Sargassum — род бурых макроводорослей ( морских водорослей ) в порядке Fucales класса Phaeophyceae . [1] Многочисленные виды распространены по всем умеренным и тропическим океанам мира, где они обычно обитают на мелководье и в коралловых рифах, и род широко известен своими планктонными (свободно плавающими) видами. Большинство видов в классе Phaeophyceae являются преимущественно холодноводными организмами, которые извлекают пользу из подъема питательных веществ, но род Sargassum, по-видимому, является исключением. [2] Любое количество обычно бентосных видов может принять планктонное , часто пелагическое существование после того, как их удаляют с рифов во время штормовой погоды. Два вида ( S. natans и S. fluitans ) стали голопелагическими — размножаются вегетативно и никогда не прикрепляются к морскому дну в течение своего жизненного цикла. Саргассово море Атлантическогоокеана было названо в честь водорослей, поскольку в нем обитает большое количество саргассума . [3]
Масштабы ежегодного цветения в Атлантике увеличились более чем в сто раз, начиная с 2011 года, в результате ряда факторов, включая увеличение стока удобрений в крупных реках, таких как Амазонка и Конго . ( нужен источник )
Название «саргассум» португальские моряки дали ему, обнаружив его в Саргассовом море . Они назвали его в честь шерстистой каменной розы ( Halimium lasianthum ), которая росла в их колодцах с водой на родине, [ нужна цитата ] и которая на португальском языке называлась sargaço ( португальское произношение: [sɐɾˈɣasu] ) [4] - от латинского salicastrum .
Флорида -Кис и материковая часть Южной Флориды хорошо известны высоким уровнем саргассума , покрывающего их берега. Саргассум или водоросли залива были обнаружены Колумбом . Хотя водоросли приобрели легендарную репутацию, покрывая все Саргассово море, делая навигацию невозможной, [5] с тех пор было обнаружено, что они встречаются только в дрейфах. [6]
Виды Sargassum выращиваются и очищаются для использования в качестве растительного лекарственного средства. Многие китайские травники назначают порошкообразный Sargassum — либо вид S. pallidum , либо, реже, hijiki , S. fusiforme — в дозах 0,5 грамма, растворенных в теплой воде, и пьют как чай. В традиционной китайской медицине его называют海藻; hǎizǎo , где его используют для устранения «жаровой мокроты». [7]
Саргассум ( F. Sargassaceae ) — важная морская водоросль, широко распространенная в тропических и субтропических регионах. Различные виды саргассума имеют народное применение в питании человека и считаются богатым источником витаминов , каротиноидов , белков и минералов. Многие биоактивные химические соединения, которые классифицируются как терпеноиды , стерины , сульфатированные полисахариды , полифенолы , саргахиноевые кислоты, саргахроманол и феофитин, были выделены из различных видов саргассума . Эти выделенные соединения и/или экстракты проявляют разнообразную биологическую активность, включая анальгезирующую , противовоспалительную , антиоксидантную , нейропротекторную , противомикробную , противоопухолевую , фибринолитическую , иммуномодулирующую , антикоагулянтную , гепатопротекторную и противовирусную активность. [8]
Виды этого рода водорослей могут достигать длины нескольких метров. Они, как правило, коричневого или темно-зеленого цвета и состоят из прикрепляющегося элемента , ножки и листа . Оогонии и антеридии встречаются в концептакулах, встроенных в вместилища на специальных ветвях. [9] У некоторых видов есть похожие на ягоды заполненные газом пузырьки, которые помогают листам плавать, способствуя фотосинтезу . Многие имеют грубую, липкую текстуру, которая, наряду с прочным, но гибким телом, помогает им выдерживать сильные водные потоки.
Большие пелагические маты саргассума в Саргассовом море выступают в качестве одной из немногих сред обитания, доступных для развития экосистемы; это связано с тем, что Саргассово море не имеет никаких сухопутных границ. [10] Участки саргассума служат убежищем для многих видов на разных этапах их развития, а также постоянным местом обитания эндемичных видов, которые можно встретить только на саргассуме и внутри него . [11] Эти эндемичные организмы имеют особые узоры и окраску, которые имитируют саргассум и позволяют им впечатляюще маскироваться в своей среде. В общей сложности эти маты саргассума являются домом для более чем 11 типов и более 100 различных видов. [12] Также существует в общей сложности 81 вид рыб (представлено 36 семейств), которые обитают в саргассуме или используют его для частей своего жизненного цикла. [13] Другие морские организмы, такие как молодые морские черепахи, будут использовать саргассум как убежище и источник пищи, пока не достигнут размера, при котором они смогут выживать в другом месте. Это сообщество подвергается влиянию человека из-за чрезмерного вылова рыбы, мусора и других видов загрязнения, а также судоходства, что в конечном итоге может привести к исчезновению этой разнообразной и уникальной среды обитания. [11] Ниже приведен список организмов, которые связаны с саргассумом в Саргассовом море.
Саргассово море играет важную роль в миграции катадромных видов угрей , таких как европейский угорь , американский угорь и американский морской угорь . Личинки этих видов вылупляются в море и по мере роста перемещаются в Европу или на восточное побережье Северной Америки. Позже в жизни созревший угорь мигрирует обратно в Саргассово море, чтобы метать икру и откладывать яйца . Также считается, что после вылупления молодые головастые морские черепахи используют течения, такие как Гольфстрим , чтобы перемещаться в Саргассово море, где они используют саргассум в качестве укрытия от хищников , пока не станут взрослыми. [14] [15]
Саргассум также служит трофическим звеном между поверхностью океана и морским дном. Изоподы вида Bathyopsurus nybelini на глубинах 5002-6288 м в Пуэрто-Риканском желобе и центре распространения Среднего Каймана были замечены потребляющими саргассум . Они даже демонстрируют несколько адаптаций для этого, таких как микробиомы, способные расщеплять водоросли и фиксировать азот, специализированные плавательные гребки и зубчатые, перемалывающие ротовые части. [16]
Организмы, обнаруженные в пелагических скоплениях саргассума , [17] [18] [11]
Саргассум обычно встречается в прибрежных дрейфовых водах вблизи зарослей саргассума , где его также называют « водорослями залива» — термин, который также может обозначать все виды морских водорослей, выброшенных на берег.
Виды Sargassum встречаются во всех тропических районах мира и часто являются наиболее очевидными макрофитами в прибрежных районах, где саргассовые отмели часто встречаются вблизи коралловых рифов . Растения растут в приливно-отливной зоне и прикрепляются к кораллам, камням или ракушкам в умеренно открытых или защищенных скалистых или галечных районах. Эти тропические популяции часто подвергаются сезонным циклам роста и распада в соответствии с сезонными изменениями температуры моря. [19] У тропических видов Sargassum , которые часто преимущественно потребляются травоядными рыбами и морскими ежами , наблюдается относительно низкий уровень фенолов и танинов . [20]
В ограниченных количествах выброшенный на берег саргассум играет важную роль в поддержании прибрежных экосистем Атлантики и Карибского моря. [21] Оказавшись на берегу, саргассум обеспечивает жизненно важные питательные вещества, такие как углерод , азот и фосфор, для прибрежных экосистем, которые граничат с бедными питательными веществами водами западных североатлантических тропиков и субтропиков. [22] [23] Кроме того, он уменьшает прибрежную эрозию . [23]
Начиная с 2011 года беспрецедентное количество саргассума начало затапливать прибрежные районы в рекордных количествах. [24] Береговые линии в Бразилии , Карибском море , Мексиканском заливе и на восточном побережье Флориды увидели, как количество саргассума вынесло на берег на глубину до трех футов. [25] [21] Первое крупное наводнение саргассума произошло в 2011 году, и биомасса увеличилась в 200 раз по сравнению со средним размером цветения за предыдущие восемь лет. [26] С 2011 года все более сильные наводнения происходили каждые 2–3 года. Во время наводнения саргассума в 2018 году одно цветение саргассума составило более 1600 квадратных километров, что более чем в три раза превышает средний размер. [26] [27] Недавние наводнения привели к потере миллионов долларов дохода в туристической отрасли, особенно навредив небольшим странам Карибского бассейна, экономика которых сильно зависит от сезонного туризма. [26]
Хотя Саргассово море является известным источником цветения саргассума , различия в типах саргассума, составляющих эти затопления, привели исследователей к мысли, что Саргассово море не является точкой происхождения затопления саргассума . [26] [28] Sargassum natans I и Sargassum fluitans III являются доминирующими видами саргассума, обнаруженными в Саргассовом море. [29] Недавние исследования сетевых выборок показали, что Sargassum natans VIII , ранее редкий тип, составляет доминирующий процент биоразнообразия саргассума в Западной Атлантике и Саргассовом море. [29] [30] [31]
Беспрецедентные случаи затопления саргассумом вызывают ряд биологических и экологических последствий в пострадавших регионах. Разложение большого количества саргассума вдоль береговых линий потребляет кислород, создавая большие зоны с недостатком кислорода, что приводит к гибели рыбы. [32] Разложение саргассума дополнительно создает сероводородный газ ( H 2 S ), который вызывает ряд последствий для здоровья людей. [33] Во время затопления саргассумом в 2018 году было зарегистрировано 11 000 случаев острой токсичности саргассума за 8 месяцев только на островах Карибского моря Гваделупа и Мартиника . [34] Огромное количество плавающего саргассума представляет собой физический барьер, не позволяющий кораллам и морским травам получать достаточно света, обрастает винты лодок и запутывает морских черепах и млекопитающих. [35] [36] С каждым затоплением саргассумом большое количество питательных веществ переносится из открытого океана в прибрежную среду. Это значительно увеличивает транспорт питательных веществ, и его влияние на морские и прибрежные экосистемы до сих пор неизвестно. Понимание причин и движущих сил наводнений саргассума имеет решающее значение, поскольку они становятся все более распространенными. [37]
Саргассово море, известный источник цветения саргассума , классифицируется как олиготрофный регион. [38] С теплой, бедной кислородом водой и низким содержанием питательных веществ производство биомассы ограничено тем малым количеством присутствующих питательных веществ. [39] Исторически низкий уровень питательных веществ в Саргассовом море ограничивал производство саргассума . Новые притоки азота и фосфора являются движущими факторами увеличения производства биомассы . [40] [41] [42]
Недавние исследования выявили три вероятных фактора притока питательных веществ, связанных с увеличением биомассы саргассума : увеличение выработки питательных веществ из реки Амазонки , увеличение выработки питательных веществ в Мексиканском заливе и прибрежный апвеллинг у побережья Западной Африки , который переносит глубокие воды, богатые питательными веществами, в верхнюю водную толщу, где обитает саргассум . [43] [44] [42] Было показано, что выработка питательных веществ из реки Амазонки оказывает прямое отсроченное воздействие на крупные наводнения, которые происходят через один-два года после многих лет высокой выработки питательных веществ. [43] Сообщалось, что фосфаты и железо , переносимые пассатами из Северной Африки, оказывают удобряющее действие на рост саргассума ; необходимы дополнительные данные, чтобы понять его роль в возникновении цветения при затоплении. [26] Исследователи во всем мире согласны с тем, что необходимы дальнейшие исследования для количественной оценки влияния изменений в морской химии и других факторов окружающей среды на недавнее увеличение биомассы саргассума и наводнения. [43]
Физическими факторами, вызывающими затопление саргассума , являются преобладающие ветры и поверхностные течения океана. [45] Карибский регион расположен в регионе, который сильно подвержен влиянию пассатов . Пассаты — это сильные, постоянные северо-восточные ветры, которые переносят сухой воздух, наполненный пылью, из Сахары через Атлантику. [46] Пассаты также играют важную роль в ежегодном сезоне ураганов в Западной Атлантике. [47] Карибское течение и Антильская ветвь Атлантического Северного Экваториального течения являются основными переносчиками саргассума в регионе. [48] [49]
Недавно исследователи начали использовать спутниковые снимки , полученные с помощью спектрорадиометра среднего разрешения, и данные об океанских течениях для отслеживания и прогнозирования наводнений с высокой степенью точности. [50]
Влияние вырубки лесов , сброса сточных вод и коммерческого сельскохозяйственного удобрения на избыточное накопление питательных веществ в водной и морской среде было хорошо изучено и, как было показано, является движущими факторами эвтрофикации . [ 51] [52] Поскольку пагубные затопления саргассовыми водорослями начались только в 2011 году, вполне вероятно, что был достигнут и превзойден неизвестный порог питательных веществ. Учитывая текущую сельскохозяйственную политику и практику, маловероятно, что эти затопления исчезнут сами по себе без вмешательства человека.
Японская кухня, а также Чили традиционно употребляют саргассум , известный как хидзики , хотя он содержит большое количество мышьяка , часть цикла мышьяка из грунтовых вод, водных путей в океаны и обратно на сушу. Существуют методы обработки и значительного снижения мышьяка из этого рода водорослей, что потенциально делает его почти неисчерпаемым источником пищи для животных или людей.
Изменения уровня моря , солености , температуры воды, химического состава, характера осадков и кислотности воды играют роль в регулировании цветения водорослей . [53] Поскольку антропогенные факторы увеличивают изменчивость этих факторов, частота, продолжительность, интенсивность и географический диапазон вредоносного цветения водорослей увеличиваются, что приводит к миллионам долларов потерянного дохода, а также к повреждению хрупких прибрежных и коралловых экосистем. [54]
Со времен Колумба распространилось множество легенд о Саргассовом море. Считалось, что водоросли, покрывающие его поверхность, были настолько густыми, что ни одно судно не могло из них выбраться. Ранние авторы описывали древние корабли-призраки, гниющие, оставаясь навсегда запертыми в водорослях.