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从微观的单细胞生物到大型的海藻，藻类是构成食物网基础的简单植物。在适当的条件下，藻类可能会失控生长，其中一些“水华”会产生毒素，杀死鱼类、哺乳动物和鸟类，在极端情况下可能导致人类疾病甚至死亡。其他无毒的藻类也会在腐烂时吞噬水中的所有氧气，使水生动植物窒息死亡，或使水变色污染饮用水。
这些事件统称为有害藻华（HAB）。研究表明，根据对数十个淡水湖泊的首次全球长期调查，在过去的30年中，地球上越来越多的淡水湖泊出现了夏季藻类大量繁殖，并可能产生有害影响。
藻华不仅影响人们的健康和海洋生态系统，而且影响经济的“健康”，尤其是沿海社区依赖于捕鱼和旅游业创造收入。随着气候变化和营养物质污染的增加，可能会导致HAB的发生频率更高，而且在以前未受影响的地方发生。虽然HAB是自然发生的，但干扰生态系统的人类活动似乎在其频繁发生和强度中发挥了作用，营养物含量和污染的增加、食物网的变化、引进物种、水流变化和气候变化都在起作用。
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研究表明，当风和水流有利时，许多藻类就会繁盛。在其他情况下，HAB可能与“过量喂养”有关。当来自草坪和农业等来源的养分（主要是磷和氮）流入海湾、河流和海洋，并以“过量喂养”的速率积累时就会发生这种情况。一些HAB的出现是自然现象的后果，例如水循环不畅，水温异常高以及极端天气事件，例如飓风、洪水和干旱。尽管所有沿海地区都经历过HAB，但不同的生物生活在不同的地域造成不同的困惑。其他因素如海岸的结构、径流、海洋学和水中的其他生物也会改变HAB影响的范围和严重性。
科学家们像预测飓风一样预测有害的藻华并发出预警，必要时在存在直接健康风险的沿海地区提供咨询服务。例如在墨西哥湾，尤其是佛罗里达州的西海岸和德克萨斯州的海岸，引起HAB的最常见原因是短小卡伦氏菌。当海浪拍打海滩时，这种来自HAB的毒素会传播到空气中，从而引起严重的呼吸道刺激。借助卫星图像、实地观察、模型、公共卫生报告和浮标数据等所有信息，预报员可以创建一个公共HAB公告，预测未来几天该地区人们呼吸道刺激的可能性。
寻找HAB并测量其毒素是一项复杂的任务。尽管传统方法耗时且需要专门的实验室，但NOAA研究人员正在研究更快、更便宜和更好的方法来检测和监测藻华及其毒素。，NOAA、NASA、美国环境保护署和美国地质调查局合作，将旨在探测海洋生物学的卫星数据转换为保护人们免受有害淡水藻类侵害的信息。通过使用可以在地球扫描期间从淡水体中收集颜色数据的卫星设计为淡水系统中有毒和有害藻华的预警系统，根据这些信息可以为公众提供公共卫生咨询。
现在正在开发的另一种技术涉及在浮标上或无人水下航行器上使用水下传感器。例如，NOAA正在资助开发一种自动潜水显微镜网络，用于监视和预警HAB。每隔20分钟，此设备就会自动取水。当水流通过激光时，将拍摄包含藻类色素叶绿素的所有细胞的照片。当HAB细胞的数量超过阈值时，计算机会分析图像以识别藻类细胞，对任何HAB细胞进行计数，并向公共卫生系统发送消息。
去年，佛罗里达州持续的赤潮导致海洋哺乳动物和数十只海龟死亡，而今年夏天初，出现因接触致命淡水藻类而死亡的家犬事件。在美国，藻华会给饮用水、农业、渔业、娱乐和旅游业带来不利影响，每年损失约40亿美元。到目前为止，尚不清楚在全球范围内藻华是否正在恶化。研究人员分析了NASA和美国地质学会Landsat 5近地卫星30年的数据，还与Google Earth Engine合作处理了超过720亿个数据点。结果发现在全球六大洲33个国家的71个大湖中，藻华正在“变得越来越广泛和强烈”，超过三分之二的湖泊中的藻华在增加，而仅有六个湖泊的藻华呈减少趋势。
较早的研究认为温度、降雨量或肥料使用及其他过程添加的养分是发生藻华最重要的因素，但当研究人员考虑这些因素时并没有发现一致的规律。在过去30年中只有那些变暖程度最低的湖泊藻华有所改善，这使科学家们相信气候变化可能会使湖泊更难恢复。较温暖的水域加快了浮游植物的生长速度，还可以优先使更多有害类型的浮游植物受益。因此，随着湖泊变暖，水质管理变得更加困难。
显然，研究结果给出一个非常明显的信号，那些能够维持藻华改善的湖泊在所研究的时期内要么变暖幅度很少，要么实际上已经变冷，这强烈表明气候变暖可能已经阻碍了其它湖泊的恢复。根据这些信息，政府机构制定水管理策略时完全有必要将受人类活动和气候变化影响的条件纳入其中。
作者/朱张航宇
信息源：NOAA
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