Код красный: распространение токсичных микроводорослей в Приморье
Мониторинг цветения воды в Амурском заливе с помощью данных дистанционного зондирования Земли
Темы
- Токсичные микроводоросли
- Опасность для животных и человека
- Необходимость наблюдений
- Мониторинг цветения
Токсичные микроводоросли
В середине июля 2022 года у побережья Владивостока, в Амурском заливе, была зафиксирована наибольшая за последние 30 лет концентрация микроводорослей – продуцентов токсинов. Пробы воды показывают высокие содержания Noctiluca scintillans, Dinophysis acuminata, Dinophysis forthii, Heterosigma akashiwo, Microcystis aeruginosa.
Подобные явления периодически происходят по всему миру и называются красными приливами. Не все из них вызывают изменение цвета воды: текущее цветение не окрашено. Разрастание водорослей происходит в солнечную маловетреную погоду.
Красные приливы никак не связаны с лунными приливами: их возникновение обусловлено сильным прогреванием водных масс, миграцией водорослей с течениями, а также коммунальными и поверхностными стоками, в которых содержится много органических веществ, особенно азота и фосфора – это идеальная питательная среда для водорослей и растений. Сильные дожди, прошедшие в районах с развитым сельским хозяйством, вымывают удобрения и частички почвы, которые переносятся реками и становятся питательной средой в водоемах за десятки и сотни километров от полей.
В последние годы увеличились интенсивность и продолжительность красных приливов, а также разнообразие микроводорослей, которые их вызывают. Это объясняют изменением климата и антропогенной деятельностью.
Наиболее известные красные приливы
- Аляска, 2013 г.
- Флорида, 2017-2018 гг.
- Камчатка, 2020 г.
- Мексиканский залив, 2021 г.
Опасность для животных и человека
Бактерии, живущие в водорослях, выделяют токсин микроцистин, влияющий на нервную систему. Токсин накапливается в моллюсках и рыбах, и в зависимости от количества вызывает гибель организмов экосистемы. Ухудшению местообитаний также способствует снижение содержания кислорода в воде из-за массового разрастания водорослей.
Употребление зараженных морепродуктов может привести к кишечному расстройству, мышечной слабости, проблемам с дыханием, глазами и кожей. Купание в зараженной воде нежелательно.
После прохождения цветения морские организмы самоочищаются от токсинов в течение нескольких недель.
Необходимость наблюдений
Красные приливы губительны для марикультуры и вызывают необходимость строгого контроля всей вылавливаемой в зараженной акватории продукции. Предотвратить или ликвидировать цветение без вреда для экосистемы невозможно, а забор проб требует значительных финансовых вложений, поэтому необходим постоянный мониторинг состояния прибрежных акваторий. В локальном масштабе такие исследования проводят отдельные хозяйства, однако для фиксации площадных явлений точечных измерений недостаточно. Данные о состоянии воды также важны для регионов с развитым пляжным туризмом.
Мониторинг красных приливов по всему миру проводится при помощи анализа снимков из космоса. Специалисты АО «Терра Тех», дочерней компании АО «Российские космические системы» (РКС, входит в Госкорпорацию «Роскосмос»), использовали данные спутниковой съемки чтобы показать динамику разрастания водорослей.
Мониторинг цветения
Для мониторинга цветения воды использованы снимки Канопус-В разрешением 10,5 м/пикс, Sentinel-2 разрешением 10 м/пикс, Landsat 8 разрешением 30 м/пикс. Для более точного дешифрирования водорослей и подсчета ареалов их распространения использованы мультиспектральные классификации и вычисление специализированных спектральных коэффициентов.
Концентрация водорослей автоматически классифицирована по космическим снимкам на три группы: фоновые значения, низкая концентрация и высокая концентрация. Розовая рябь на некоторых снимках – это переотражение солнечного света из-за волнения.
По снимку Канопус-В в начале апреля зафиксированы минимальные площади цветения: высокая концентрация водорослей отмечена на 34,5 км2, низкая – на 177,2 км2.
9 мая высокие концентрации водорослей определены только на хорошо прогреваемом мелководье у побережья, и занимают площадь 70,4 км2. Начинается распространение цветения в Амурский залив: водоросли покрывают 86,1 км2 акватории.
19 мая наблюдается значительное увеличение ареалов распространения цветения. Наибольшие концентрации водорослей по-прежнему находятся у побережий и занимают 69,3 км2. Часть водорослей значительно распространилась по заливу в связи с прогревом воды: в низкой концентрации они наблюдаются на площади 180,5 км2.
К 7 июня заметны значительно большие площади распространения водорослей в высокой концентрации: 144,9 км2, что обусловлено дальнейшим прогреванием водных масс. Интенсивное цветение и ветровой нагон к берегу привели к сокращению ареала распространения водорослей в низкой концентрации: 64 км2.
В августе температуры воды на различных глубинах достигают своих максимальных значений. Так произошло и в этом году: продолжительный жаркий период привел к значительному разрастанию водорослей, хотя их видовой состав изменился: стало меньше продуцентов токсинов, и обстановку больше нельзя считать напряженной. 141,68 км2 хорошо прогретых мелководий по-прежнему занят водорослями в высокой концентрации, при этом окружающий их ареал водорослей в низкой концентрации расширился с 64 км2 7.06.2022 г. до 179,86 км2.
Заключение
Для нужд рыбного хозяйства важно проводить мониторинг акваторий. Спутниковая съемка позволяет оценить распространение и площадное распределение примесей, определить концентрацию водорослей и речного стока, что дополняет данные апробирования воды и помогает составлять прогнозы для рыболовства и туризма.