阿拉斯加北部北冰洋海洋环境的变化已经达到了以前罕见的现象——有毒藻类的广泛繁殖——可能变得更加普遍，可能威胁到范围广泛的海洋野生动物和依赖当地海洋资源获取食物的人们。这是一项关于有毒藻类亚历山大链藻有害藻华 (HAB) 的新研究的结论，该研究发表在《美国国家科学院院刊》上。
该研究由伍兹霍尔海洋研究所 (WHOI) 的科学家与美国国家海洋和大气管理局 (NOAA) 的同事以及美国、日本和中国的其他研究人员合作领导，研究了来自海底沉积物和地表水的样本2018 年和 2019 年在从北白令海延伸到阿拉斯加以北的楚科奇海和波弗特海的地区收集。沉积物样本使研究人员能够对亚历山大藻进行计数和绘制包囊——一种种子状的休眠阶段，一年中的大部分时间都处于休眠状态，只有在条件合适时才会发芽或孵化。新发芽的细胞游到水面并利用太阳的能量繁殖，产生一种“开花”，由于自由游动细胞产生的称为石房蛤毒素的强效神经毒素家族，这种“开花”可能很危险。
尽管海洋中的微藻通常是有益的，并且是海洋食物网的基础，但有些物种会产生强效神经毒素，可以直接或间接影响人类和野生动物。当亚历山大贝类和一些鱼类消耗细胞，这些毒素会积累到对人类和野生动物构成危险的水平，导致称为麻痹性贝类中毒的人类综合症，症状从嘴唇刺痛、呼吸窘迫到死亡。在鱼类中，消化和排泄器官(如胃、肾脏、肝脏)中的毒素水平最高，但肌肉和鱼子中的毒素水平非常低。这种毒素还会导致海洋野生动物生病和死亡，例如大型鱼类、海洋哺乳动物和海鸟。对于依赖各种海洋资源获取食物的阿拉斯加北部和西部沿海社区的成员来说，这尤其令人担忧。
“我们很早就知道阿拉斯加水域中与亚历山大藻及其毒素相关的人类和海洋野生动物健康风险，包括白令海峡以北偶尔发生的事件，但这些结果表明，该物种大规模和反复爆发的可能性增加了阿拉斯加北极地区的新危害，”领导这项研究的 WHOI 高级科学家兼美国国家有害藻华办公室主任唐安德森说。“我们在整个北极地区看到的快速变暖正在为阿拉斯加西部和北部水域发生危险的水华事件奠定基础，我们以前认为这些水域太冷而无法显着发芽和生长。”
亚历山大藻是在全球海洋和湖泊中发现的一组单细胞生物的一部分，被称为甲藻，以其鞭毛命名，鞭毛是细胞用来在水中游泳的鞭状附属物。在它们的包囊阶段，亚历山大藻细胞定居在海底，在那里它们可以保持不活动几十年，等待水温变得有利于它们发芽并呈现出自由游动的形式。
“随着气候变暖，阿拉斯加西部和北部海岸季节性冰盖覆盖范围和持续时间的显着和持续减少导致了巨大变化，”WHOI 物理海洋学家兼该项目的联合负责人 Bob Pickart 说。安德森。“其中包括由于局部加热无冰水域导致的温度升高，以及来自太平洋的更温暖、更新鲜的水流入北流经白令海峡地区进入楚科奇海的增加。”
此外，大气条件和较少季节性的海冰意味着依赖阳光生长的生物，包括亚历山大藻，能够茁壮成长和繁殖。作者在论文中写道，由于这一变化和相关变化，北冰洋生态系统正在见证“前所未有的政权转变”。
这些变化包括海洋条件的时机和有利条件，这些条件促进了楚科奇海东北部 Ledyard 湾地区海底亚历山大藻孢囊的萌发。此前，已知亚历山大藻以休眠包囊或盛开细胞的形式存在于楚科奇海，被认为是从阿拉斯加东南部、阿留申群岛或俄罗斯东海岸的种群向北通过白令海峡携带的。穿过狭窄的白令海峡的快速北流在莱德亚德湾附近缓慢流动，使亚历山大藻胞囊沉降到海底。随着时间的推移，亚历山大藻的异常密集和大床囊肿已经形成。以前，人们认为海底的水温太冷，无法让大量的发芽接种当地的水华。然而，作者证明，过去二十年的变暖使莱德亚德湾和附近水域的底水温度升高了近 2°C，足以使来自海底的发芽细胞的通量增加近一倍，并加快了这一过程，从而推进水华开始近三周，并延长了地表水中有利生长和水华形成的窗口。在地表水中游泳的亚历山大藻细胞可以生长和繁殖 因此，他们发现亚历山大藻大规模开花的潜力增加产生危险水平的 PSP 毒素，这些毒素可以进入食物网，在温暖的年份威胁北极生态系统的人和野生动物。
安德森说：“我们现在看到的北冰洋条件与记忆中的任何人所知的截然不同。”“我们从大西洋的缅因湾学到了如何监测和管理亚历山大藻盛开事件，以及如何在 HAB 面前维持商业和休闲渔业，但解决这个新的阿拉斯加北极 HAB 问题将需要很大的努力。进行有针对性的研究，对沿海居民和阿拉斯加原住民的粮食安全以及北极野生动物的健康的关注比我们迄今为止付出的要多得多。”
研究生物学家 Kathi Lefebvre 说：“威胁很明显，但我们尚不知道这些毒素最终会在多大程度上导致人类暴露于食物链的各个层面或对野生动物健康的影响。”美国国家海洋和大气管理局西北渔业科学中心与安德森合作，与阿拉斯加自给自足社区密切合作，领导一项平行研究，研究这些毒素在食物网中的影响、浓度和运动。“让挑战复杂化的是，这对已经在经历前所未有的变化的北部海洋生态系统造成了新的压力，增加了对沿海人民粮食安全的另一个担忧，海洋是他们的主要食物来源和身份的核心要素。 .
研究支持由美国国家科学基金会极地项目办公室和海洋科学部、美国国家海洋和大气管理局的北极研究项目和国家海岸和海洋科学中心 ECOHAB 项目以及美国国立卫生研究院通过伍兹霍尔海洋与人类健康中心。
关键要点：
-阿拉斯加北冰洋北部环境的变化已经达到了有毒藻类亚历山大链藻的广泛繁殖可能变得更加普遍的地步，这可能威胁到范围广泛的海洋野生动物和依赖当地海洋资源获取食物的人们。
- 自由游动的亚历山大藻细胞会产生石房蛤毒素，这是一种神经毒素家族，导致野生动物和食用受影响动物的人类麻痹性贝类中毒。
- 实地研究表明，在白令海峡以北、楚科奇海和波弗特海西部附近的海床沉积物中，有大量亚历山大藻囊肿床，藻类处于休眠状态，种子状生命阶段。巴罗
- 条件也有利于这些包囊的萌发和地表水中已萌发的、自由游动的游动细胞的生长，从而增加从更南水域运送到北极的种群。
