Азот из загрязнений и природных источников вызывает рост токсичных водорослей, как показало исследование

Исследование, опубликованное в Journal of Phycology, показало, что азот в океанских водах стимулирует рост двух крошечных, но токсичных видов фитопланктона, вредных для морской жизни и здоровья человека. Ученые из Университета штата Калифорния в Сан-Франциско установили, что поступление азота в океан — как через естественные процессы, так и через загрязнение — усиливает рост и токсичность диатомовых водорослей рода Pseudo-nitzschia, способных вызывать у человека амнезийное отравление моллюсками.

Эти диатомеи, часто встречающиеся у западного побережья Северной Америки, производят сильный токсин — домоевую кислоту. При быстром разрастании в массивные цветения высокие концентрации этого токсина, накапливающегося в моллюсках, представляют риск для здоровья человека, а также вызывают гибель и болезни морских млекопитающих и морских птиц, питающихся рыбой, которая потребляет планктон.

«Независимо от источника, азот оказывает мощное влияние на рост фитопланктона, который является основой морской пищевой сети, независимо от того, токсичен он или нет», — отметил Уильям Кохлан, старший научный сотрудник Центра экологических исследований Ромберга-Тибьюрона. — Ученым и регулирующим органам необходимо осознавать последствия попадания в море как природного, так и загрязняющего азота».

Азот естественным образом появляется в морских водах из-за прибрежного апвеллинга, который поднимает богатые питательными веществами глубинные воды, содержащие нитрат (наиболее стабильную форму азота). Загрязнение, включая сельскохозяйственные стоки с удобрениями и сточные воды, также добавляет в океан азот, в форме аммония и мочевины, но в большинстве регионов эти типы азота присутствуют в относительно низких концентрациях.

Лабораторные исследования показали, что естественные и антропогенные формы азота в равной степени поддерживают рост вредоносных водорослей Pseudo-nitzschia и выработку домоевой кислоты, однако во всех случаях именно природная форма азота (нитрат) приводила к образованию наиболее токсичных клеток. Также было обнаружено, что эти мелкие диатомеи становились особенно токсичными при низком уровне освещенности — условии, которое обычно замедляет рост фитопланктона. Вид P. cuspidata продемонстрировал до 50-кратное увеличение токсичности при низком свете по сравнению с условиями, обычно благоприятными для роста.

«Наши результаты показывают, что причиной роста этих специфических вредоносных цветений у побережья Северной Америки от Британской Колумбии до Калифорнии могут быть совершенно естественные причины», — заявил Кохлан. Такие токсичные цветения могут в значительной степени поддерживаться естественным апвеллингом азота. Однако ученый предупреждает, что когда режим апвеллинга ослабевает, азот из загрязнений может играть важную роль в поддержании «посевной популяции» вредоносных водорослей, которая сохраняется до возобновления апвеллинга и нового роста цветения.

«Это первое физиологическое исследование, рассматривающее условия окружающей среды, которые способствуют как росту, так и токсичности этих мелких диатомей», — сказал Кохлан. — Полученные данные могут пролить свет на то, почему эти микроорганизмы производят мощный нейротоксин и какова экологическая выгода для фитопланктона от его производства».