Det är lätt att tro att fler näringsämnen – det som livet behöver för att växa och frodas – skulle främja mer levande ekosystem. Ändå har näringsföroreningar faktiskt orsakat förödelse på marina system, bidrar till skadlig algblomning, sämre vattenkvalitet och syrefattiga döda zoner.

Ett team av forskare från UC Santa Barbara har föreslagit en ny strategi för att minska stora mängder näringsämnen – särskilt kväve och fosfor – efter att de redan har släppts ut i miljön. I en studie som visas i tidskriften Havspolitik , författarna hävdar att tångs otroliga förmåga att dra näringsämnen från vattnet kan ge en effektiv och kostnadseffektiv lösning. Ser man på den amerikanska Mexikanska golfen, teamet identifierade över 63, 000 kvadratkilometer lämpar sig för sjögräsvattenbruk.

"Ett nyckelmål för bevarandeekologi är att förstå och bibehålla den naturliga balansen i ekosystemen, eftersom mänsklig aktivitet tenderar att få saker ur balans, " sa medförfattaren Darcy Bradley, meddirektör för Ocean and Fisheries Programme vid universitetets Environmental Markets Lab. Aktiviteter på land, som jordbruk i industriell skala, skicka massor av näringsämnen ut i vattendrag där de ackumuleras och rinner ut i havet i större mängder än de naturligt skulle göra.

Opportunistiska alger och mikrober drar fördel av överflöd av näringsämnen, som underblåser massiva blomningar. Denna tillväxt kan få alla möjliga konsekvenser, från att producera biotoxiner till att kväva livsmiljöer i virtuella monokulturer. Och medan dessa alger producerar syre när de lever, de dör så plötsligt och i sådan volym att deras snabba nedbrytning förbrukar allt tillgängligt syre i vattnet, omvandla enorma delar av havet till så kallade "döda zoner".

Odlat tång kan dra ner tillgängliga näringsämnen, författarna hävdar, begränsa resurserna för okontrollerad tillväxt av störande alger och mikrober. Tång producerar också syre, vilket skulle kunna lindra utvecklingen av hypoxiska döda zoner.

Författarna analyserade data från den amerikanska Mexikanska golfen, vilket de säger exemplifierar de utmaningar som är förknippade med näringsföroreningar. Mer än 800 vattendelar i 32 stater levererar näringsämnen till viken, vilket har lett till en växande dödzon med låg syrehalt. Under 2019, denna döda zon sträckte sig drygt 18, 000 kvadratkilometer, något mindre än området i New Jersey.

Använda oceanografiska och mänskliga data med öppen källkod, teamet identifierade områden i viken som var lämpliga för tångodling. De fann att ungefär 9 % av USA:s exklusiva ekonomiska zon i viken kunde stödja sjögräsvattenbruk, särskilt utanför Floridas västkust.

"Att odla tång i mindre än 1% av den amerikanska Mexikanska golfen kan potentiellt nå landets mål för att minska föroreningar som, i årtionden, har varit svåra att uppnå, " sa huvudförfattaren Phoebe Racine, en Ph.D. kandidat vid UCSB:s Bren School of Environmental Science &Management.

"Att hantera näringsföroreningar är svårt och dyrt, ", tillade Bradley. Enbart USA spenderar mer än 27 miljarder dollar varje år på rening av avloppsvatten.

Många regioner använder program för handel med vattenkvalitet för att hantera detta problem. I dessa cap-and-trade-system sätter regulatorer en gräns för mängden föroreningar som kan släppas ut, och sedan enheter handlar krediter på en marknad. Handelsprogram för vattenkvalitet finns över hela USA, även om de ofta är små, skräddarsydda och kan vara tillfälliga. Som sagt, de visar mycket löfte och, enligt Racine, har tvåpartistöd.

Tångvattenbruk skulle passa bra inom dessa initiativ. "Beroende på jordbrukskostnader och effektivitet, sjögräsvattenbruk skulle kunna finansieras av marknader för handel med vattenkvalitet för någonstans mellan 2 och 70 dollar per kilogram borttaget kväve, Racine sa, "som ligger inom intervallet för observerade kreditpriser på befintliga marknader."

Vad mer, forskarna noterar att efterfrågan på sjögräs ökar inom livsmedels- och industrisektorerna. Potentiella produkter inkluderar biobränsle, gödselmedel och mat, beroende på vattenkvaliteten, sa Racine. Detta innebär att, till skillnad från många saneringsstrategier, sjögräsvattenbruk skulle kunna betala sig själv eller till och med generera intäkter.

Och tiden verkar mogen för författarnas förslag. "USA har traditionellt haft många hinder för att få vattenbruk i havet, Bradley förklarade. "Men det finns ett växande politiskt stöd i form av utarbetade lagförslag och en undertecknad verkställande order som kan katalysera expansionen av den amerikanska vattenbruksindustrin."

Denna studie är den första av flera som kommit ut från Seaweed Working Group, en tvärvetenskaplig grupp forskare som vill förstå och kartlägga potentialen för tångvattenbrukets fördelar för samhället. De undersöker för närvarande en rad andra ekosystemtjänster som tångodling kan ge, till exempel fördelar för det omgivande fisket och avskiljning av koldioxid. Forskarna arbetar också på ett dokument som utforskar kväve- och fosforavlägsnande på nationell nivå med finskalig analys som modellerar borttagning av näringsämnen från inhemska sjögräs utanför Floridas kust.

Så länge som människor fortsätter att tillföra näringsämnen till miljön, naturen kommer att hitta sätt att använda dem. Genom att medvetet odla sjögräs, vi kan odla alger som vi vet är godartade, hjälpsam, eller till och med potentiellt användbara, snarare än de opportunistiska alger som för närvarande utnyttjar dessa överskottsnäringsämnen.