IV. Красные приливы
IV. Красные приливы
Некоторые фитопланктонные организмы, динофлагелляты, имеют склонность образовывать очень большие скопления, известные под названием „красные приливы". Иногда такие участки „цветения" моря достигают нескольких километров в ширину. Часто они располагаются параллельно береговой линии. Возникают красные приливы в результате быстрого размножения водорослей. Они могут существовать в виде отдельных клеток, либо в виде коротких цепочек, состоящих из нескольких клеток. При максимальной плотности популяции в литре морской воды содержатся миллионы водорослей.
Хотя красные приливы изучаются уже более 100 лет, ученые не пришли еще к окончательному мнению относительно многих аспектов их биологии; в частности, пока не известны причины, вызывающие,"цветение" моря. Известно, что подвижные организмы, образующие красный прилив, активно движутся с помощью жгутиков в поисках зон, в которых скапливаются растворенные питательные вещества. Перемещаясь с места на место, они часто покрывают огромные по их масштабам многометровые расстояния. Когда найден участок, содержащий оптимальное количество пищи, клетки часто образуют резко очерченный слой, который регистрируется океанографическими приборами как зона максимального содержания хлорофилла.
Совершенно непонятно, как скопления фитопланктонных организмов держатся вместе, образуя четкий горизонтальный слой. Планктонологи обращают свой взгляд на концентрирующие механизмы физической природы, такие, как вихревые течения, но действительно ли они причастны к этому — никто не знает. Тех, кто наблюдает за красными приливами с близкого расстояния, изумляет вид воды, неожиданно приобретающей цвет томатного супа, как будто кто-то прямо на глазах проводит краской пограничную линию на поверхности моря.
Некоторые организмы, встречающиеся в красных приливах, обладают чрезвычайно интересным свойством биолюминесценции. Установлено, что биохимическая основа свечения крохотных одноклеточных растений подобна той, которая заставляет светиться жуков-светляков. Динофлагелляты, очевидно, вспыхивают главным образом в ответ на физические раздражения. Ночью это сияние, освещающее верхушки волн, представляет захватывающее зрелище. Рыбы, плывущие через светящийся фитопланктон, оставляют за собой яркий зеленый след. Это привело биологов к мысли, что биолюминесценция водорослей выполняет защитную функцию. Сторонники этой гипотезы „сигнала тревоги" считают, что миллионы крохотных прожекторов, направленных на кормящееся ночью животное-фильтратор, делают заметным этого преступника для хищников. Такие пожиратели водорослей, возможно, не любят яркого освещения и отступают в более глубокие слои. Не все виды динофлагеллят обладают способностью светиться, и причина этого тоже неясна.
Появлению красных приливов на поверхности моря часто предшествуют сильные дожди, увеличивающие сток рек в море. В такое время питательные вещества поступают в прибрежные воды в большей, чем обычно, концентрации, и ученые давно подозревают, что именно это «переудобрение» моря вызывает красные приливы. В последние годы накопилось много примеров, указывающих на существование связи между появлением красных приливов и все учащающимися случаями загрязнения моря. По соседству с местами сброса городских канализационных сточных вод в морскую среду, например в Токийском заливе в Японии и Ослофиорде в Норвегии, массовые вспышки размножения ядовитых динофлагеллят становятся обычным явлением. Рост Gonyaulax catenella, наиболее массового вида в красных приливах в водах северо-западной части Тихого океана, стимулируется детергентами, содержащими нитрилотриацетатную кислоту.
Многие виды динофлагеллят имеют сложный цикл развития, в котором чередуются свободно плавающие планктонные фазы и фазы неподвижные, встречающиеся в бентосе. Эта схема жизненного цикла характерна для многих обитателей моря, но, в противоположность большинству из них, у ушедших на дно динофлагеллят все жизненные процессы заторможены. Эта стадия получила название покоящейся стадии, или цисты. В этот период динофлагелляты не движутся и не растут. Находясь в пассивной обороне, они окружают свои одноклеточные тела похожим на раковину покрытием, подобным оболочке пыльцевых зерен высших растений. Это одно из самых стойких веществ, способное противостоять почти любому химическому воздействию, доступному человеку и природе. Даже кипящие кислоты не в состоянии разрушить его. Инцистированные особи совершенно безболезненно переносят даже воздействие мощных пищеварительных соков животных, которые питаются живущими в отложениях организмами.
Спустя какое-то время, может быть годы (доподлинно никто этого не знает), по какому-то неуловимому сигналу из крохотных цист, которые на континентальном шельфе встречаются тысячами в одном грамме песка, появляется новое поколение плавающих планктонных организмов. Недавно некоторые биологи высказали мысль, что причиной красных приливов является такое массовое синхронное эксцистирование динофлагеллят, которые за несколько лет могли накопиться в бентосе от сменявших друг друга незначительных по объему популяций жгутиконосцев. Возможно, что стимулом к эксцистированию может служить смена температуры, солености или появление питательных веществ в оптимальной для роста водорослей концентрации, но опять-таки никто ничего не знает наверняка.
Если бы не тот факт, что несколько видов динофлагеллят крайне токсичны для многих высших форм жизни, включая человека, красные приливы, вероятно, ни у кого не вызвали бы интереса, кроме разве что горсточки кабинетных ученых да любознательных любителей морских прогулок. Однако среди дюжин безвредных видов в прибрежных водах Северной Америки четыре вида несут теперь ответственность за миллионные убытки, которые время от времени несут индустрия туризма и рыбная промышленность. Два из них вызвали смертельные отравления людей.
В Новой Англии жгутиконосец Gonyaulax excavata (прежнее название G. tamarensis) стал широко известен как опасный вид только начиная с 1972 года. В тот год были обнаружены ядовитые моллюски вдоль побережья штатов Мэн, Нью-Гемпшир и Массачусетс, одновременно было зарегистрировано несколько случаев подозрительной гибели рыб и птиц. Все это привело к запрету промысла моллюсков на несколько недель. Несколько раз сообщалось о появлении заболеваний, связанных с красными приливами, но быстро принятые меры предотвратили серьезную опасность.
В прибрежных водах Канады вот уже двадцать с лишним лет пристальное внимание приковывает G. excavata, С ним связывают многочисленные случаи гибели людей, употреблявших в пищу зараженных моллюсков.
Каждое лето начиная с 1972 года ядовитые водоросли появляются в водах Новой Англии, распространяясь на юг до Кейп-Кода. Некоторые ученые считают, что увеличивающееся количество сточных вод и тепловых выбросов вдоль побережья Новой. Англии, возможно, создает благоприятные условия для развития опасного G. excavata.
В Мексиканском заливе губительные свойства красных приливов приписываются двум видам, Gymnodinium breve и Gonyaulax monilata. Наибольшее влияние красные приливы оказывают в этом районе на всякого рода рыбу. Рыбы, пойманные в этих водах, главным образом у побережья Флориды и Техаса, отличаются странным поведением. Вдруг какая-нибудь плывущая вполне нормально рыба совершает рывок к поверхности и начинает сновать вверх-вниз, то наполовину высовываясь из воды, то снова уходя под воду. По-видимому, ее мучает удушье; сделав последний „вдох", она погибает. Случалось, что целые косяки кефали вдруг выскакивали на поверхность, вставали на хвосты и, выпустив фонтанчик воды, умирали. После такого массового падежа все пляжи бывают завалены гниющей рыбой, и индустрия туризма надолго замораживается.
Красные приливы Мексиканского залива редко связываются с серьезными заболеваниями людей. Однако отдыхающие на берегу и катающиеся на лодках люди испытывают сильное раздражение дыхательных путей, сопровождающееся кашлем, чиханием и чувством жжения. Полагают, что эти симптомы вызываются содержащей токсины водорослей водяной пылью, срываемой порывами ветра с гребней волн, красных от кишащих в них жгутиконосцев.
Красные приливы в районе Тихоокеанского побережья особенно опасны для человека. Встречающийся среди многочисленных безвредных организмов Gonyaulax catenella требует самого пристального внимания. Этот вид, обычно образующий цепочки клеток, в изобилии появляется только в прибрежных участках Северной Калифорнии (Сан-Франциско) и распространяется дальше на север. В пространстве и времени он распределен очень неравномерно. В течение многих лет большие участки побережья бывают свободны от этого красного прилива, и вдруг океан расцвечивается розовым, подобно облаку на закате.
Сезон расцвета G. catenella падает на период с июля до конца сентября. В дневное время "цветение" моря незаметно. Характерные для других форм чрезвычайно плотные популяции, окрашивающие воду в красный цвет, образуются редко. Но ночью на отдельных участках побережья, начиная от Пуэнт-Рейеса до Алеутских островов, эти водоросли начинают светиться. Для индейцев, живущих на побережье Тихого океана, появление красивых мерцающих огоньков на гребнях волн служит сигналом, предупреждающим о том, что моллюсков есть нельзя.
Для человека и большинства других животных, на которых проводились опыты, паралитический яд, содержащийся в зараженных G. catenello моллюсках (или ПЯМ), является одним из наиболее опасных среди известных ядов. Его действие почти в пятьдесят раз сильнее действия кураре, знаменитого яда, которым амазонские индейцы смазывали кончики своих стрел. ПЯМ, по-видимому, состоит не из одного соединения, а из группы родственных органических химических веществ.
О том, какую опасность для человека представляет G. catenella, можно судить хотя бы по тому, что его используют современные политические охотники за головами из Центрального разведывательного управления. После дистилляции и концентрации яд, полученный из водорослей, был применен для отравления стилетов, используемых наемными убийцами ЦРУ. Бесконечно малое количество чистого ПЯМ, нанесенное на стилет, подействует в течение нескольких минут, так как это высококонцентрированное вещество попадет непосредственно в кровеносную систему. Губы начнут дрожать и онемеют, затем, вероятно, то же самое произойдет с пальцами рук и ног; очень скоро после этого наступит паралич конечностей. Когда паралич охватит грудные мышцы и диафрагму, жертва умрет от удушья.
Во всех известных случаях отравления ПЯМ описаны именно такие симптомы, но появляются они лишь спустя длительное время, от двух до двенадцати часов. Отравление всегда являлось результатом употребления в пищу моллюсков, выловленных по соседству с ядовитым „цветением" моря. Время между отравлением и появлением первых симптомов заболевания зависит от того, как долго пробудет яд в пищеварительной системе, прежде чем он попадет в кровь, и индивидуальных физиологических особенностей отравленного человека.
Даже самое тяжелое паралитическое отравление моллюсками поддается такому простому методу лечения, как искусственное дыхание, надо только проявить при этом должное упорство. При отсутствии больничного аппарата достаточно воспользоваться способом «рот в рот». Выздоровление обычно наступает быстро, приблизительно через сутки после появления первых симптомов.
Самые серьезные случаи отравления — со смертельным исходом — вызывало употребление мидий и других двустворчатых моллюсков (мий, кардиумов и т. п.), пойманных в водах с высокой соленостью. Устрицы, обитающие гораздо ближе к берегу, в солоноватых бухтах, например в системе Пьюджет-Саунд, почти никогда не соприкасаются с G. catenella. Двустворчатые моллюски обычно заражены сильнее других организмов, так как они являются фильтраторами и соответственно задерживают огромное количество клеток G. catenella. Сами двустворчатые приобрели устойчивость по отношению к ПЯМ, и в мягких тканях мидий, мий и ряда других видов токсины накапливаются в больших количествах. Исключительную известность за свою способность сохранять очень высокие концентрации ядов получил моллюск Saxidomus gigantea, широко распространенный у северо-западного побережья Тихого океана. ЦРУ использовало S. gigantea в качестве главного источника яда для отравления оружия.
Хотя на побережье северной части Тихого океана двустворчатые моллюски заражены сильнее всего, другие животные, в том числе крабы и брюхоногие моллюски, как выяснилось, содержат в себе достаточное количество ПЯМ, чтобы вызвать отравление у человека, употребившего их в пищу. Возможно, эти существа получают токсины, питаясь очень мелкими двустворчатыми.
Неоднородное, мозаичное пространственное распределение ПЯМ может ввести в заблуждение. Известно, что мидии и некоторые другие виды, обитающие на банках, расположенных всего лишь в одном километре друг от друга, сильно отличаются по токсичности. Одних можно есть совершенно безбоязненно, другие несут с собой смерть. Кроме того, ПЯМ может сохраняться в тканях моллюсков в течение нескольких недель после того, как в данном участке исчезнут последние G. catenella.
Каждый год на Тихоокеанском побережье люди болеют (и иногда умирают) от ПЯМ. Источником этих отравлений почти никогда не бывает пища, подаваемая в ресторанах. Чаще всего жертвами токсичных водорослей бывают туристы, например студенты колледжей, совершающие вылазки к морю, и путешествующие вдоль побережья сентиментальные любители природы из Де-Мойна или Тулсы. Начинающим рыболовам-любителям от Калифорнии до Аляски следует справляться в местных органах здравоохранения или у опытных рыбаков относительно съедобности моллюсков в данной местности. Но самым мудрым было бы следовать старому правилу индейцев и воздерживаться от употребления моллюсков в период с конца весны, когда волны только еще начинают окрашиваться в розовый цвет, и до осени.