒素的化合物。这种毒素像多莫酸一样，会从贝类进入人或鸟类体内，造成神经毒性贝类中毒（NSP），而其带来的连锁反应是这些国家沿海野生贝类产业链的崩溃。
在这些有毒水华暴发的温暖季节，很多管理机构都会警告人们：除了不食用受污染的野生贝类等海产品外，也不要冒险进入被水华污染的水域，因为它们可能会导致皮肤和眼睛刺激；此外，还应避免使用被藻类污染的水源。
图片来源：Pixabay
不过即便是一些无毒的藻类大量繁殖，也会造成比较严重的生态问题。例如，美国科德角湾某些年份会暴发的棕囊藻（Phaeocystis）。这种藻类暴发正在威胁有严重灭绝风险的北大西洋露脊鲸的生存。北大西洋露脊鲸会前往科德角湾觅食名为桡足类的浮游动物，但大量的水华阻碍它们，让它们难以找到食物。除此之外，这些藻类还会覆盖海草床和珊瑚礁，影响很多幼年鱼类的生存。
死亡区
除了这些历时较长的危害之外，藻类疯狂繁殖带来的直接伤害是造成水体严重缺氧。在2018年拍摄的芬兰湾照片中，相关人员发现由蓝细菌和硅藻聚集成跨越数百千米、密不透风的粘稠团状物，覆盖了约70 000平方千米的海洋区域——形成一个巨大的、严重缺氧的死亡区。
当这些藻类死亡，它们会往海洋深处沉降，海底的海洋细菌会消耗氧气，将它们完全分解。随着无数的蓝细菌达到海底，海洋下方的氧气就会被消耗，逐渐缺氧。一般来说，海水底部的缺氧水和表层的富氧水充分混合，就能缓解缺氧情况。但在夏季，温暖的表层水和较冷的底层水会出现分层，而河口和海湾等区域海水的分层会更加明显。这也导致垂直方向上的海水很少交换，导致海洋底部出现缺氧“死区”。氧气的迅速耗竭会切断海洋动物的逃生之路，限制虾群等生物的洄游行为。
图片来源：Pixabay
而比波罗的海缺氧情况更危急的是，仅通过狭窄的博斯普鲁斯海峡与地中海相连的黑海。黑海是世界上唯一的双层海，表层水和深层水很少交换。据悉，其海面下220米以下的水层中几乎没有氧气，而这里的厌氧菌会将海水中的硫酸盐分解成硫化氢，制造一片充满黑色海水、广袤和沉寂的死亡区。20世纪中期，黑海的表层水中还有一些鱼类大量繁殖，但随着河水带来的工业污染流入黑海，水华大范围暴发，鱼类也大量减少，而海底也越发缺氧。
海洋升温
近年来，随着全球升温，全球水华的暴发或会更加频繁。据一项由南方科技大学在2023年发表于《自然》（Nature）的研究，从2003年到2020年，全球153个沿海国家中有126个国家发生了藻类暴发，而藻类暴发的地理范围（+13.2%）和频率（+59.2%）都显著增加。研究人员表示，这一期间，海表面温度上升对水华暴发具有促进作用。
图片来源：Pixabay
而据BBC消息，欧盟哥白尼气候服务局公布的数据显示，自2023年3月以来，全球海洋的平均表面温度开始偏离正常值，并在8月达到了历史新高，而在今年2月和3月，海面平均日气温更是达到了21.09℃。虽然有一些海洋区域的升温可以用厄尔尼诺现象（从去年6月开始并于12月进入衰退期）来解释，但仍有一些海洋区域升温背后的原因需要进一步的探索。
今年3月，一篇发表于《自然·气候变化》（Nature Climate Change）的论文探究了人为原因对海洋表面温度的影响。研究显示，人类产生的气溶胶以及对臭氧层的影响，可能对海洋的表面温度产生了小但明显的影响。这也凸显了在全球变暖、陆地升温的大背景下，人类造成的其他影响也不容忽视。而随着不断上升的气温，今年海面上的绿色之花或将开得愈盛。
参考链接：
https://www.epa.gov/habs/common-toxins-produced-cyanobacteria-dinoflagellates-and-diatoms#common1
https://yle.fi/a/3-10305404
https://spaceref.com/earth/earth-from-space-blooms-in-the-gulf-of-finland/
https://www.nature.com/articles/s41558-024-01958-8
https://www.bbc.com/news/science-environment-68921215
https://www.whoi.edu/oceanus/feature/red-tides-and-dead-zones/
https://earthobservatory.nasa.gov/images/150197/greening-the-gulf-of-finland
半年特惠（2024年第7~12月新刊）
6期杂志+随机赠送1期2024年上半年杂志=120元
微信扫码关注该文公众号作者