2014-2015年美国西海岸海洋热浪及其影响

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2014至2015年间，美国西海岸经历了一次创纪录的暖水“斑块”事件，这一事件不仅对海洋生态系统造成了严重影响，还导致了渔业的崩溃和海洋生物的大量死亡。特别是，一种名为Pseudo-nitzschia的微小硅藻在此期间大量繁殖，产生的神经毒素导致西海岸的商业和部落蟹类及贝类渔业蒙受数百万美元的损失。这种毒素会引发人类的失忆性贝类中毒，症状包括呕吐、腹泻、头痛和记忆丧失等。科学家们对这种有害藻华的形成感到震惊，因为它们通常与富营养的冷水上涌有关，而2015年的热浪期间并没有这种上涌现象。南加州大学（2024USNews美国大学排名：28）海洋研究项目资助的博士候选人Kyla Kelly通过实验发现，氮在高温条件下触发了这种硅藻的毒性。她的研究表明，即使在热浪条件下，少量的氮也能引发大规模的有毒藻华。研究还指出，人类活动导致的氮排放可能会加剧这一问题。Kyla的研究有助于提高科学家和渔业管理者的预测能力，提前预警，减少经济损失。南加州大学海洋研究项目还资助了其他研究，旨在更好地理解加州沿海的有害藻华，并开发新的检测技术，以便及时预警渔民和公众。

2014-2015年海洋热浪对西海岸渔业的影响

2014至2015年的海洋热浪事件对西海岸渔业的影响是多方面的。海洋热浪不仅改变了海洋生态系统的结构，还对渔业资源的分布和数量产生了深远的影响。根据一项研究，海洋热浪对顶级捕食者的分布产生了显著影响，这些捕食者包括鲨鱼、海豚和鲸鱼等。研究表明，热浪期间，顶级捕食者的栖息地发生了显著变化，有些物种的栖息地几乎完全消失，而另一些物种的栖息地则增加了两倍。这种变化不仅影响了生态系统的平衡，还对渔业资源的可持续利用提出了新的挑战。

海洋热浪的强度和演变各不相同，这使得我们难以预测和管理这些极端事件。然而，通过模型研究，科学家们发现，热浪对顶级捕食者的影响是高度可预测的。这为我们开发类似于天气预报的热浪影响预警系统提供了可能性。这样的系统可以帮助渔业管理者提前采取措施，减少经济损失。

Pseudo-nitzschia在有害藻华中的角色

Pseudo-nitzschia是一种微小的硅藻，它在有害藻华的形成中扮演了重要角色。南加州的有毒藻华现象频繁且严重，导致数百只海豚和海狮死亡。气候变化导致海洋温度上升，为有害藻类的繁殖提供了有利条件。南加州大学的专家David Caron和Carly Kenkel对此进行了深入研究。Caron指出，除了海洋哺乳动物，海鸟和其他海洋生物也受到有毒藻类的影响。温度和营养物质的变化是藻华发生的主要原因。

Kenkel则关注珊瑚礁，指出佛罗里达州的珊瑚礁正经历前所未有的高温，导致珊瑚严重受损。珊瑚礁不仅是海洋生物多样性的基础，还对防止海岸侵蚀和提供旅游收入有重要作用。气候变化是全球性问题，减少碳足迹的每一个小行动都很重要。

多莫酸对人类健康的影响

多莫酸是一种由Pseudo-nitzschia产生的神经毒素，它对人类和海洋生物的健康都有严重影响。随着海洋温度的上升，南加州海滩上出现了大量生病和死亡的海狮和海豚。这些海洋哺乳动物患上了由藻类繁殖引起的多莫酸中毒。多莫酸是一种天然存在的毒素，但在高浓度下会使人类和海洋哺乳动物生病。海洋温度的上升还可能导致飓风增加、珊瑚白化和与毒素相关的疾病增加。

今年夏天，全球气温创下新高。在亚利桑那州的菲尼克斯，7月18日创下了连续19天白天气温超过110华氏度（43摄氏度）的记录。在佛罗里达州沿海，水温也创下了新高。到6月，南加州的水温已变得危险，数百只生病和死亡的海狮和海豚开始出现在海滩上。高于正常的温度与高水平的多莫酸有关，这种毒素会使人类和海洋哺乳动物生病。

多莫酸与单细胞植物Pseudo-nitzchia的繁殖有关，这种植物的繁殖通常被称为红潮。螃蟹和龙虾等甲壳类动物以及鱼类会摄入这种植物。当人类和海洋动物食用这些被污染的生物时，可能会发生多莫酸中毒。轻度中毒的症状包括呕吐、腹泻和腹部绞痛。严重病例中，受害者会出现呼吸困难、心血管不稳定和癫痫发作。

1998年，加州海洋哺乳动物中心首次诊断出加州海狮的多莫酸中毒病例。多莫酸会攻击海狮的大脑，导致癫痫发作，甚至心力衰竭。如果早期治疗，感染的动物可能在未造成重大生理损害前恢复。多莫酸中毒也在其他海狮、海豹、海豚和大型鲸鱼中有报道。

加州沿海海面温度上升的趋势并非该州独有。1991年至2015年的数据显示，北加州的俄勒冈州也经历了海洋温度的上升。在检测到剃刀蛤中最高水平的多莫酸的五年中，研究人员注意到这与最温暖的海洋条件相吻合。

温暖的海洋温度的后果不仅限于多莫酸中毒。其他影响包括珊瑚白化、鱼类种群减少、沿海保护能力下降以及当地经济利益的损失。水温上升还增加了更强大天气系统的潜力，并预测频率增加。美国国家海洋和大气管理局估计，目前约有40%的世界海洋正面临海洋热浪，这是有记录以来最高的比例，归因于人为引起的气候变化。

氮对Pseudo-nitzschia毒性的影响

Kyla Kelly的研究揭示了氮在高温条件下对Pseudo-nitzschia毒性的影响。她通过实验发现，即使在热浪条件下，少量的氮也能引发大规模的有毒藻华。这一发现对理解和管理有害藻华具有重要意义。研究表明，人类活动导致的氮排放可能会加剧这一问题。

本研究探讨了紫外线B辐射、变暖和氮源变化对未来沿海海洋中有毒Pseudo-nitzschia multiseries生物量积累的影响。研究采用全因子矩阵实验设计，考察了温度（20和25°C）、氮源（硝酸盐和尿素）和光照（有无紫外线B辐射）对Pseudo-nitzschia multiseries的综合影响。结果表明，该藻种无法承受超过30分钟的0.06 mw·cm-2紫外线B辐射，紫外线B抑制了其生长速率，但光合作用和碳固定仍以较低的能力继续进行，且尽管生长受抑，毒素合成仍在继续。温度升高5°C使细胞内毒素含量增加了三倍。在较高温度下，尿素培养的藻种在紫外线B辐射下毒素含量最高，表明紫外线B、变暖和尿素的交互作用可以协同增强毒素生产。然而，由于生长速率接近于零，总体有毒生物量的生产较低。这表明尽管在未来受人类活动影响的海洋中，Pseudo-nitzschia multiseries的细胞特异性毒性可能会加剧，但紫外线B的增加可能会抑制其藻华的形成。多变量实验方法揭示了单变量实验无法预测的交互作用。尽管未来海洋中Pseudo-nitzschia multiseries的毒素生产可能会增加，但其对紫外线B的固有敏感性可能会调节毒素向沿海食物网的传递。

综合总结

2014至2015年的海洋热浪事件对美国西海岸的生态系统和渔业造成了严重影响。Pseudo-nitzschia的繁殖和多莫酸的产生进一步加剧了这一问题，对人类健康和海洋生物都构成了威胁。Kyla Kelly的研究揭示了氮在高温条件下对Pseudo-nitzschia毒性的影响，这为我们理解和管理有害藻华提供了新的视角。未来，我们需要更多的研究和更有效的管理措施，以应对气候变化带来的挑战，保护海洋生态系统和渔业资源。通过开发类似于天气预报的热浪影响预警系统，我们可以更好地预测和应对极端气候事件，减少经济损失，保护人类健康和海洋生物的安全。