摘要：但在南澳大利亚海岸外，这些生物释放了有毒的水华，导致海滩关闭，牡蛎养殖场关闭，数千海洋生物死亡。

藻华正在我们的海洋中发动化学战

藻华

海洋中的微小藻类产生了我们呼吸的一半氧气。

但在南澳大利亚海岸外，这些生物释放了有毒的水华，导致海滩关闭，牡蛎养殖场关闭，数千海洋生物死亡。

当海洋化学失衡时，藻类可以从氧气产生者转变为化学侵略者，这种破坏可能迅速、广泛且无法阻止。

藻类，海洋的引擎

微藻不是植物，但和植物一样，它们从太阳获得能量。

微藻在阳光的照射下转化CO₂ 转化为糖、氨基酸和脂质，维持海洋微生物、磷虾、鱼类和鲸鱼的生存，形成海洋食物网的基础。

尽管微藻只占地球光合生物量的不到1%，但它们转化的碳与所有陆地植物的总和一样多，从而驱动了海洋的分子机制。

糖、氨基酸、脂质和其他小分子代谢物从藻类细胞中泄漏出来，或者在它们死亡时释放出来，为庞大的微生物群落提供营养，这些微生物群落对它们进行回收和转化。

这种分子贸易支撑着海洋食物网，滋养着从细菌和磷虾到沙丁鱼、海豚、鲸鱼，最终是我们的一切。

当一朵“好花”坏了

藻华是自然现象，大多数是无害的，甚至是美丽的。但当错误的物种以错误的数量繁殖时，问题就会出现。

在数千种海洋藻类中，只有百分之几有能力形成有害的水华。

Karenia mikimotoi是目前主导南澳大利亚水华的藻类，它产生含有过氧化氢和溶血素的化学混合物，会损伤鱼鳃和血细胞。

虽然这些对海洋生物可能是致命的，但幸运的是，它们对人类的影响很小。

虽然K.mikimotoi主要危害海洋生物，但其他藻类会产生对人类更危险的毒素。

一个亲戚，Karenia brevis，负责佛罗里达州的“赤潮”，并释放出令人着迷的复杂梯形分子，称为brevetoxins。

它们会积聚在贝类中，食用后会引起神经毒性中毒。

这些化合物甚至可以在海浪中通过空气传播，引发呼吸困难，在严重的水华中，促使海滩关闭和疏散警告。

但即使是无毒的藻类，其数量也会窒息沿海生态系统。

随着数以万亿计的藻类细胞繁殖、死亡和下沉，它们分解的细胞会从水中带走氧气并阻挡阳光，形成令人窒息的“死亡区”，困扰着从密西西比三角洲到南澳大利亚州默里口的沿海生态系统。

南澳大利亚州的这一事件已经是澳大利亚有记录以来最大的藻华，面积约4500平方公里（面积是香港的四倍），导致数万甚至数百万鱼类和无脊椎动物死亡。

我们正在喂花

是什么引发了失控的花朵？通常，这是一场完美的化学风暴。

来自农场和城市的营养丰富的径流将氮和磷冲入大海，促进生长。

海洋热浪在气候变化中更为常见，它加速了藻类的新陈代谢，延长了生长季节。

但有害藻华并不是什么新鲜事。

八世纪日本武士时代的编年史描述了“变成鲜血”的海洋。然而，人类活动已经打破了平衡，使有害的水华更加频繁、强烈和具有破坏性。

海洋中的分子市场

在显微镜下，藻华看起来像一个繁忙的集市，微生物在这里交换分子以生存。

藻类是主要的“生产者”，依靠阳光和二氧化碳开展业务，并释放出多余的糖、氨基酸和其他营养物质，维持着庞大的细菌消费者群体。

作为回报，细菌提供藻类所需的难以合成的化合物，如维生素，但这些化合物本身并不容易合成。

但这个分子市场也吸引了机会主义者和执行者。一些细菌释放杀菌剂来消灭竞争对手，而另一些细菌则部署杀藻剂来杀死藻类细胞。

其中一种杀藻剂是由海洋细菌产生的一组看似简单的化合物，称为questiomycins。这些杀死了卡累尼亚物种，并可能阻止其开花。

我们的团队现在已经在实验室合成了questiomycins，为我们对抗有毒水华提供了另一种武器。

为什么银弹不起作用

在开阔的海洋中杀死花朵并不像喷洒杀藻剂那么简单。

虽然这些策略在池塘和养鱼场奏效，但在浩瀚的大海中却失败了，因为海浪会冲淡，潮汐会消散。

预防是一个更好的选择：减少营养径流，恢复湿地，减少碳排放以遏制海洋热浪。

随着时间的推移，随着病毒的侵袭、食草动物的觅食和洋流的冲刷，大自然将重置。

古老而富有弹性的海洋将会恢复。

驯服公海上的“花朵”水华？

我们的研究小组正在与全球合作者合作，以前所未有的细节绘制海洋微生物的分子经济图。

我们正在揭示哪些营养物质和化合物会引发水华，哪些天然化学物质会控制水华，以及如何通过对其分子结构进行细微改变，将毒素转化为安全有效的杀藻剂。

有一天，我们甚至可能能够培养出有助于驯服公海水华的微生物控制。

有害的藻华既雄伟又危险，证明地球上最小的化学家可以重塑整个海岸线。

通过解码它们的化学反应，我们可以知道何时该让位，何时以及如何让命运对自然有利。

来源：小熊说科学