Nya verktyg syftar till att bättre förutsäga blomningar av giftiga alger

Förklarare: Vad är en datormodell?

Ett datorprogram kan analysera dessa videor för att räkna algerna i varje prov. Dessa data, tillsammans med information om vindar och vattenströmmar, går sedan in i en datormodell. Det skapades av National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA). Detta datorprogram kan sedan förutsäga rödvågshot mot andning under de närmaste dagarna på varje strand.

Tvärs över Mexikanska golfen driver University of Texas Rio Grande Valley ett liknande program. Den heter Red Tide Rangers.

Räkna K. brevis celler i ett vattenprov används för att ta en expert en hel dag. Det nya programmet “låter en volontär göra detta inom fem minuter”, säger Fanara. “Förhoppningsvis med denna realtidsdata som vi tillhandahåller kan vi få bättre och mer exakta” prognoser.

Fisk och skaldjur kan bli giftiga

Mainebukten är hem för en annan otäck algart. Människor som äter skaldjur besmittade med detta Alexandrium catenella (Al-ex-AN-dree-um Kaa-tuh-NEL-uh) kan bli förlamad — till och med dö.

Den encelliga organismen paddlar runt med två piskformade “åror” kända som flagella

. Blomningar av denna alg är “otroligt giftiga”, konstaterar Richard Stumpf. Han är NOAA-oceanograf baserad i Silver Spring, Md. Mellan 2007 och 2009,

A. catenella lämnade åtta personer i Maine med paralytisk skaldjursförgiftning. Alla hade ätit skaldjur från stängda områden.

Dan Wagner

Dessa alger frodas i det varma vattnet utanför Maine från juli till september. Blomningar av arten kommer att konsumera tillgängliga näringsämnen tills de tar slut. Sedan förökar sig algerna. Deras avkomma klumpar sig och bildar cystor som sjunker till havsbotten. Där ska de vila till nästa varma säsong.

I cirka 12 år har forskare samlat in havsbottenprover varje oktober och november på ett 50-tal drabbade platser. Cystorna i varje prov räknas. Dessa data går sedan in i en datormodell för att förutsäga hur stor nästa års blomning kan bli, förklarar Stumpf. Han leder prognosprojektet.

Men hans team kan inte förutsäga exakt vilka områden som kommer att påverkas mest. För det tar teamet fram en annan, kortsiktig prognos. Den förlitar sig på vindförhållanden och uppskattningar av lokala förhållanden för tre till sju dagar ut.

Ingen av prognoserna kan säga hur giftig en blomning kan bli. Det är ett mål för Dennis McGillicuddy. Han är oceanograf vid Woods Hole Oceanographic Institution i Massachusetts. “Skaldjur är i grunden små bioackumulatorer av toxinet”, säger han. De kan hålla kvar giftet långt efter att algerna är borta.

McGillicuddys team arbetar på en datormodell för att förutsäga hur många giftiga algceller skaldjur kan utsättas för under en sommar. Det borde hjälpa forskarna att ta reda på hur lång tid det kommer att ta dessa skaldjur att spola ut gifterna från deras kroppar. Och det går inte snabbt att släppa ut dessa toxiner. Det kan ta månader – till och med år.

De blågröna blomningarna i Lake Erie

Under de senaste åren har en tjock, slemmig fiende plågat Lake Erie. Det är en cyanobakterie, en typ av blågröna alger. Och det “är grovt”, säger Stumpf. “Det finns inget annat sätt att beskriva det.”

Denna satellitbild visar en giftig blomning av blågröna alger som täckte den västra delen av sjön Erie den 24 september 2017. Att förutsäga intensiteten av sådana blomningar kan berätta för tjänstemännen hur mycket vattnet kommer att behöva behandlas innan det levereras till kranarna på cirka 11 miljoner Ohio-bor.

Joshua Stevens, EOSDIS Rapid Response/LANCE, NASA Earth Observatory

Dessa alger lever i öppet vatten i alla amerikanska delstater. Forskare arbetar nu med att förutsäga när de kan blomma ut i giftiga tidvatten. På så sätt kan tjänstemän ta reda på hur mycket de ska behandla smutsigt vatten. Cyanobakterier producerar toxiner som kallas mikrocystiner . Dessa ger hudutslag, kräkningar och diarré.

Erie, USA:s fjärde största sjö, ger dricksvatten till ungefär 11 miljoner människor. Under de varmaste månaderna är denna sjö också värd för landets största cyanobakterieblomningar. Samhällen behandlar vattnet som kommer att användas för att dricka. Men när en bloms toxicitet har underskattats, kanske vattnet inte behandlas tillräckligt.

Under 2014 blev 110 personer sjuka efter att ha druckit underbehandlat vatten.

Intensiteten av en blomning är direkt relaterad till hur mycket fosfor som kommer in i en sjö efter att ha runnit från åkrar. Det mineralet är ett gödningsmedel för grödor (och dessa alger). Heidelberg University i Tiffin, Ohio, driver ett flodövervakningsprogram som tar prov på vatten som rinner in i Lake Erie. Den mäter fosfornivåerna flera gånger om dagen, konstaterar Stumpf. Forskare använder data för att förutsäga säsongsbetonade blomningar.

Förklarare: Befruktningsförmågan hos N och P

Stumpf och andra forskare tar också fram en kortsiktig prognos för en giftig tidvatten för denna alg. Den är baserad på satellitbilder av de ljusgröna blomningarna tillsammans med data om fosfornivåer och vindar. Den prognosen kan peka på var i sjön en blomning sannolikt kommer att dyka upp under de närmaste dagarna.

Vissa blomningar kan förgifta dina minnen

En annan typ av giftigt tidvatten drabbar ofta Nordamerikas västkust. Blomningar av denna Pseudo-nitzschia (Sue-doh NIT-zhee-uh) kan dyka upp var som helst från Alaska ner till södra Kalifornien. Vissa arter av de stavformade algerna utsöndrar ett gift som kallas domoinsyra. Människor som äter fisk eller skaldjur som är behäftade med toxinet kan utveckla bestående hjärnskador.

Ett primärt symptom: Människor kan inte längre skapa korttidsminnen. Höga doser av giftet kan leda till döden. Och människor är inte de enda i riskzonen. Varje år drabbas dussintals marina däggdjur av hjärnskador efter att blomningar förgiftar dem med domoinsyra.

Idag “är ett riktigt avgörande ögonblick” för att utveckla sätt att förutse giftiga blomningar, säger Clarissa Anderson. Hon är oceanograf vid Scripps Institution of Oceanography i La Jolla, Kalifornien. Hon har ägnat det senaste decenniet åt att utveckla ett sätt att förutsäga Pseudo-nitzschias nivåer av domoinsyra. Dessa prognoser bör fungera för platser upp till 1 000 kilometer (620 miles) utanför Oregons och Kaliforniens kuster.

Kallas C-HARM, tredagarsprognoserna förlitar sig på satellitbilder som visar klorofyllmönster, havstemperaturer och salthaltsnivåer. Tre olika datormodeller integrerar dessa data för att förutse det giftiga tidvattnet.

Anderson ger också ut en månatlig bulletin. Den uppskattar sannolikheten för att en Pseudo-nitzschia blomning dyker upp på olika platser.

När giftiga tidvatten blir vanligare blir det allt viktigare att förutse vilka stränder och kustområden som kan drabbas. Först då kan samhällen och arbetare på ett säkert sätt arbeta, leka och njuta av rikedomen i sina kustvatten.