Введение

Род коричневых водорослей

Sargassum – род коричневых макроводорослей (морских водорослей) в порядке Fucales класса Phaeophyceae. Многочисленные виды распространены в умеренных и тропических океанах мира, где они обычно обитают на мелководье и коралловых рифах, и этот род широко известен своими планктонными (свободно плавающими) видами. Большинство видов класса Phaeophyceae – преимущественно холодноводные организмы, которым полезны восходящие потоки питательных веществ, однако род Sargassum представляется исключением. Любое количество обычно прикреплённых ко дну видов может переходить к планктонному, часто пелагическому образу жизни после отрыва от рифов во время неблагоприятной погоды. Два вида (S. natans и S. fluitans) стали полностью пелагическими – размножаются вегетативно и никогда не прикрепляются к морскому дну на протяжении жизненного цикла. Саргассово море в Атлантическом океане получило своё название в честь этих водорослей, поскольку содержит большое количество саргассума. Масштаб ежегодных размножений в Атлантике увеличился более чем в сто раз, начиная с 2011 года, из-за таких факторов, как увеличение стока удобрений в крупные реки, такие как Амазонка и Конго.

История

Саргассумы были названы португальскими моряками, обнаружившими их в Саргассовом море. Они дали им название по аналогии с шерстистой скальной розой (Halimium lasianthum), которая росла в их колодцах на родине, и которая на португальском языке называлась sargaço (sɐɾˈɣasu), от латинского salicastrum. Флорида-Кис и материковая часть Южной Флориды хорошо известны высоким уровнем саргассума, покрывающего их берега. Саргассум, или морская капуста-залив, был замечен Колумбом. Хотя водоросли приобрели легендарную репутацию, покрывая всю Саргассовую область и делая навигацию невозможной, впоследствии было установлено, что они встречаются только в виде скоплений. Виды саргассума культивируются и очищаются для использования в качестве растительного лекарственного средства. Многие китайские травники назначают порошок саргассума – либо вид S. pallidum, либо реже, хиджики (S. fusiforme) – в дозах 0,5 грамма, растворенного в теплой воде и выпиваемого в виде чая. В традиционной китайской медицине он известен как 海藻 (hǎizǎo), где используется для устранения "жара и слизи". Sargassum (F. Sargassaceae) – важный вид водорослей, широко распространенный в тропических и субтропических регионах. Различные виды саргассума используются в народной медицине в питании человека и считаются богатым источником витаминов, каротиноидов, белков и минералов. Из различных видов саргассума были выделены многие биоактивные химические соединения, классифицируемые как терпеноиды, стеролы, сульфатированные полисахариды, полифенолы, саргакиновые кислоты, саргахраманол и феофитин. Эти выделенные соединения и/или экстракты проявляют разнообразную биологическую активность, включая обезболивающую, противовоспалительную, антиоксидантную, нейропротекторную, антимикробную, противоопухолевую, фибринолитическую, иммуномодулирующую, антикоагулянтную, гепатопротекторную и противовирусную активность.

Описание

Виды этого рода водорослей могут вырастать до нескольких метров в длину. Они обычно коричневого или темно-зеленого цвета и состоят из прикрепляющего органа, стебля и пластинки. Оогонии и антеридии находятся в концептакулах, расположенных в реце́птаклях на специальных ветвях. У некоторых видов есть газовые пузыри, похожие на ягоды, которые помогают пластинкам держаться на поверхности воды для усиления фотосинтеза. Многие имеют шероховатую, липкую текстуру, которая, вместе с прочным, но гибким телом, помогает им противостоять сильным водным течениям.

"Прибрежные наводнения" от вымытого на берег саргаса

В ограниченных количествах саргасс, выброшенный на берег, играет важную роль в поддержании атлантических и карибских прибрежных экосистем. Попадая на берег, саргасс обеспечивает жизненно важные питательные вещества, такие как углерод, азот и фосфор, прибрежным экосистемам, которые граничат с обеднёнными питательными веществами водами западных тропических и субтропических районов Северной Атлантики. Кроме того, он снижает береговую эрозию. На побережьях Бразилии, стран Карибского бассейна, Мексиканского залива и восточного побережья Флориды на берег выбрасывались массивы саргасса глубиной до трёх футов. С 2011 года всё более масштабные затопления происходят каждые 2–3 года. Во время затопления саргассом в 2018 году одна из скоплений саргасса имела площадь более 1600 квадратных километров, что более чем в три раза превышает средний размер. Недавние затопления привели к потере доходов в туристической отрасли на миллионы долларов, особенно сильно ударив по небольшим странам Карибского бассейна, экономика которых в значительной степени зависит от сезонного туризма. Sargassum natans I и Sargassum fluitans III являются доминирующими видами саргасса, встречающимися в Саргассовом море. Недавние исследования с использованием траловых отборов показали, что Sargassum natans VIII, ранее редкий тип, составляет доминирующую долю биоразнообразия саргасса в Западной Атлантике и Саргассовом море.

Биологические последствия

Беспрецедентные массовые нагоны саргассума вызывают целый ряд биологических и экологических последствий в затронутых регионах. Разложение больших объемов саргассума вдоль береговой линии потребляет кислород, создавая обширные зоны с низким содержанием кислорода, что приводит к гибели рыбы. Разлагающийся саргассум также выделяет сероводородный газ (H2S), который оказывает различное негативное воздействие на здоровье человека. Во время массового нагона саргассума в 2018 году на Карибских островах Гваделупа и Мартиника за 8 месяцев было зарегистрировано 11 000 случаев острого отравления саргассумом. Огромные скопления плавучего саргассума представляют собой физическое препятствие для получения достаточного количества света кораллами и морскими водорослями, засоряют судовые винты и приводят к запутыванию морских черепах и морских млекопитающих. С каждым массовым нагоном саргассума большие объемы питательных веществ переносятся из открытого океана в прибрежные воды. Это значительно увеличивает поступление питательных веществ, и влияние этого процесса на морские и прибрежные экосистемы пока не изучено. Понимание причин и факторов, вызывающих массовые нагоны саргассума, крайне важно, поскольку они становятся все более частыми.

Питательные факторы

Саргассовое море, известный район формирования цветения саргассума, классифицируется как олиготрофный регион. В условиях теплых, бескислородных вод с низким содержанием питательных веществ, производство биомассы ограничено малым количеством доступных питательных веществ. Исторически, низкий уровень питательных веществ в Саргассовом море сдерживал производство саргассума. Новые поступления азота и фосфора являются ключевыми факторами увеличения биомассы. Недавние исследования выявили три вероятные причины притока питательных веществ, связанные с ростом биомассы саргассума: увеличение выброса питательных веществ из реки Амазонки, повышение концентрации питательных веществ в Мексиканском заливе и прибрежное апвеллинг у побережья Западной Африки, переносящий глубинные, богатые питательными веществами воды в верхние слои, где обитает саргассум. Карибский бассейн расположен в регионе, подверженном сильному воздействию пассатов. Пассаты – это сильные, устойчивые северо-восточные ветры, переносящие пыльные, сухие воздушные массы из Сахары через Атлантический океан. Пассаты также играют важную роль в ежегодном сезоне ураганов в западной части Атлантики. Карибское течение и Антильское ответвление Североатлантического экваториального течения являются основными переносчиками саргассума в этом регионе. В последнее время исследователи стали использовать данные со спутников с умеренным разрешением (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) и данные о течениях океана для отслеживания и прогнозирования выбросов саргассума на берег с высокой точностью.

Влияние на человека

Влияние обезлесения, стока сточных вод и коммерческих сельскохозяйственных удобрений на ускорение избыточного накопления питательных веществ в пресноводных и морских экосистемах хорошо изучено и доказано, что они являются основными факторами эвтрофикации. Поскольку вредоносные массовые нагоны саргассума начались только в 2011 году, вероятно, был достигнут и превышен некий неизвестный порог концентрации питательных веществ. Учитывая текущую сельскохозяйственную политику и практику, маловероятно, что эти нагоны прекратятся сами по себе без вмешательства человека.

В качестве пищи

Японская кухня и Чили традиционно употребляют саргассум, известный как хиджики, хотя он содержит высокое содержание мышьяка, являющегося частью цикла мышьяка, проходящего из грунтовых вод и водоемов в океаны и обратно на сушу. Существуют способы обработки, позволяющие значительно снизить содержание мышьяка в этом роде водорослей, что потенциально делает его практически неисчерпаемым источником пищи для животных и людей.

Изменение климата

Изменения уровня моря, солености, температуры воды, химического состава, режима осадков и кислотности воды влияют на регулирование цветения водорослей. С усилением антропогенного воздействия и возрастающей изменчивостью этих факторов, увеличивается частота, продолжительность, интенсивность и географический ареал вредных цветений водорослей, что приводит к многомиллионным убыткам и наносит ущерб хрупким прибрежным и коралловым экосистемам.