变暖的阿拉斯加北极水域是新的有毒藻类热点吗？

在第五次前往白令海峡的途中，MIT-WHOI博士生Evie Fachon希望了解更多关于一种有毒的浮游植物——连环亚历山大藻的信息。随着阿拉斯加北极变暖的速度快于世界上几乎任何地方，她和安德森研究实验室的其他成员担心这种危险物种可能向北扩散，自2018年以来，她多次前往白令海峡及其以北的楚科奇海的冰冷水域取样。与常规巡航不同，该团队的研究成为首次实时检测阿拉斯加北极水域前所未有的有毒水华的中心，因此需要向偏远社区提供多种风险咨询。

在阿拉斯加股份有限公司（Alaska Inc.）的支援船“挪威二号”（R/V Norseman II）上，法雄（Fahon）携带了一份健康咨询草案，旨在警告阿拉斯加北极稀少社区的居民不要食用贝类或其他可能有毒的海洋动物。她和她的顾问、世卫组织高级生物学家唐·安德森（Don Anderson）以及邮轮首席科学家鲍勃·皮卡特（Bob Pickart）同意，如果科学团队发现有毒藻类的浓度超过每公升1000个细胞，这是一个已知的危险阈值，当地卫生官员和阿拉斯加海洋基金会将其分发。2022年7月20日，在为期28天的巡航开始仅5天的时间里，该团队的自动显微镜成像流细胞机器人（IFCB）在阿拉斯加州甘贝尔外每公升检测到了18000多个细胞。几天后，30000。几周后，100000。

“当我们过去在那里时，我们离开了阿拉斯加的诺姆，要么什么都没有看到，要么只看到密度相对较低的零星开花，”法雄说。“所以，我真的没想到在我们离开码头后这么快就警告社区。”

罪魁祸首亚历山大是世界各地有害藻华（HABs）的常见催化剂。在缅因湾等地区，几十年来，其毒素污染了每年的贝类收成，导致人们和水生动物瘫痪和死亡，导致召回和关闭。在崎岖不平的阿拉斯加北极地区，海洋生物的生存收获是许多沿海社区的主要食物来源，污染的风险是巨大而广泛的。在那里，由于缺乏日常监控程序，很难对食品安全进行检查。虽然咨询提供了一定程度的保护，但这也可能意味着许多人不得不在杂货店购买食品，否则他们将不必承担费用。

（左）Evie Fachon在WHOI安德森实验室的培养箱中安排亚历山大培养物。（右）IFCB的仪表板图像显示，白令海峡水样中发现了高浓度的亚历山大（暗圆形细胞）。（按照外观顺序，照片由Daniel Hentz和Evie Fachon提供，©Woods Hole海洋学研究所）

在研究小组通知海岸卫生官员24小时后，白令海峡和苏厄德半岛六个主要社区的居民收到了几封电子邮件通知。与此同时，Norseman II团队继续追踪北部的布鲁姆。

诺顿桑德健康公司（Norton Sound Health Corporation）的环境协调员艾玛·帕特（Emma Pate）帮助传播了这一咨询意见，她说：“我们在这一时机上很幸运。”。她补充道，若不发布这一建议，含有高浓度藻类的食物可能已经被食用。

据Pate介绍，一份送往NOAA西北渔业科学中心进行分析的贝类样本中麻痹毒素含量是FDA国家食品安全要求允许的五倍。虽然贝类不是阿拉斯加北极饮食的主要主食，但食用贝类的海象、鲸鱼和海鸟以及滤食性动物仍有累积毒素的风险。

目前，该地区似乎躲过了一颗重大的子弹。到目前为止，没有任何疾病或死亡报告。尽管如此，这场空前规模的赤潮让研究人员感到厌倦，如果再次发生，居民可能不会那么幸运。

安德森说：“在缅因湾，我们研究了亚历山大藻及其导致的贝类死亡，我们通常看到每升几千个细胞，这足以在贝类中造成危险的毒素水平。”。“但当我们看到20到3万人或更多时，这是一个罕见的事件，所以这是一次震惊。”

从历史上看，阿拉斯加西北部白令海峡和楚科奇海寒冷的亚北极水域一直是防止频繁赤潮的缓冲区。当亚历山大藻从白令海北部进入海峡时，细胞转变成非游动的囊肿状态，沉入海底，在那里它们积聚在沉积物中。在那里，它们会一直处于休眠状态，由于温度极低，只有相对较少的孵化。这随着全球变暖而改变。

自1999年以来，气候变化导致的变暖使阿拉斯加囊床附近的平均底层水温升高了2°C（~4°F），使这些囊的孵化率增加了一倍多，并使季节性开花提前了三周。总的来说，阿拉斯加北极的“囊肿床”是缅因湾的15倍多，是世界上密度最大的地区之一。有时被称为“沉睡的巨人”，这已经成为安德森和他的同事们关注的焦点，他们担心这可能是海水变暖时反复出现的大规模开花的源头。安德森和法雄担心，如果这只巨无霸真的苏醒过来，可能会在楚科奇海和白令海峡北部造成一个本地有害藻类泛滥的循环，而阿拉斯加北极监测工作还没有做好准备。

野生动物，如在巡航过程中发现的海鸟、虎鲸和海象，可以通过食用滤食器来积聚毒素，滤食器将水中有害的藻华毒素集中起来。（照片由卡利霍恩提供，©伍兹霍尔海洋研究所）

Pate说：“自从这起事件发生以来，我们不得不在HAB监测方面向前迈进几年。“我们肯定还在寻找更多的显微镜，因此（HAB）分析最终可以在社区进行。”

幸运的是，IFCB等便携式技术继续简化HAB检测和分析。在2018年该设备首次用于区域HAB检测之前，该地区的数百份水样必须空运至世界卫生组织，在那里，藻类细胞在显微镜下进行了仔细的计数和分析，这一过程通常需要数月时间。到那时，向沿海社区提供咨询将毫无用处。

安德森说：“我们永远不会知道我们是否阻止了人们生病或死亡，但我想我们会有所作为。”

如今，IFCB可以帮助科学家对亚历山大细胞的翻滚样本进行全天候的成像和分析，而无需任何人从船上下来。有了它，WHOI的HAB科学家能够为阿拉斯加北极居民提供第一个实时风险咨询，安德森和法雄认为这是一个重大进步。

法洪说：“现在，阿拉斯加的这一地区缺少海上监测。”。“如果我们当时不在那里，（这个HAB）可能是我们在有人生病或死亡后才发现的事情。现在我们已经证明，IFCB这样的技术可能是该地区未来的一个有价值的监测工具。”

崎岖不平的海滨小镇霍普角（Point Hope）在北上楚科奇海（Chukchi Sea）时，可以从诺瑟曼二号（R/V Norseman II）上看到。（照片由Rebecca Siegel提供，©PolarTREC）

此次巡航和HAB相关研究的资金由国家科学基金会、国家海洋和大气管理局以及国家环境健康科学研究院提供。本研究中使用的成像流式细胞仪（IFCB）得到了WHOI科学家Mike Brosnahan和技术人员Mrunmayee Pathare的支持。该仪器最初由WHOI科学家Heidi Sosik开发。

Are warming Alaskan Arctic waters a new toxic algal hotspot? – Woods Hole Oceanographic Institution (whoi.edu)