Marea rossa - Red tide

Marea rossa in un porto, Giappone

Le maree rosse sono un fenomeno di scolorimento della superficie del mare. È un nome comune per le fioriture algali dannose che si verificano lungo le regioni costiere, che derivano da grandi concentrazioni di microrganismi acquatici , come protozoi e alghe unicellulari (ad esempio dinoflagellati e diatomee ). Il deflusso terrestre, contenente fertilizzanti, liquami e rifiuti zootecnici, trasporta abbondanti sostanze nutritive nell'acqua di mare e stimola gli eventi di fioritura. Cause naturali, come le inondazioni dei fiumi o la risalita di sostanze nutritive dal fondo del mare , spesso a seguito di tempeste massicce, forniscono sostanze nutritive e innescano anche eventi di fioritura. Anche l'aumento degli sviluppi costieri e dell'acquacoltura contribuisce al verificarsi delle maree rosse. Le fioriture algali dannose possono verificarsi in tutto il mondo e i cicli naturali possono variare a seconda della regione.

La crescita e la persistenza di una fioritura algale dipendono dalla direzione e dalla forza del vento, dalla temperatura, dai nutrienti e dalla salinità . Le specie di marea rossa possono essere trovate negli oceani, nelle baie e negli estuari , ma non possono prosperare in ambienti di acqua dolce . Alcune specie di fitoplancton e dinoflagellati come Gonyaulax si trovano nelle maree rosse e contengono pigmenti fotosintetici che variano di colore dal marrone al rosso. Questi organismi si moltiplicano così rapidamente da far apparire il mare rosso. Quando le alghe sono presenti in alte concentrazioni, l'acqua può apparire scolorita o torbida . Gli effetti più evidenti delle maree rosse sono la mortalità associata alla fauna selvatica e l'esposizione umana dannosa. La produzione di tossine naturali come brevetossine e ittiotossine è dannosa per la vita marina . Gli effetti delle maree rosse possono peggiorare localmente a causa della circolazione di Langmuir guidata dal vento e dei loro effetti biologici .

Tossine nocive prodotte dalla marea rossa

Esposizione alla vita marina

Le maree rosse si verificano naturalmente al largo delle coste di tutto il mondo. I dinoflagellati marini producono ittiotossine, ma non tutte le maree rosse sono dannose. Dove si verificano le maree rosse, i pesci morti si lavano a riva per un massimo di due settimane dopo che una marea rossa ha attraversato l'area. Oltre a uccidere i pesci, le alghe tossiche contaminano i crostacei. Alcuni molluschi non sono sensibili alla tossina e la immagazzinano nei loro tessuti adiposi. Consumando gli organismi responsabili della marea rossa, i crostacei possono accumulare e trattenere la sassitossina prodotta da questi organismi. La sassitossina blocca i canali del sodio e l'ingestione può causare la paralisi entro 30 minuti. Altri animali che mangiano i crostacei sono sensibili alla neurotossina, portando all'avvelenamento neurotossico dei crostacei e talvolta persino alla morte. La maggior parte dei molluschi e delle vongole filtra l'alimentazione, il che si traduce in concentrazioni più elevate della tossina rispetto al semplice bere l'acqua. Le scaup , ad esempio, sono anatre tuffatrici la cui dieta è costituita principalmente da molluschi. Quando gli scaup mangiano i molluschi filtratori che hanno accumulato alti livelli della tossina della marea rossa, la loro popolazione diventa un obiettivo primario per l'avvelenamento. Tuttavia, anche gli uccelli che non mangiano molluschi possono essere colpiti semplicemente mangiando pesce morto sulla spiaggia o bevendo l'acqua. Le tossine rilasciate dalle fioriture possono uccidere animali marini tra cui delfini , tartarughe marine, uccelli e lamantini . I lamantini possono inalare brevetossine e, poiché le brevetossine possono trasferirsi attraverso i livelli trofici della rete trofica, possono anche ingerirle. I lamantini hanno anche una risposta immunitaria alle maree rosse e alle loro tossine che possono renderli ancora più suscettibili ad altri fattori di stress. A causa di questa suscettibilità, i lamantini possono morire sia per gli effetti immediati che per quelli successivi della marea rossa. Pesci come l'aringa dell'Atlantico, il merluzzo americano, la passera di mare, il salmone atlantico e il merluzzo sono stati dosati per via orale con queste tossine in un esperimento, e in pochi minuti i soggetti hanno iniziato a mostrare una perdita di equilibrio e hanno iniziato a nuotare in uno schema irregolare e a scatti, seguita da paralisi e respiro superficiale e aritmico e infine la morte, dopo circa un'ora. È stato dimostrato che le maree rosse hanno un effetto negativo anche sulle funzioni di memoria dei leoni marini.

Esposizione umana

Gli esseri umani sono colpiti dalle specie della marea rossa ingerendo molluschi raccolti in modo improprio, respirando brevetossine aerosolizzate (ad es . tossine PbTx o Ptychodiscus ) e in alcuni casi contatto con la pelle. Le brevetossine si legano ai canali del sodio voltaggio-dipendenti , importanti strutture delle membrane cellulari. Il legame provoca l'attivazione persistente delle cellule nervose, che interferisce con la trasmissione neurale portando a problemi di salute. Queste tossine vengono create all'interno dell'organismo unicellulare o come prodotto metabolico. I due principali tipi di composti brevetossinici hanno strutture dorsali simili ma distinte. PbTx-2 è la brevetossina intracellulare primaria prodotta dai fiori di K. brevis . Tuttavia, nel tempo, la brevetossina PbTx-2 può essere convertita in PbTx-3 attraverso cambiamenti metabolici. I ricercatori hanno scoperto che PbTx-2 è stata la principale brevetossina intracellulare che si converte nel tempo in PbTx-3.

Nella maggior parte dei casi, come negli Stati Uniti, il pesce consumato dagli esseri umani viene regolarmente testato per le tossine dall'USDA per garantire un consumo sicuro. Tuttavia, la raccolta impropria dei molluschi può causare avvelenamento da molluschi paralitici e avvelenamento neurotossico da molluschi negli esseri umani. Alcuni sintomi includono sonnolenza, diarrea, nausea, perdita del controllo motorio, formicolio, intorpidimento o dolore alle estremità, incoerenza e paralisi respiratoria. Le segnalazioni di irritazione della pelle dopo aver nuotato nell'oceano durante una marea rossa sono comuni, quindi le persone dovrebbero cercare di evitare la marea rossa quando è nell'area.

Quando i globuli rossi si rompono, rilasciano brevetossine extracellulari nell'ambiente. Alcuni di questi rimangono nell'oceano, mentre altre particelle vengono aerosolizzate. Durante i venti onshore, le brevetossine possono essere aerosolizzate dal trasporto mediato dalle bolle, causando irritazione respiratoria, broncocostrizione , tosse e respiro sibilante, tra gli altri sintomi. In una giornata ventosa, si consiglia di evitare il contatto con la tossina aerosolizzata. Questi individui riferiscono una diminuzione della funzione respiratoria dopo solo 1 ora di esposizione a una spiaggia di marea rossa di K. brevis e questi sintomi possono durare per giorni. Le persone con condizioni respiratorie gravi o persistenti (come malattie polmonari croniche o asma) possono manifestare reazioni avverse più forti. La National Oceanic and Atmospheric Administration 's Servizio Ocean Nazionale fornisce una delle condizioni pubbliche relazione che indica possibili impatti irritazione respiratoria nelle zone colpite da maree rosse.

Il codice di diagnosi ICD-10 fornito dal Center for Disease Control (CDC) è Z77.121. È applicabile a quanto segue:

  • Contatto e (sospetta) esposizione a fioritura di alghe (dannose) NOS
  • Contatto e (sospetta) esposizione alla marea marrone
  • Contatto con e (sospetta) esposizione alla fioritura di cianobatteri ( noti anche come alghe blu-verdi)
  • Contatto e (sospetta) esposizione alla marea rossa della Florida
  • Contatto e (sospetta) esposizione a Pfiesteria piscicida
  • Contatto con e (sospetta) esposizione alla marea rossa

Terminologia

Non tutte le maree rosse sono prodotte da dinoflagellati. Il ciliato mixotrofico Mesodinium rubrum produce fioriture atossiche colorate di rosso intenso dai cloroplasti che ha schiavizzato dalle alghe di cui si nutre 
Il dinoflagellato sopra etichettato è l'alga microscopica Karenia brevis . È la causa della marea rossa nel Golfo del Messico. Le alghe si spingono utilizzando un flagello longitudinale (A) e un flagello trasversale (B). Il flagello longitudinale si trova in una struttura simile a un solco chiamata cingolo (F). Il dinoflagellato è separato in una porzione superiore chiamata epiteca (C) dove risiede il corno apicale (E) e una porzione inferiore chiamata ipoteca (D).

La marea rossa è un termine colloquiale usato per riferirsi a uno di una varietà di fenomeni naturali noti come fioriture algali dannose . Il termine si riferisce specificamente alle fioriture di una specie di dinoflagellato . È stato gradualmente eliminato da alcuni ricercatori perché:

  1. Le maree rosse non sono necessariamente rosse e molte non hanno affatto scolorimento.
  2. Non sono collegati ai movimenti delle maree.
  3. Il termine è usato in modo impreciso per riferirsi a un'ampia varietà di specie algali note come formatrici di fioriture.

Come termine tecnico, viene sostituito a favore di una terminologia più precisa, compreso il termine generico "fioritura algale nociva" per specie nocive e "fioritura algale" per specie benigne.

Sulle coste degli Stati Uniti

Il termine marea rossa è più spesso usato negli Stati Uniti per riferirsi alle fioriture di Karenia brevis nel Golfo del Messico orientale , chiamata anche marea rossa della Florida. K. brevis è una delle tante specie diverse del genere Karenia che si trovano negli oceani del mondo. Importanti progressi si sono verificati nello studio dei dinoflagellati e della loro genomica. Alcuni includono l'identificazione dei geni produttori di tossine (geni PKS ), l'esplorazione dei cambiamenti ambientali (temperatura, luce/buio, ecc.) che hanno sull'espressione genica, nonché l'apprezzamento della complessità del genoma della Karenia . Queste fioriture sono state documentate fin dal 1800 e si verificano quasi ogni anno lungo le coste della Florida. Negli anni '80 e '90 c'è stata una maggiore attività di ricerca sulle fioriture di alghe nocive (HAB). Ciò è stato principalmente guidato dall'attenzione dei media dalla scoperta di nuovi organismi HAB e dai potenziali effetti negativi sulla salute della loro esposizione agli animali e all'uomo. È stato osservato che le maree rosse della Florida si sono diffuse fino alla costa orientale del Messico. La densità di questi organismi durante una fioritura può superare le decine di milioni di cellule per litro di acqua di mare e spesso scolorisce l'acqua di una profonda tonalità bruno-rossastra.

La marea rossa è talvolta usata anche per descrivere le fioriture algali dannose sulla costa nord-orientale degli Stati Uniti, in particolare nel Golfo del Maine . Questo tipo di fioritura è causato da un'altra specie di dinoflagellato noto come Alexandrium fundyense . Queste fioriture di organismi causano gravi interruzioni nella pesca di queste acque, poiché le tossine in questi organismi fanno sì che i molluschi filtratori nelle acque colpite diventino velenosi per il consumo umano a causa della sassitossina. Il relativo Alexandrium monilatum si trova in mari ed estuari subtropicali o tropicali poco profondi nell'Oceano Atlantico occidentale , nel Mar dei Caraibi , nel Golfo del Messico e nell'Oceano Pacifico orientale .

Fattori che possono contribuire a una fioritura

Marea rossa (NOAA)

Le maree rosse contengono dense concentrazioni di organismi e appaiono come acqua scolorita, spesso di colore bruno-rossastro. È un fenomeno naturale, ma la causa esatta o la combinazione di fattori che provocano un'epidemia di marea rossa non sono necessariamente note. Tuttavia, si ritiene che tre fattori chiave svolgano un ruolo importante in una fioritura: salinità, temperatura e vento. Le maree rosse causano danni economici, quindi i focolai vengono attentamente monitorati. Ad esempio, la Florida Fish and Wildlife Conservation Commission fornisce un rapporto aggiornato sullo stato delle maree rosse in Florida. Il Texas Parks and Wildlife Department fornisce anche un rapporto sullo stato. Sebbene non sia stata trovata alcuna causa particolare delle maree rosse, molti fattori diversi possono contribuire alla loro presenza. Questi fattori possono includere l'inquinamento delle acque , che ha origine da fonti come le acque reflue umane e il deflusso agricolo .

Il verificarsi di maree rosse in alcune località sembra essere del tutto naturale (le fioriture algali sono un evento stagionale derivante dalla risalita costiera, un risultato naturale del movimento di alcune correnti oceaniche) mentre in altre sembrano essere il risultato di un aumento dell'inquinamento dei nutrienti da attività umane. La crescita del fitoplancton marino è generalmente limitata dalla disponibilità di nitrati e fosfati , che possono essere abbondanti nelle zone di ruscellamento agricole e nelle zone costiere di risalita. Anche l'inquinamento delle acque costiere prodotto dall'uomo e l'aumento sistematico della temperatura dell'acqua di mare sono stati implicati come fattori che contribuiscono alle maree rosse. Si pensa che altri fattori, come l'afflusso di polvere ricca di ferro da vaste aree desertiche come il deserto del Sahara, svolgano un ruolo importante nel causare le maree rosse. Alcune fioriture algali sulla costa del Pacifico sono state collegate anche al verificarsi di oscillazioni climatiche su larga scala come gli eventi di El Niño . Mentre le maree rosse nel Golfo del Messico si verificano sin dai tempi dei primi esploratori come Cabeza de Vaca , ciò che avvia queste fioriture e quanto sia importante il ruolo dei fattori antropogenici e naturali nel loro sviluppo non è chiaro. Si discute anche se l'apparente aumento della frequenza e della gravità delle fioriture algali in varie parti del mondo sia in realtà un aumento reale o sia dovuto a un aumento dello sforzo di osservazione e ai progressi nei metodi di identificazione delle specie.

Un progetto multi-partner finanziato dal programma federale EcoHab (NOAA) e pubblicato dal Mote Marine Laboratory mostra un elenco di ciò che alimenta le maree rosse. Uno studio della Florida FWC mostra che la marea rossa dell'alga Karenia brevis trovata in Florida è alimentata e peggiorata da azoto (N) e fosforo (P).

Elenco dei generi di marea rossa comuni

Eventi notevoli

  • 1530: Il primo caso presunto al largo della Florida Gulf Coast è senza fondamento. Secondo il Marine Lab dell'Università di Miami, la prima marea rossa possibile in Florida è stata nel 1844. I "segnali" precedenti provenivano da barche che smistano il pesce sulla strada per il porto di casa scaricando pesce spazzatura in mare. Quindi i rapporti sui "pesci morti" lungo la costa non erano Red Tide.
  • 1793: Il primo caso registrato si verifica nella Columbia Britannica , in Canada .
  • 1840: Nessun decesso di esseri umani è stato attribuito alla marea rossa della Florida, ma le persone possono provare irritazione respiratoria (tosse, starnuti e lacrimazione) quando l'organismo della marea rossa ( Karenia brevis ) è presente lungo una costa e i venti soffiano le sue tossine aerosolizzate. Il nuoto è generalmente sicuro, ma l'irritazione della pelle e il bruciore sono possibili nelle aree ad alta concentrazione di marea rossa.
  • 1844: Primo caso possibile al largo della costa del Golfo della Florida secondo Marine Lab University of Miami, probabilmente da navi al largo, nessun abitante noto della costa segnalato.
  • 1916: enormi quantità di pesci vengono uccisi lungo la costa sud-occidentale della Florida. Aria nociva pensata per essere un'esplosione sismica subacquea che rilascia gas di cloro.
  • 1947: Florida sudoccidentale
  • 1972: Una marea rossa è stata causata nel New England da un dinoflagellato tossico Alexandrium (Gonyaulax) tamarense . Le maree rosse causate dal dinoflagellato Gonyaulax sono gravi perché questo organismo produce sassitossina e gonyautoxins che si accumulano nei crostacei e se ingerite possono portare ad avvelenamento da crostacei paralitici (PSP) e possono portare alla morte.
  • 1972 e 1973: le maree rosse uccidono due abitanti del villaggio a ovest di Port Moresby. Nel marzo 1973 una marea rossa invase il porto di Port Moresby e distrusse un allevamento di perle giapponese.
  • 1976: Il primo caso di PSP a Sabah , nel Borneo malese , dove sono state segnalate 202 vittime e 7 morti.
  • 1987: una fioritura di alghe rosse nell'isola del Principe Edoardo ha causato perdite per oltre un milione di dollari.
  • 2005: Si scoprì che la marea rossa canadese era arrivata più a sud di quanto non fosse negli anni precedenti dalla nave (R/V) Oceanus, chiudendo i banchi di molluschi nel Maine e nel Massachusetts e allertando le autorità fino a Montauk ( Long Island , NY) per controllare i loro letti. Gli esperti che hanno scoperto le cisti riproduttive nei fondali avvertono di una possibile diffusione a Long Island in futuro, bloccando l'industria della pesca e dei crostacei della zona e minacciando il commercio turistico, che costituisce una parte significativa dell'economia dell'isola.
  • 2005-2006: Florida sudoccidentale, Karenia brevis
  • 2011: California settentrionale
  • 2011: Golfo del Messico
  • 2013: A gennaio, si è verificata di nuovo una marea rossa sulla costa occidentale del Mare di Sabah nel Borneo malese . Sono stati segnalati due decessi umani dopo aver consumato molluschi contaminati dalla tossina della marea rossa .
  • 2013: a gennaio, una marea rossa è apparsa sulla spiaggia di Sarasota, principalmente a Siesta Key, in Florida, causando un'uccisione di pesci che ha avuto un impatto negativo sui turisti e ha causato problemi respiratori per i bagnanti.
  • 2014: ad agosto, la massiccia "marea rossa della Florida" lunga 90 miglia (140 km) e larga 60 miglia (97 km).
  • 2015: giugno, 12 persone ricoverate nella provincia filippina di Bohol per avvelenamento da marea rossa.
  • 2015: agosto, diverse spiagge dei Paesi Bassi tra Katwijk e Scheveningen sono state colpite. Le istituzioni governative hanno dissuaso i bagnanti dall'entrare in acqua.
  • 2015: settembre, una marea rossa si è verificata nel Golfo del Messico, colpendo Padre Island National Seashore lungo North Padre Island e South Padre Island in Texas.
  • 2016: Settembre, Texas Parks and Wildlife segnala la marea rossa nella Laguna Madre inferiore. "Concentrazioni da alte a moderate di marea rossa sono state trovate da Beach Access 6 ai moli di Brazos Santiago. Concentrazioni di cellule moderate sono state trovate alla rampa per barche di Isla Blanca Park".
  • 2017 e 2018: K. brevis alga della marea rossa con diffida a nuotare, stato di emergenza dichiarato, delfino e lamantino morti , aggravati dal fiume Caloosahatchee . Ha raggiunto il picco nell'estate del 2018. Le alghe tossiche dannose fioriscono nella marea rossa nel sud-ovest della Florida. Una rara fioritura di alghe dannose lungo la costa orientale della Florida, nella contea di Palm Beach, si è verificata nel fine settimana del 30 settembre 2018.
  • 2021: A luglio, si è verificata una grande marea rossa sulla costa del Golfo della Florida all'interno e intorno a Tampa Bay . L'evento ha causato la morte di milioni di libbre di pesci e ha portato il National Weather Service a dichiarare un Beach Hazard.

Guarda anche

Riferimenti

link esterno