Forskare ledda av USF College of Marine Science använde NASA-satellitobservationer för att upptäcka den största blomningen av makroalger i världen som kallas Great Atlantic Sargassum Belt (GASB), som rapporterats i Vetenskap .

De bekräftade att bältet av bruna makroalger som kallas Sargassum bildar sin form som svar på havsströmmar, baserat på numeriska simuleringar. Den kan bli så stor att den täcker ytan av det tropiska Atlanten från Afrikas västkust till Mexikanska golfen. Detta hände förra året när mer än 20 miljoner ton av det – tyngre än 200 fullastade hangarfartyg – flöt i ytvatten och en del av dem orsakade förödelse på kustlinjer längs den tropiska Atlanten, Karibiska havet, Mexikanska golfen, och Floridas östkust.

Teamet använde också miljö- och fältdata för att antyda att bältet bildas säsongsmässigt som svar på två viktiga näringsämnen:en från människa, och en naturlig. På våren och sommaren, Amazonflodens utsläpp tillför näringsämnen till havet, och sådana utsläppta näringsämnen kan ha ökat de senaste åren på grund av ökad avskogning och användning av gödningsmedel. På vintern, uppströmning utanför den västafrikanska kusten levererar näringsämnen från djupa vatten till havsytan där Sargassum växer.

"Beviset för näringsberikning är preliminärt och baserat på begränsade fältdata och andra miljödata, och vi behöver mer forskning för att bekräfta denna hypotes, " sa Dr. Chuanmin Hu från USF College of Marine Science, som ledde studien och har studerat Sargassum med hjälp av satelliter sedan 2006. "Å andra sidan, baserat på de senaste 20 årens data, Jag kan säga att bältet är mycket troligt att vara en ny normal, " sa Hu.

Hu ledde arbetet med första författaren Dr Mengqiu Wang, en postdoktor i hans Optical Oceanography Lab vid USF. Teamet inkluderade andra från USF, Florida Atlantic University, och Georgia Institute of Technology. Data de analyserade från NASA:s Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) mellan 2000-2018 indikerar ett möjligt regimskifte i Sargassum-blomningen sedan 2011.

"Omfattningen av dessa blomningar är verkligen enorm, göra globala satellitbilder till ett bra verktyg för att upptäcka och spåra deras dynamik genom tiden, sa Woody Turner, chef för det ekologiska prognosprogrammet vid NASA:s högkvarter i Washington.

I fläckvisa doser i det öppna havet, Sargassum bidrar till havets hälsa genom att tillhandahålla livsmiljö för sköldpaddor, krabbor, fisk, och fåglar och producera syre via fotosyntes som andra växter. "I det öppna havet, Sargassum ger stora ekologiska värden, fungerar som en livsmiljö och tillflyktsort för olika marina djur. Jag såg ofta fiskar och delfiner runt dessa flytande mattor, " sa Wang.

Men för mycket av denna tång gör det svårt för vissa marina arter att röra sig och andas, speciellt när mattorna trängs längs kusten. När den dör och sjunker till havsbotten i stora mängder kan den kväva koraller och sjögräs. På stranden, ruttet Sargassum släpper vätesulfidgas och luktar som ruttna ägg, potentiellt utgöra hälsoutmaningar för människor på stränder som har astma, till exempel.

2011:En vändpunkt

Före 2011, det mesta av den pelagiska Sargassum i havet hittades i första hand flytande i fläckar runt Mexikanska golfen och Sargassohavet. Sargassohavet ligger på den västra kanten av centrala Atlanten och är uppkallad efter dess populära algboende. Christopher Columbus rapporterade först om Sargassum från detta kristallklara hav på 1400-talet, och många båtfolk i Sargassohavet är bekanta med denna tång.

Under 2011, Sargassumbestånden började explodera på platser som de inte hade varit tidigare, som centrala Atlanten, och det anlände i gigantiska gobs som kvävde strandlinjer och introducerade en ny olägenhet för lokala miljöer och ekonomier. Vissa länder, som Barbados, förklarade en nationell nödsituation förra året på grund av den avgift som detta en gång friska tång tog på turismen.

"Havets kemi måste ha förändrats för att blomningarna ska gå så ur hand, " sa Hu. Sargassum reproducerar sig vegetativt, och det har förmodligen flera initieringszoner runt Atlanten. Den växer snabbare när näringsförhållandena är gynnsamma och när dess inre klocka tickar till förmån för reproduktion.

För att reda ut mysteriet, teamet analyserade konsumtionsmönster för gödselmedel i Brasilien, Amazonas avskogningstakt, Amazonflodens utsläpp, två år av kväve- och fosformätningar från de centrala västra delarna av Atlanten, bland andra havsfastigheter.

Även om uppgifterna är preliminära, mönstret verkar tydligt:​​explosionen i Sargassum korrelerar med ökad avskogning och användning av gödningsmedel, båda har ökat sedan 2010.

Ett recept på en Doom and Gloom Bloom

Teamet identifierade nyckelfaktorer som är avgörande för blombildning:en stor fröpopulation på vintern kvar från en tidigare blomning, näringstillförsel från Västafrikas uppväxt på vintern, och näringstillförsel på våren eller sommaren från Amazonfloden. Dessutom, Sargassum växer bara bra när salthalten är normal och yttemperaturerna är normala eller kallare.

2011 års blomning orsakades sannolikt av Amazonflodens utsläpp under tidigare år, Wang sa, men drevs till ännu större proportioner av den dubbla svackan av uppströmning i östra Atlanten och flodmynning i västra Atlanten.

Som noterats i satellitbilderna, stora blomningar inträffade varje år mellan 2011 och 2018 utom 2013 - och den cocktail av ingredienser som behövs förklarar varför. Ingen blomning inträffade 2013 eftersom fröpopulationerna som mättes under vintern 2012 var ovanligt låga, sa Wang.

Hu förklarade också varför vändpunkten började 2011 istället för 2010, även efter betydande utsläpp från Amazonas 2009. Betydande regn 2009 introducerade sötvatten till havet, vilket minskade salthalten. Plus, 2010 var havsytans temperatur högre än normalt. Sargassum blommade inte vare sig 2009 eller 2010 eftersom dessa förhållanden inte gynnar Sargassum tillväxt.

"Detta är i slutändan relaterat till klimatförändringar eftersom det påverkar nederbörd och havscirkulation och till och med mänskliga aktiviteter, men vad vi har visat är att dessa blomningar inte inträffar på grund av ökad vattentemperatur, " sa Hu. "De är förmodligen här för att stanna."

Teamet rapporterar att ett mer detaljerat säsongsmönster som sannolikt kommer att återkomma ser ut så här:

• Januari:Sargassum i centrala Atlanten ger frön för de efterföljande vår-sommarblomningarna
• Jan-april:Sargassum utvecklas till en blomning som sträcker sig till den tropiska Atlanten (vissa kan nå Karibien)
• Apr—juli:Blomningarna fortsätter att utvecklas till ett Storatlantiskt Sargassumbält (sträcker sig nordväst med den norra Brasilienströmmen och den norra ekvatorialströmmen, och österut till den västafrikanska kusten av den norra ekvatoriska motströmmen)
• Efter juli:Blomningen fortsätter till östra Atlanten medan det totala överflödet börjar minska
• Sept-okt:Bloom försvinner gradvis
• Vinter:Antingen försvinner mattorna (som 2012) eller bidrar till nya blomningar under det kommande året

Ingen kristallkula och mer arbete behövs

Sargassumblomningen i Karibien under de tidiga delarna av detta år var ännu värre än förra året, Hu sa, och det kommer sannolikt att påverka semestersemestern i norra Karibien och södra Florida, inklusive Dominikanska republiken, Puerto Rico, Jamaica, Quintana Roo, Florida Keys, Miami Beach, och Palm Beach.

I allmänhet, att förutsäga framtida blomningar är svårt, Hu sa, eftersom blomningarna beror på ett brett spektrum av faktorer som är svåra att förutsäga. Det finns mycket kvar att förstå, för, som om och hur Sargassumbältet påverkar fisket.

"Vi hoppas att detta ger en ram för förbättrad förståelse och svar på detta framväxande fenomen, " sa Hu. "Vi behöver mycket mer efterarbete."