Sen vår och försommar i Kalifornien tar tusentals marina däggdjur till delstatens stränder, som grupper av Kaliforniska sjölejon, elefantsälar och spetsälar föder längs stranden. Besökare på platser som Carpinteria Harbour Seal Preserve kan observera portly ungar slappa i sand, väntar på att deras mödrar ska återvända från fiskeexpeditioner i Stilla havet.

Inte alla sälar och sjölejon överlever, dock. Giftiga algblomningar förgiftar allt mer dessa marina däggdjur.

I havet, mikroskopiska alger som kallas växtplankton ger energi vid basen av marina näringsnät. Dock, vissa växtplankton kan producera potenta toxiner som negativt påverkar organismer som konsumerar dem.

Mindre marint liv, som plankton och mindre fiskar, absorbera toxiner, som sedan sprids upp i näringsväven till större fiskar och marina djur som livnär sig på dem. Kustnära Kalifornien har en historia av skadliga blomningar som producerar farliga neurotoxiner som saxitoxiner och domoinsyra, varav den senare har visat sig orsaka allvarliga hjärnskador hos sjölejon.

När vår planet fortsätter att värmas, skadliga blomningar av mikroskopiska alger kan bli ännu giftigare, indikerar en ny rapport från USC Sea Grant-programmet, med huvudkontor vid USC Dornsife College of Letters, Konst och vetenskap. Rapporten sammanfattar forskning de finansierade om skadliga algblomningar som utförts mellan 2012 och 2018.

Del av ett nationellt nätverk av 34 universitetsbaserade forskningsprogram finansierade av National Oceanic and Atmosphere Administration, USC Sea Grant arbetar för att lösa problemen med det urbana havet i större Los Angeles.

Haven blommar

Algblomning uppstår när havsförhållanden gör att växtplankton snabbt kan reproducera sig, packar vatten så tätt att blommorna ibland kan ses från rymden.

Ett antal miljöfaktorer kan stimulera en algblomning. Algblomning kan orsakas av naturligt förekommande havsnäringsämnen som kväve, så blomningar kan hända när havets uppvallning tar med sig dessa näringsämnen från djupare, kallare vatten till ytan. Dock, mänskliga källor till näringsämnen från avloppsvatten, gödningsmedel och dagvattenavrinning kan också utlösa blomningar vid kusten.

"San Francisco Bay dränerar det mesta av jordbruksmarken i Kalifornien, så det är där mycket av näringsämnena hamnar. I södra Kalifornien, vårt renade avloppsvatten från cirka 24 miljoner människor går rakt ut i havet. Båda dessa källor är ett problem, " säger David Hutchins, professor i biologi, som bidragit med forskning till rapporten.

Tusentals sjöfåglar och sälar har dött under algblomningen vid kusten. Människor som äter förorenad fisk och skaldjur löper risk att drabbas av allvarlig sjukdom. Fiskeindustrierna som blomstrar kan drabbas av ekonomiska förluster i miljoner dollar när skaldjur blir förorenade.

Toxicitetsökning

Skadliga algblomningar kommer sannolikt att förvärras när jordens klimat förändras. Resultat från studier finansierade av USC Sea Grant indikerar att varmare, surare havsvatten (på grund av högre koldioxidhalter) kan öka både frekvensen och toxiciteten för dessa händelser.

Fynd som ingår i USC Sea Grant -rapporten indikerar att toxiciteten också kan ökas när flera miljöförhållanden interagerar på specifika sätt. Varmare temperaturer, högre CO ₂ nivåer, exponering för ultraviolett ljus, och förändrad tillgång på näringsämnen kan interagera för att öka både toxiciteten och förekomsten av domoinsyraproducerande arter i släktet Pseudo-nitzschia. Domoinsyra är giftet som är ansvarigt för skaldjursförgiftning hos människor.

Hutchins har arbetat med doktorander vid USC Dornsife för att studera klimatförändringarnas inverkan på Pseudo-nitzschia.

"Tyvärr, det verkar som om den här gruppen av giftiga alger verkligen kommer att bli en av de största förmånstagarna av ett hav i förändring. De gillar verkligen varmare vatten, de växer snabbare i den och de gör också mer toxin per cell. De gör också mer gifter och växer snabbare när du lägger mycket koldioxid i vattnet, vilket är havsförsurning."

Från land till hav

Data från rapporten indikerar också att atmosfärisk uppvärmning ökar toxinproducerande skadliga algblomningar i sötvattenmiljöer, som sedan kan transporteras ut i kustvatten.

Alggifter producerade av blågröna alger upptäcktes i sjöar, laguner, bäckar och flodmynningar med direkta förbindelser till Stilla havet, och hittades också i kustnära skaldjursvävnader.

Övervakning av algblomning i marint och sötvatten, och vid gränssnittet land-vatten, är avgörande för vattenkvaliteten, folkhälsan, och rekreation, enligt rapporten.

Kontrollera blomningen

Hutchins påminner oss om att den enorma storleken på dessa algblomningar gör dem svåra att ta itu med när de väl dyker upp. "Det finns sätt att behandla vatten och döda alger, som i en reservoar, men dessa blomningar täcker hundratals kvadratkilometer av öppet hav. Vem vet vilken typ av oavsiktliga konsekvenser som kan uppstå, " förklarar han. "Det bästa man kan göra är att sluta förvärra dem genom att värma upp vattnet och försura det."

Hans labb fortsätter att experimentera med Pseudo-nitzschia, för att se hur de reagerar på värmande vatten och ökad CO ₂ . Detta ger mer robusta data för att modellera vad man kan förvänta sig av algblomning när våra hav förändras.

Pågående projekt finansierade av Ocean Protection Council och USC Sea Grant syftar till att utveckla teknologier för snabb upptäckt av marina blomningar med hjälp av genetiska verktyg. Förbättrade detektionsmetoder och bättre data kommer att bidra till att göra prediktiv modellering mer tillförlitlig, och förbättra hanteringen av och svar på dessa händelser, skyddar både människor och det mångfaldiga marina livet i Kalifornien.