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有害藻類ブルーム（HAB ）、または藻類の過剰増殖は、海洋環境では赤潮と呼ばれることもあり、藻類が生成する天然毒素の生成、水の脱酸素化、他の生物への機械的損傷、またはその他の手段によって他の生物に悪影響を及ぼす藻類ブルームです。HABは、毒素を生成する藻類ブルームのみとして定義される場合もあれば、自然水域の酸素レベルを著しく低下させ、海水または淡水域の生物を死に至らしめる可能性のある藻類ブルームとして定義される場合もあります。[ 1 ]ブルームは数日から数ヶ月続くことがあります。ブルームが死滅した後、死んだ藻類を分解する微生物がより多くの酸素を消費し、「デッドゾーン」を生成し、魚の大量死を引き起こす可能性があります。これらのゾーンが長期間にわたって広い範囲を覆うと、魚も植物も生き残ることができません。
特定のHABsの原因は、場所によっては完全に自然発生的に起こる場合もあれば、人間の活動の結果である場合もあるため、不明な場合がある。[2]特定の場所では、栄養塩などの特定の要因との関連性が見られるが、HABsは人間が環境に影響を与え始める前から発生していた。HABsは、水中の栄養塩過剰である富栄養化によって引き起こされる。最も一般的な2つの栄養塩は、固定窒素（硝酸塩、アンモニア、尿素）とリン酸塩である。[ 4 ]過剰な栄養塩は、農業、産業汚染、都市部/郊外での過剰な肥料使用、およびそれに伴う都市の流出によって排出される。水温の上昇と循環の低下も寄与する。[ 5 ]
有害藻類ブルームは、動物、環境、経済に重大な被害をもたらす可能性があります。世界中でその規模と頻度が増加しており、多くの専門家はこれを地球温暖化に起因するものと考えています。米国海洋大気庁（NOAA）は、太平洋でさらに有害な藻類ブルームが発生すると予測しています。[ 6 ]潜在的な対策としては、化学処理、追加の貯水池、センサーと監視装置、栄養塩流出の削減、研究と管理、監視と報告などが挙げられます。[ 7 ]
肥料、下水、家畜の廃棄物を含む陸上からの流出水は、豊富な栄養分を海水に運び、藻類ブルームの発生を促します。大規模な嵐の後によく起こる河川の洪水や海底からの栄養分の湧昇などの自然原因も、栄養分を供給し、藻類ブルームの発生を引き起こします。沿岸開発と養殖の増加も、沿岸の有害藻類ブルームの発生に寄与しています。[ 8 ] [ 9 ]風によって引き起こされるラングミュア循環と生物学的影響 により、有害藻類ブルームの影響は局所的に悪化する可能性があります。
シアノバクテリア（藍藻）による有害藻類ブルームは、水面または水面直下に泡、スカム、またはマットとして現れ、その色素によってさまざまな色を呈することがあります。 [ 4 ]淡水湖や河川におけるシアノバクテリアのブルームは、鮮やかな緑色に見え、しばしば浮遊するペンキのように見える表面の筋が見られます。[ 10 ]シアノバクテリアのブルームは世界的な問題です。[ 11 ]
ほとんどの藻類ブルームは、栄養分が過剰な温暖な水域で発生します。[ 4 ]このようなブルームによる有害な影響は、藻類が生成する毒素、または水中の酸素を消費し、魚の大量死につながることによるものです。[ 12 ]ただし、 すべての藻類ブルームが毒素を生成するわけではなく、水の色を変えたり、悪臭を放ったり、水に不快な味を加えたりするだけのものもあります。残念ながら、サンプリングと顕微鏡検査が必要なため、見た目だけでブルームが有害かどうかを判断することはできません。[ 4 ]多くの場合、顕微鏡検査だけでは、有毒な個体群と無毒な個体群を区別するには不十分です。このような場合、毒素レベルを測定したり、毒素生成遺伝子が存在するかどうかを判断したりするためのツールを使用できます。[ 13 ]
狭義には、有害藻類ブルームとは、他の種に影響を与える毒素を放出するブルームのみを指します。一方、あらゆる藻類ブルームは低酸素レベルによりデッドゾーンを引き起こす可能性があり、その意味では「有害」と呼べるかもしれません。メディアや科学文献における「有害藻類ブルーム」という用語の使用法は様々です。広義には、「人間の健康や社会経済的利益に悪影響を及ぼす、あるいは水生生態系に有害となる生物や事象はすべて、HABとみなされる」とされています。[ 14 ]有害藻類ブルームは「科学的な定義というよりは社会的な概念」です。[ 14 ]
同様に広範なHABの定義は、 2008年に米国環境保護庁によって採用され、HABには「毒素が産生されるかどうかにかかわらず、高濃度に達すると低酸素症や無酸素症を引き起こし、海洋生物を無差別に死に至らしめる可能性のある、潜在的に毒性のある（栄養要求性、従属栄養性）種および高バイオマス生産者」が含まれると述べられています。[ 1 ]
沿岸域で発生する有害な藻類ブルームは、「赤潮」とも呼ばれることが多い。[ 14 ] 「赤潮」という用語は、カレニア・ブレビスなどの数種の渦鞭毛藻のブルームに由来する。[ 15 ]しかし、藻類ブルームの色は大きく異なる場合があり、藻類の成長は潮汐とは無関係であるため、この用語は誤解を招く。すべての赤潮が渦鞭毛藻によって引き起こされるわけではない。混合栄養性の繊毛虫メソディニウム・ルブルムは、摂取した藻類から得た葉緑体によって濃い赤色に着色された無毒のブルームを生成する。[ 16 ]
技術用語としては、有害種には「有害藻類ブルーム」、無害種には「藻類ブルーム」という総称を用いるなど、より正確な用語に置き換えられつつある。 [ 17 ]
有害藻類ブルームを形成する可能性のある植物プランクトンには、シアノバクテリア、渦鞭毛藻、珪藻の3種類が主なものとして挙げられます。これら3種類はすべて、植物と同様に光合成によって太陽光から自らの栄養を作り出すことができる微細な浮遊生物です。この能力により、これらの生物の大部分は小型魚類やその他の生物の食物連鎖において不可欠な役割を果たしています。[ 18 ]： 246
淡水湖や河川、あるいは河川が海に流れ込む河口域で発生する有害な藻類ブルームは、シアノバクテリアによって引き起こされます。シアノバクテリアは一般的に「藍藻」[ 19 ]と呼ばれていますが、実際には原核生物である細菌[ 20 ]であり、真核生物である藻類[ 21 ]とは異なります。広く分布するミクロキスティス属を含む一部のシアノバクテリアは、ミクロシスチン[ 22 ]などの危険なシアノトキシンを生成することがあり、これは哺乳類の肝臓に害を及ぼす肝毒素です[ 23 ] 。他の種類のシアノバクテリアも、肝毒素のほか、神経毒素、細胞毒素、内毒素を生成することがあります。[ 24 ]浄水場ではこれらの毒素を除去できない場合があり、 2014 年8 月にオハイオ州トレドで発生したように、水道水の飲用に対する地域的な勧告がますます一般的になっている。[ 25 ]
2021年8月には、ニューヨーク州だけで 47の湖で藻類の大発生が確認された。 [ 26 ] [ 27 ] 2021年9月には、スポケーン郡の環境プログラムが、シアノバクテリアの潜在的に有害な毒性レベルを示す検査結果を受けて、ニューマン湖にHAB警報を発令した。[ 28 ]同じ月には、カリフォルニア州で2番目に大きい淡水湖であるクリア湖で、記録的な高濃度のミクロシスチンが報告され、280世帯に「飲用禁止」勧告が延長された。[ 29 ]一方、フロリダ州では、栄養塩流入量の増加により水質が悪化し続け、淡水域と海洋域の両方で深刻なHABが発生している。[ 30 ]
HABsは、植物や藻類が光合成に使う日光を遮断したり、魚類やその他の水生動物が必要とする溶存酸素を枯渇させたりすることによっても害を及ぼし、魚の大量死につながる可能性があります。[ 12 ] このような酸素が枯渇した水が広範囲に長期間存在すると、低酸素状態、あるいは無酸素状態になることがあります。このような領域は一般的にデッドゾーンと呼ばれます。これらのデッドゾーンは、自然現象から意図的な人間の介入まで、さまざまな要因によって発生する可能性があり、五大湖のような大きな淡水域に限らず、塩水域でも発生しやすいです。[ 31 ]
有害藻類ブルームを形成する種の多くは、二段階の生活システムを経ます。これらの種は、底生休眠期と浮遊栄養期を交互に繰り返します。底生休眠期は、これらの種が海底付近で休眠している時期です。この段階では、種の細胞は最適な条件が整うのを待ち、水面に向かって移動します。その後、これらの種は底生休眠期から浮遊栄養期に移行します。浮遊栄養期では、これらの種はより活発になり、水面付近に生息します。浮遊栄養期では、これらの細胞は成長し、増殖することができます。細胞が急速に増殖し、水面付近を占拠するため、浮遊栄養期にブルームが発生する可能性があります。[ 32 ]
これら2つの生活段階間の移行は、藻類ブルームに複数の影響を与える可能性があり、例えば、細胞が浮遊状態から底生状態に変化すると、HABが急速に終息する。この2段階の生活環を経る藻類種の多くは、急速な垂直移動が可能である。この移動は、水域の底生領域から浮遊領域への移動に必要である。これらの種は、これらの細胞が存在する水域に関連するさまざまな温度躍層、塩分躍層、密度躍層を通過する際に、膨大な量のエネルギーを必要とする。 [ 32 ]
他の種類の藻類は珪藻類と渦鞭毛藻類で、主に海洋環境、例えば海岸線や湾などに生息し、そこで藻類ブルームを形成することもある。沿岸のHABは自然現象であるが[ 33 ] [ 34 ] 、多くの場合、特に海岸線付近や河口で発生する場合は、人為的な富栄養化や気候変動によって悪化することが示されている[ 35 ] [ 36 ] [ 37 ] [ 38 ]。温暖な水、低塩分、栄養塩が一定のレベルに達すると発生し、それが藻類の成長を刺激する[ 39 ] 。HABの藻類のほとんどは渦鞭毛藻類である[ 40 ] 。藻類は1mlあたり1,000個の藻類細胞の濃度で水中で目視できるが、高密度のブルームでは20万個/mlを超えることもある[ 41 ] 。
珪藻は、別の神経毒であるドモイ酸を生成し、食物連鎖を上昇するにつれて高等脊椎動物や鳥類に発作を引き起こす可能性があります。ドモイ酸は貝類、イワシ、カタクチイワシの体内に容易に蓄積され、それらをアシカ、ラッコ、クジラ類、鳥類、または人間が摂取すると、神経系に影響を与え、重傷または死亡を引き起こす可能性があります。[ 42 ] 2015年の夏、ワシントン州、オレゴン州、カリフォルニア州の州政府は、貝類中のドモイ酸の濃度が高いため、重要な貝類漁業を閉鎖しました。[ 43 ]
海洋環境では、単細胞の微細な植物のような生物が、あらゆる水域のよく光が当たる表層に自然に生息しています。これらの生物は植物プランクトンまたは微細藻類と呼ばれ、他のほとんどすべての海洋生物が依存する食物網の基盤を形成しています。世界中に存在する5000種以上の海洋植物プランクトンのうち、約2%が有害または有毒であることが知られています。[ 44 ]有害藻類の大量発生は、関与する種、それらが生息する環境、およびそれらが悪影響を及ぼすメカニズムに応じて、海洋生態系に大きく多様な影響を与える可能性があります。[ 45 ]
海洋環境で有害な藻類ブルームを引き起こす一般的な珪藻類および渦鞭毛藻類の属には、以下のようなものがある。
特定のHABsの原因は、場所によっては完全に自然発生的なものに見える一方で、人間の活動の結果であるように見えるため、不明な場合がある。[ 2 ] [ 3 ] HABsを形成できる藻類には多くの種類があり、それぞれ最適な成長に必要な環境条件が異なる。世界のいくつかの地域では、HABsの頻度と深刻度は、人間の活動による栄養塩負荷の増加と関連付けられている。他の地域では、HABsは沿岸湧昇の結果として予測可能な季節的な発生であり、これは特定の海流の動きによる自然な結果である。[ 48 ]
海洋植物プランクトン（無毒種と有毒種の両方）の増殖は、一般的に硝酸塩とリン酸塩の利用可能性によって制限されます。これらは沿岸湧昇域や農業排水に豊富に存在する可能性があります。植物プランクトンはこれらの物質（アンモニア、尿素、硝酸イオンなど）の相対的な存在量に応じて異なる速度で増殖するため、システム内で利用可能な硝酸塩とリン酸塩の種類も要因となります。[ 49 ]
鉄、シリカ、炭素など、他のさまざまな栄養源も藻類ブルームの形成に重要な役割を果たす可能性があります。人間による沿岸水質汚染（鉄肥料の使用を含む）や海水温の系統的な上昇も、HABsの要因として考えられています。[ 49 ]
藻類の異常繁殖の原因としては、以下のようなものがある。[ 50 ]
栄養素は、農業汚染による地表流出や、肥料を施された芝生、ゴルフコース、その他の造園地からの都市流出、および栄養素制御システムのない下水処理場から淡水または海洋環境に流入します。 [ 54 ]大気汚染からも追加の栄養素が流入します。[ 55 ]世界中の沿岸地域、特に湿地や河口、サンゴ礁や沼地は、これらの栄養素で過負荷になりやすいです。[ 55 ]例えば、地中海沿岸のほとんどの大都市は、すべての下水を未処理のまま海に排出しています。[ 55 ]ほとんどの沿岸開発途上国でも同様であり、開発途上国の一部では、大都市からの廃水の最大70%が処理されずに水系に再流入する可能性があります。[ 56 ]
処理済み廃水中の残留栄養素は下流の水源地域にも蓄積し[ 57 ]、富栄養化を促進し、季節的な有害藻類ブルームを特徴とするシアノバクテリア優占系へと徐々に移行します。廃水処理施設が増えるにつれて、より多くの処理済み廃水が自然水系に戻され、これらの残留栄養素が大幅に増加します。[ 58 ]
残留栄養素は他の供給源からの栄養素と結合して堆積物中の栄養素の蓄積量を増加させ、それが定着した富栄養状態への相転移の原動力となる。[ 59 ]
これは、ダム、湖、河川、貯水池（生態系インフラとして知られるようになりつつある水源地域）の継続的な劣化につながり、下水処理場や浄水場にますます大きな圧力をかけています。このような圧力は、季節的な有害藻類ブルームを激化させます。[ 59 ]
鉄施肥とは、鉄分が不足している海洋表面領域に鉄含有化合物（硫酸鉄など）を意図的に導入して植物プランクトンの生産を刺激することです。これは、生物生産性の向上や大気からの二酸化炭素（CO₂ ）の隔離の促進を目的としています。鉄は植物の光合成に必要な微量元素です。海水には非常に溶けにくく、さまざまな場所で植物プランクトンの成長を制限する栄養素となっています。鉄分が不足している海水に鉄を供給すると、大規模な藻類ブルームが発生する可能性があります。 [ 61 ] [ 62 ]
鉄は海洋中の微量元素であり、植物プランクトンなどの植物の光合成に不可欠です。鉄が不足している地域に鉄を加えると、植物プランクトンの成長が促進されます。[ 61 ] [ 62 ] [ 63 ] [ 64 ] [ 65 ] [ 66 ]
気候変動は水温の上昇に寄与し、より多くの地域で藻類の生育に適した条件を北方に広げます。[ 67 ] [ 51 ]一般的に、湖や河川の静かで温暖な浅い水は、高栄養状態と相まって、有害藻類ブルームのリスクを高めます。[ 53 ]地球温暖化により、1985年から2009年の間に湖の夏の表面温度が 10年あたり0.34℃上昇しましたが、これもまた、今後100年間で藻類ブルームを20%増加させる可能性が高いです 。[ 68 ]
有害藻類ブルームの発生要因は十分に解明されていないものの、1980年代以降、沿岸域における発生範囲と頻度が増加しているように見える。[ 69 ] : 16これは、栄養塩流入量の増加（栄養塩汚染）や気候変動（特に水温上昇）といった人為的な要因によるものである。 [ 69 ] : 16有害藻類ブルームの形成に影響を与える要因としては、海洋温暖化、海洋熱波、酸素欠乏、富栄養化、水質汚染などが挙げられる。[ 70 ] : 582
HABsは生物が密集して存在し、水が変色して見える。多くの場合、赤褐色である。これは自然現象であるが、HAB発生の正確な原因や要因の組み合わせは必ずしも分かっているわけではない。[ 71 ]塩分濃度、温度、風という3つの主要な自然要因がHABsの発生に重要な役割を果たしていると考えられている。HABsは経済的損害をもたらすため、発生状況は注意深く監視されている。例えば、フロリダ州魚類野生生物保護委員会は、 フロリダ州におけるHABsの最新の状況報告を提供している。[ 72 ]テキサス州公園野生生物局も状況報告を提供している。[ 73 ] HABsの特定の原因は特定されていないが、さまざまな要因がその発生に寄与する可能性がある。これらの要因には、人間の下水や農業排水などの発生源からの水質汚染が含まれる。[ 74 ]
一部の地域では、有害藻類ブルームの発生は完全に自然現象であるように思われる（藻類ブルームは、特定の海流の動きによる自然な結果である沿岸湧昇に起因する季節的な現象である）[ 75 ] [ 76 ]が、他の地域では、人間の活動による栄養汚染の増加の結果であるように思われる。[ 77 ]
海洋植物プランクトンの成長は、一般的に硝酸塩とリン酸塩の利用可能性によって制限されます。これらは農業排水や沿岸湧昇域に豊富に存在する可能性があります。サハラ砂漠などの広大な砂漠地帯からの鉄分を多く含む塵の流入などの他の要因も、HABイベントを引き起こす上で重要な役割を果たしていると考えられています。[ 78 ]太平洋沿岸の一部の藻類ブルームは、エルニーニョ現象などの大規模な気候変動の発生とも関連付けられています。
サハラ砂漠のような広大な砂漠地帯からの鉄分を多く含む塵の流入などの他の要因も、HABs の発生に関与していると考えられています。[ 79 ]太平洋沿岸の藻類ブルームの中には、エルニーニョ現象のような大規模な気候変動の自然現象と関連付けられているものもあります。HABs は豪雨とも関連しています。[ 80 ]メキシコ湾の HABs は、1500 年代初頭に探検家のカベサ・デ・バカによって目撃されました。[ 81 ]
世界中で報告されている有害藻類ブルーム（シアノバクテリア）の数は増加している。[ 82 ] 世界各地でHABの頻度と深刻度が明らかに増加しているのは、実際に増加しているのか、それとも観測努力の増加と種同定技術の進歩によるものなのかは不明である。[ 83 ] [ 84 ]
2008年、米国政府はこの問題に関する報告書「有害藻類ブルームの管理と対応：評価と計画」を作成した。[ 85 ]この報告書は問題の深刻さを認識していた。
有害藻類ブルーム（HAB）の発生頻度と地理的分布は世界的に増加していると広く考えられている。過去10年間で米国の沿岸州すべてでHABが発生しており、これまで問題を引き起こすことが知られていなかった地域で新たな種が出現している。淡水系でもHABの発生頻度が増加していると考えられている。[ 85 ]
研究者らは、ヨーロッパ、アフリカ、オーストラリアで有害藻類ブルームの増加を報告している。これには、世界で2番目に大きい淡水湖であるビクトリア湖など、アフリカのグレートレイクの一部で発生したブルームも含まれる。 [ 86 ]インドでは、毎年ブルームの数が増加していると報告されている。[ 87 ] 1977年、香港は沿岸部で初めて有害藻類ブルームを報告した。1987年までに、香港では年間平均35件のブルームが発生していた。[ 88 ]さらに、ビーバー湖やクアミチャン湖など、カナダの人気のある湖全体で有害藻類ブルームが報告されている。これらのブルームは、数匹の動物の死因となり、遊泳注意報につながった。[ 89 ]
地球温暖化と汚染により、北極の氷床の下[ 90 ]、南極[91] 、ヒマラヤ山脈[ 92 ]、ロッキー山脈[ 93 ] 、シエラネバダ山脈[94]など、これまで藻類の大量発生が「不可能」または稀であると考えられていた場所で藻類の大量発生が発生している。
米国では、過去 10 年間にすべての沿岸州で有害藻類ブルームが発生し、これまで問題を引き起こしたことがない新しい種が新しい場所で出現しました。内陸部では、主要河川で規模と頻度が増加しています。2015 年、オハイオ川でブルームが発生し、隣接する州に「前例のない」650 マイル (1,050 km)まで広がり、毒素が陽性反応を示し、飲料水とレクリエーションに問題が生じました。[ 95 ] 2016 年、ユタ州のジョーダン川の一部が有毒藻類ブルームのため閉鎖されました。[ 96 ]気候変動予測と水文モデル に基づいて将来の予測が行われ、2024 年から 2090 年にかけて、米国の湖における HAB の平均発生回数は 7 日から 18 ～ 39 日まで増加すると予測されています。[ 97 ]
南アフリカの西海岸沖では、毎年春にアレクサンドリウム・カタネラによる有害藻類ブルームが発生する。これらの生物の大量発生は、影響を受けた海域の濾過摂食性貝類を食用に適さない有毒な状態にするため、これらの海域の漁業に深刻な混乱をもたらす。[ 98 ]
藻類の大発生が進むと、水中の酸素が消費され、魚や植物に日光が届かなくなります。このような大発生は数日から数ヶ月続くことがあります。[ 96 ]光が少なくなると、大発生の下にある植物は枯れ、魚は餓死する可能性があります。大発生の密集した個体群は、呼吸によって夜間の酸素飽和度を低下させます。そして、藻類が最終的に死滅すると、死んだ藻類を分解する微生物がさらに多くの酸素を消費し、その結果、さらに多くの魚が死んだり、その地域からいなくなったりします。[ 99 ]
藻類の大発生によって酸素が枯渇し続けると、魚も植物も生存できない低酸素のデッドゾーンが発生する可能性がある。 [ 99 ]チェサピーク湾ではこうしたデッドゾーンが常態化しており、メタンの主要な発生源であるとも疑われている。[ 100 ]
科学者たちは、有害藻類ブルームがペルム紀末絶滅を含む過去の大量絶滅イベントの顕著な特徴であったことを発見した。[ 101 ]
検査の結果、藻類の大量発生付近の毒素の一部は空気中に存在し、吸入されることで健康に影響を与える可能性があることが示されています。[ 102 ]これは、毒素がエアロゾル化され、風によって運ばれるために起こります。藻類の大量発生すべてが有害な毒素を大気中に放出するわけではなく、それは藻類の種類と環境条件の両方に依存します。微細藻類や細菌の中には、波の作用などの物理的ストレスによって誘発される細胞溶解によって毒素を放出する種もあります。[ 103 ]
他の種は、細胞プロセス、ウイルスストレス、または水柱内の化学的ストレスによって誘発される溶解によって毒素を放出します。毒素は主に波の作用によって噴霧エアロゾルにエアロゾル化されます。水面の動きによって水中に泡ができ、これらの泡が表面に達すると破裂します。泡が破裂すると、有害藻類ブルーム（HAB）からの溶解した細胞物質を含む水滴が放出されます。放出されたエアロゾル化した毒素は風によって運ばれます。[ 103 ] 2017年の研究では、海噴霧エアロゾルは風によって最大1,000 kmまで運ばれることがわかりました。 [ 104 ]
有害藻類ブルーム（HAB）は遠くまで運ばれる可能性があるため、たとえ海岸沿いに住んでいなくても、HABに対する地域の政策や対応策について常に最新の情報を把握しておくことが重要です。
米国疾病対策センター（CDC）が2016年に開始したワンヘルス有害藻類ブルームシステム（OHHABS）は、有害藻類ブルーム（HAB）とそれが引き起こす人間や動物の病気に関するデータを体系的に収集する米国唯一の全国的な公衆衛生監視システムです。[ 105 ]州および準州の保健局は、環境および動物衛生のパートナーと協力することが多く、淡水、海水、汽水域でのHAB発生と、それに伴う人、ペット、家畜、野生生物の病気を自主的に報告します。報告には、病気が特定されていないブルームや、HAB毒素に関連する食品媒介症例（汚染された魚介類など）も含まれる場合があります。
HABsは、人間の健康（水、空気、食物を介した毒素への曝露）、動物の健康（魚、鳥、海洋哺乳類、ペットの大量死）、および共有環境（富栄養化、デッドゾーン、気候変動によって増幅されたブルーム）に同時に影響を与えるため、典型的なワンヘルスの課題です。OHHABS以前は、監視は分野横断的に断片化されており、パターンを検出したり効果的に対応したりする能力が制限されていました。このシステムは、セクター間のデータを統合することでこのギャップに対処し、リスクのより完全な全体像を可能にし、栄養汚染と気候変動により世界的にブルームが増加するにつれて予防を支援します。[ 105 ]
OHHABS を通じて収集されたデータは、緩和および予防戦略に直接役立ちます。たとえば、報告されたイベントや疾病により、公衆衛生当局はタイムリーな勧告を発令し、影響を受けたビーチや水域を閉鎖し、地域社会に曝露を避ける方法 (たとえば、ブルームが発生した水で泳いだり飲んだりしない、ペットを保護する) を教育することができます。動物の症例は、ペットや家畜の命を救うことができる支持療法などの迅速な獣医対応ガイダンスを引き起こします。集計された全国データ (たとえば、2022 年だけでも、15 州で 372 件の HAB イベント、95 人の人間の疾病、102,000 を超える動物の疾病が報告されました) は、高リスク地域を特定し、傾向を追跡し、栄養流出の削減などの上流の環境介入を提唱するのに役立ちます。アウトブレイクは、調整された対応のために、全国アウトブレイク報告システムにも報告されます。[ 106 ] [ 107 ]
OHHABSは、ワンヘルス原則を日常的な監視に組み込むことで、統合的なデータ収集が実践的な予防につながり、有害藻類ブルームの環境要因に対処しながら、人間と動物の健康を守ることができることを示しています。
藻類の大量発生が見られる湖で獲れた魚介類を食べることは推奨されません。[ 10 ] 藻類を餌とする貝類には強力な毒素が蓄積されます。貝類を摂取すると、さまざまな中毒症状を引き起こす可能性があります。これには、記憶喪失性貝毒（ASP）、下痢性貝毒、神経毒性貝毒、麻痺性貝毒などがあります。[ 108 ] 2002年の研究では、藻類毒素が世界中で毎年最大6万件の中毒症例の原因となっている可能性があることが示されています。[ 108 ]
1987年に、記憶喪失性貝毒（ASP）という新たな病気が出現した。プリンスエドワード島産のムール貝を食べた人々がASPを発症したことが判明した。この病気は、ムール貝が養殖されていた地域に生息する珪藻によって生成されるドモイ酸が原因だった。 [ 109 ] 2013年の研究では、有害藻類ブルーム発生時のフィリピンにおける有毒麻痺性貝毒により、数十年にわたり少なくとも120人が死亡したことが判明した。[ 110 ]
2014年にカリフォルニア州モントレー湾で発生した有害藻類ブルーム（HAB）事件の後、保健当局は湾で捕獲されたカタクチイワシ、イワシ、カニの特定の部位を食べないよう人々に警告した。[ 111 ] 2015年には、貝類に高濃度の有毒なドモイ酸が検出されたため、ワシントン州、オレゴン州、カリフォルニア州のほとんどの貝類漁業が閉鎖された。[ 43 ] HAB発生時に波や風から発生する蒸気を吸い込むと、喘息発作やその他の呼吸器疾患を引き起こす可能性があると警告されている。[ 112 ]
2018年、ユタ州の農業当局は、有毒な水で灌漑すれば作物も汚染される可能性があると懸念していたが、農業には多くの変数があるため汚染を正確に測定することはできないと認めていた。しかし、念のため住民に警告を発した。[ 113 ]
藻類の大発生により多くのペットが死亡しているため、一般的に、藻類の大発生の水域に入ったり、その水を飲んだり、ペットをその水域で泳がせたりしないよう警告されています。[ 53 ]少なくとも1つのケースでは、警告が出される前に人々が病気になり始めました。[ 114 ]家畜の牛を含む動物が、そのような毒素が存在する藻類の大発生の水を飲んだ場合、治療法はありません。ペットは接触を避けるために藻類の大発生から遠ざけるよう勧められています。[ 115 ]
一部の地域では、水に触れることさえしないようにと訪問者に警告が出されています。[ 10 ]ボートに乗る人には、風や波しぶきで水中の毒素を吸い込む可能性があると伝えられています。[ 19 ] [ 10 ]藻の異常発生のため、海のビーチ[ 116 ] 、湖[ 23 ] 、川が閉鎖されています。 [ 96 ] 2015年にカリフォルニア州のロシアン川で発生した藻の異常発生で犬が死亡した後、当局は川の一部にも同様に警告を出しました。[ 117 ]自宅で水を沸騰させてから飲んでも、毒素は除去されません。[ 10 ]
2014年8月、オハイオ州トレド市は、エリー湖西部で発生した藻類の大発生による高濃度の毒素が浄水場の浄水能力に影響を与えたため、50万人の住民に水道水を飲まないよう勧告した。[ 25 ]この緊急事態により、シャワー以外の通常の用途にはボトル入りの水を使用する必要があり、公共サービスや商業に深刻な影響が出た。藻類の大発生は2015年に再び発生し[ 118 ]、2016年の夏にも再び発生すると予測された。[ 119 ]
2004年には、ケニアのキスムの50万人の飲料水源であるキスム湾で藻類の大発生が発生し、同様の水質汚染に見舞われた。[ 86 ]中国では、2007年に国内で3番目に大きな湖で藻類の大発生が発生し、住民への給水が停止され、200万人がボトル入りの水を使用せざるを得なくなった。[ 120 ] [ 121 ] 2年後、中国では別の場所で小規模な給水停止が発生し、1万5000人の住民に影響が出た。[ 122 ] 2016年にはオーストラリアでも農家への給水が停止された。[ 123 ]
グランドバレー州立大学のアラン・スタインマン氏は、藻類の大発生全般、特にエリー湖における藻類の大発生の主な原因の一つは、藍藻類が栄養分が豊富で、水温が高く穏やかな環境で繁殖することだと説明している。エリー湖は栄養分レベルが高く、水深が浅いため、夏季に水温が上昇しやすく、藻類の大発生が起こりやすい。[ 124 ]
有毒な水を飲んだ場合、症状は曝露後数時間以内に現れることがあります。吐き気、嘔吐、下痢のほか、頭痛や胃腸障害を引き起こすこともあります。[ 23 ]まれではありますが、肝毒性により死亡することもあります。[ 23 ]これらの症状は、もう一つの大きな懸念事項である脱水症状につながる可能性があります。高濃度の場合、藻類水に含まれる毒素は、触れただけでも皮膚の発疹を引き起こしたり、目、鼻、口、喉を刺激したりすることがあります。[ 10 ]症状が疑われる人は、症状が続く場合や、24時間経っても水分を摂取できない場合は医師に連絡するように言われています。
集団レベルでの研究では、藻類ブルームの発生範囲は非アルコール性肝疾患による死亡リスクと有意に関連していることが示されています。[ 125 ]
有毒藻類の大量発生は、筋萎縮性側索硬化症やパーキンソン病などの変性神経疾患の発症に関与していると考えられている。[ 126 ]
藻類の大量発生のうち、ミクロシスチンなどの有害な毒素を生成するのは1%未満である。[ 22 ]藍藻類やその他の藻類は通常、健康に直接的な脅威を与えることはないが、それらが生成する毒素（毒物）は、摂取された場合、人間、陸上動物、海洋哺乳類、鳥類[ 96 ]、魚類にとって危険であると考えられている。[ 22 ]これらの毒素は神経毒であり、神経組織を破壊し、神経系、脳、肝臓に影響を与え、死に至る可能性がある。[ 23 ]
ヒトは、不適切に採取された貝類を摂取したり、エアロゾル化したブレベトキシン（PbTxやPtychodiscus毒素など）を吸入したり、場合によっては皮膚接触によって、 HAB種による影響を受けます。 [ 127 ]ブレベトキシンは、細胞膜の重要な構造である電位依存性ナトリウムチャネルに結合します。結合すると神経細胞が持続的に活性化され、神経伝達が阻害されて健康問題を引き起こします。これらの毒素は、単細胞生物内で生成されるか、代謝産物として生成されます。[ 128 ]
2 つの主要なタイプのブレベトキシン化合物は、似ているが異なる骨格構造を持っています。PbTx-2 は、 K. brevis のブルームによって生成される主要な細胞内ブレベトキシンです。時間の経過とともに、PbTx-2 ブレベトキシンは代謝変化によって PbTx-3 に変換される可能性があります。[ 128 ]研究者らは、PbTx-2 が時間の経過とともに PbTx-3 に変換される主要な細胞内ブレベトキシンであることを発見しました。[ 128 ]
米国では、人間が摂取する魚介類は、安全な摂取を確保するために、USDAによって定期的に毒素検査を受けています。このような検査は他の国でも一般的です。しかし、貝類の不適切な採取は、人間に麻痺性貝毒や神経毒性貝毒を引き起こす可能性があります。 [ 129 ] [ 130 ]症状には、眠気、下痢、吐き気、運動制御の喪失、手足のしびれ、麻痺、痛み、支離滅裂な言動、呼吸麻痺などがあります。[ 84 ]有害藻類ブルーム発生中に海で泳いだ後に皮膚の炎症が報告されるのはよくあることです。[ 131 ]
HAB細胞が破裂すると、細胞外ブレベトキシンが環境中に放出されます。その一部は海中に残りますが、他の粒子はエアロゾル化されます。陸風が吹くと、ブレベトキシンは気泡を介した輸送によってエアロゾル化され、呼吸器刺激、気管支収縮、咳、喘鳴などの症状を引き起こす可能性があります。[ 131 ]
風で運ばれるエアロゾル化した毒素との接触は避けることをお勧めします。K . brevisの赤潮が発生した海岸に1時間曝露しただけで呼吸機能が低下したと報告する人もおり、これらの症状は数日間続くことがあります。[ 132 ]重度または持続的な呼吸器疾患（慢性肺疾患や喘息など）のある人は、より強い有害反応を示す可能性があります。
米国海洋大気庁の国立海洋局は、有害藻類ブルームの影響を受けた地域で発生する可能性のある呼吸器刺激の影響を特定する公開状況報告書を提供している。[ 133 ]
有害藻類ブルームに伴う危険により、米国ではフロリダ[ 116 ] 、カリフォルニア[ 10 ]、バーモント[ 134 ] 、ユタ[ 96 ]などの地域で、観光客がビーチや湖を楽しむことが妨げられています。休暇や休日を楽しもうとしていた人々は遠ざけられ、地域経済に悪影響が出ています。ノースダコタ、ミネソタ、ユタ、カリフォルニア、オハイオの湖や川には、健康リスクの可能性について警告する標識が設置されています[ 135 ] 。
同様の藻の大量発生はヨーロッパでより一般的になりつつあり、フランスも報告されている国のひとつである。2009年の夏、ブルターニュ北部の海岸は、致命的な可能性のある腐敗した緑藻で何トンも覆われた。海岸を乗馬していた馬が、腐敗した藻から発生するガスで倒れて死亡した。[ 136 ]
事業損失による経済的損害は深刻な懸念事項となっている。2016年の報告書によると、有害藻類ブルームによる主な経済的影響は、人間の健康、漁業、観光とレクリエーションへの損害、およびブルームが発生した地域の監視と管理のコストの4つである。[ 137 ] EPAは、藻類ブルームが国内の主要な河口の65%に影響を与え、年間コストは22億ドルと推定している。[ 113 ]米国には、沿岸のデッドゾーンが推定166箇所ある。[ 113 ]米国外の情報源からのデータ収集はより困難で限られているため、2016年時点での推定値のほとんどは主に米国に関するものである。[ 137 ]
中国東部の山東省の港湾都市では、毎年大規模な藻類の大発生が起こり、海岸が水浸しになっても住民はもはや驚かない。2008年の北京オリンピック前には、1万人以上が2万トンの死んだ藻類を海岸から除去するために働いた。[ 138 ] 2013年には、中国で史上最大規模とみられる藻類の大発生が発生し、7,500平方マイルの面積を覆った。[ 139 ] [ 138 ]そして2015年にはさらに広範囲の13,500平方マイルを覆った藻類の大発生が発生した。中国での藻類の大発生は、未処理の農業排水や工業排水が海に流れ込む河川の汚染が原因と考えられている。[ 140 ]
1976年、ニューヨークとニュージャージーの沿岸沖に発生した短期間の比較的小規模なデッドゾーンにより、商業漁業とレクリエーション漁業は5億ドル以上の損失を被った。[ 141 ] 1998年には、香港で発生した有害藻類ブルームにより、1000万ドル以上の高価な魚が死んだ。[ 88 ]
2009年、ワシントン州の漁業に依存する沿岸郡への経済的影響は2200万ドルと推定された。[ 142 ] 2016年、米国の水産物業界は、将来の収益損失が年間9億ドルに達する可能性があると予想した。[ 137 ]
NOAAは過去数年間のさまざまな藻類ブルームの費用見積もりをいくつか提供しました。[ 143 ] 2011年にテキサス州の牡蠣水揚げ場で発生した有害藻類ブルームによる1,030万ドル。2015年に太平洋岸北西部で行われた漁業閉鎖により、部族の商業収入が240万ドル減少。同じ漁業閉鎖により、ワシントン州の観光収入が4,000万ドル減少。
事業への損害に加え、人々の病気による損失は賃金の損失や健康被害につながる。医療費、保健機関による水質検査や調査、影響を受けた場所への警告標識の設置費用も高額である。[ 144 ]
この藻類の大発生が発生した地域に適用される閉鎖措置は、漁業に大きな悪影響を及ぼし、それに加えて、魚の大量死、魚の供給不足による価格の上昇、毒素による汚染の恐れによる海産物の需要の減少も加わります。[ 145 ]これは業界に大きな経済的損失をもたらします。
経済的損失は増加すると推定されている。例えば、2015年6月には、史上最大規模の有毒な有害藻類ブルームが発生し、西海岸の貝類産業が閉鎖に追い込まれた。シアトルのNOAAの専門家は、「この有害藻類ブルームの規模と大きさ、そして沖合で見られる温暖な海水の状態は前例のないものだ…」とコメントした。 [ 146 ]このブルームは、カリフォルニア州サンタバーバラから北はアラスカまで広がっていた。[ 147 ]
魚が養殖場のように囲いの中に閉じ込められている場合、魚への悪影響はさらに深刻になる可能性がある。2007年にはブリティッシュコロンビア州の養殖場で藻類の大量発生により260トンのサケが失われ[ 148 ] 、2016年にはチリの養殖場で藻類の大量発生により2300万匹のサケが失われた[ 149 ]。
有害藻類ブルームの発生は、水域の低酸素症または無酸素症を引き起こす可能性があります。水域内の酸素の枯渇は、デッドゾーンの発生につながる可能性があります。デッドゾーンは、水域がその場所で生物の生存に適さなくなったときに発生します。HABは、これらの水域の酸素を消費し、他の海洋生物が利用できる酸素を最小限にすることでデッドゾーンを引き起こします。HABが死ぬと、その死骸は水域の底に沈みます。これは、死骸の腐敗（バクテリアによる）が酸素の消費を引き起こすためです。酸素レベルが非常に低くなると、HABによって水域は低酸素状態になり、この低酸素レベルにより、海洋生物は生存に適した場所を探し求めるようになります。[ 150 ]
藻の大量発生は、成長時や死後の腐敗時に水中の酸素を消費するため、毒素を生成しなくても環境に害を及ぼす可能性がある。また、藻の大量発生は、その下に生息する生物への日光を遮断することもある。太平洋沿岸、エリー湖、チェサピーク湾、メキシコ湾では、記録的な数と規模の藻の大量発生が発生し、その結果、多数のデッドゾーンが形成された。[ 151 ] 1960年代には、世界中のデッドゾーンの数は49であったが、2008年までに400以上に増加した。[ 141 ]
最も大きなデッドゾーンの中には、北ヨーロッパのバルト海とメキシコ湾のデッドゾーンがあり、28億ドル規模の米国の漁業に影響を与えている。[ 86 ]残念ながら、デッドゾーンはめったに回復せず、通常は拡大する。[ 141 ]回復した数少ないデッドゾーンの1つは黒海にあり、1990年代のソビエト連邦崩壊後、肥料の使用量が減少したことにより、比較的早く正常に戻った。[ 141 ]
有害藻類ブルームによって大量の魚が死滅したことがある。[ 152 ] 2016年には、チリで養殖されていた2300万匹のサケが有毒藻類ブルームで死んだ。[ 153 ]死んだ魚を処分するために、食用に適したものは魚粉に加工され、残りは人間の健康へのリスクを避けるために沖合60マイルに投棄された。[ 153 ]この大量死による経済的損失は8億ドルと推定されている。[ 153 ]環境専門家のレスター・ブラウンは、沖合の池でのサケやエビの養殖は廃棄物を集中させ、富栄養化やデッドゾーンの発生につながると述べている。[ 154 ]
他の国々でも同様の影響が報告されており、ブラジルのリオデジャネイロなどの都市では、藻の大量発生による魚の大量死が頻繁に発生している。[ 155 ] 2015年初頭、リオでは2016年オリンピックの水上競技が予定されていたラグーンから推定50トンの死んだ魚が回収された。[ 155 ]
モントレー湾は、2015年にも発生した有害藻類ブルームに悩まされてきました。「毒素を生成するPseudo-nitzschia珪藻の周期的なブルームは、モントレー湾や米国西海岸沿いの他の場所で25年以上記録されています。大規模なブルームの間、毒素は藻類を食べる貝類やカタクチイワシやイワシなどの小魚に蓄積し、一部の漁業の閉鎖を余儀なくされ、汚染された魚を食べる海洋哺乳類や鳥類が中毒を起こします。」 [ 156 ]有毒藻類や酸素不足による同様の魚の大量死は、ロシア[ 157 ]、コロンビア[ 158 ]、ベトナム[ 159 ]、中国[ 160 ]、カナダ[ 161 ] 、トルコ[ 162 ] 、インドネシア[ 163 ]、フランス[ 164 ]でも見られています。
家畜やペットを含む陸上動物が影響を受けている。藻類の大発生の中で泳いだ後、毒素で犬が死んだ。[ 165 ]オハイオ州の政府機関から警告が出され、米国や他の国で多くの犬や家畜がHABに曝露されて死亡したと指摘された。また、2003年の報告書では、過去30年間で有害藻類の大発生がより頻繁に、より長く続いていると指摘した。[ 166 ]その年、50か国と27の州で、藻類毒素に関連した人間と動物の病気が報告された。[ 166 ]オーストラリアでは、農業省が農家に対し、HABからの毒素は「非常に短時間で多数の家畜を死に至らしめる可能性がある」と警告した。[ 167 ]
海洋哺乳類は深刻な被害を受けており、異常な海洋哺乳類の死亡例の50%以上が有害藻類ブルームによるものです。[ 168 ] 1999年には、フロリダ沿岸の有害藻類ブルームで65頭以上のバンドウイルカが死亡しました。 [ 169 ] 2013年には、フロリダ南西部の有害藻類ブルームで記録的な数のマナティーが死亡しました。[ 170 ]クジラも多数死亡しています。2005年から2014年の期間、アルゼンチンでは平均65頭の子クジラが死亡したと報告されており、専門家は藻類ブルームと関連付けています。同地のクジラ専門家は、クジラの個体数が大幅に減少すると予想しています。[ 171 ]
2003年、北大西洋のケープコッド沖で、少なくとも12頭のザトウクジラが有害藻類ブルームによる有毒藻類で死亡した。 [ 172 ] 2015年、アラスカとブリティッシュコロンビアでは、多くのザトウクジラが有害藻類ブルームの毒素で死亡した可能性が高いと報告され、アラスカでは30頭が海岸に打ち上げられた。「現時点での我々の有力な説は、有害藻類ブルームが死因の一因となっているというものだ」とNOAAの広報担当者は述べた。[ 173 ] [ 174 ]
有毒藻類に汚染された死んだ魚を食べた鳥が死んでいます。腐敗した魚はペリカン、カモメ、ウミウなどの鳥、そしておそらく海洋哺乳類や陸生哺乳類に食べられ、中毒を起こします。[ 152 ]死んだ鳥の神経系を調べたところ、毒素の影響で機能不全に陥っていました。[ 111 ]オレゴン州とワシントン州の海岸では、2009年に1000羽のクロガモ（海ガモ）も死にました。「これは大変なことだ」と大学教授は言いました。[ 175 ]死にかけの鳥や死んだ鳥が海岸に打ち上げられると、野生生物保護機関は「緊急危機モード」に入りました。[ 175 ]
化石の宝庫で見つかった動物の死因は有害藻類の異常繁殖であるとさえ示唆されている[ 176 ]。例えば、セロ・バジェナで発見された数十の鯨類の骨格などである[ 177 ]。
海洋生態系における有害藻類ブルームは、海洋哺乳類、ウミガメ、海鳥、魚類をはじめとする様々な水生生物に悪影響を及ぼすことが観察されている。これらの生物群に対する有害藻類ブルーム毒素の影響には、発生、免疫、神経、生殖能力への有害な変化が含まれる。海洋野生生物に対する有害藻類ブルームの最も顕著な影響は、毒素産生ブルームに関連した大規模な大量死である。例えば、 2004年春には、フロリダ州パンハンドル沿岸で、高濃度のブレベトキシンに汚染されたメンハーデンを摂取したことにより、 107頭のバンドウイルカが大量死した。[ 178 ]マナティーの死亡もブレベトキシンによるものとされているが、イルカとは異なり、主な毒素媒介生物は固有の海草種（Thalassia testudinum）であり、この海草から高濃度のブレベトキシンが検出され、その後マナティーの胃内容物の主要成分として発見された。[ 178 ]
絶滅の危機に瀕している北大西洋セミクジラなど、他の海洋哺乳類種も、高度に汚染された動物プランクトンを捕食することで神経毒に曝露されている。[ 179 ]この種の夏季の生息地は、有毒な渦鞭毛藻類Alexandrium fundyenseの季節的な大量発生と、それに続くカイアシ類の摂食と重なるため、採餌中のセミクジラは、これらの汚染されたカイアシ類を大量に摂取することになる。このような汚染された獲物の摂取は、呼吸能力、摂食行動、そして最終的には個体群の繁殖状態に影響を与える可能性がある。[ 179 ]
絶滅危惧種であるアカウミガメでは、ブレベトキシンへの曝露により免疫系の反応が影響を受けている。エアロゾル化した毒素の吸入や汚染された餌の摂取によるブレベトキシンへの曝露は、アカウミガメの嗜眠や筋力低下の増加といった臨床症状を引き起こし、血液分析で免疫系の反応の増加を伴う代謝低下状態で海岸に打ち上げられることがある。[ 180 ]
有害藻類ブルームの一般的な有害影響の例としては、以下のようなものがあります。
HABは世界中の沿岸で自然に発生します。海洋渦鞭毛藻は魚毒素を生成します。HABが発生した場所では、HABが通過した後、最大2週間、死んだ魚が海岸に打ち上げられます。有毒藻類は魚を殺すだけでなく、貝類も汚染します。一部の軟体動物は毒素に感受性がなく、脂肪組織に毒素を蓄積します。貝類はHABの原因となる生物を摂取することで、これらの生物が生成するサキシトキシンを蓄積し、体内に保持することができます。サキシトキシンはナトリウムチャネルを遮断し、摂取すると30分以内に麻痺を引き起こす可能性があります。 [ 130 ]
有害藻類ブルームは、海洋生物や植生に直接的な害を与えるだけでなく、水中の二酸化炭素の量が不自然なレベルまで増加することで起こる海洋酸性化を引き起こす可能性もあります。海洋酸性化は、特定の魚類や貝類の成長を遅らせ、特定の軟体動物では殻の形成さえ阻害します。こうした微妙な小さな変化が積み重なると、連鎖反応を引き起こし、海洋生態系全体に壊滅的な影響を与える可能性があります。[ 182 ]
露出した貝類を食べた他の動物も神経毒に感受性があり、神経毒性貝毒中毒[ 129 ]を引き起こし、場合によっては死に至ることもある。ほとんどの軟体動物や二枚貝は濾過摂食を行うため、水を飲むだけの場合よりも毒素の濃度が高くなる[ 183 ] 。例えば、スズガモは主に軟体動物を食べる潜水ガモである。スズガモがHAB毒素を高濃度に蓄積した濾過摂食性の貝類を食べると、その個体群が中毒の標的となる。しかし、軟体動物を食べない鳥でも、海岸で死んだ魚を食べたり、水を飲んだりするだけで影響を受ける可能性がある[ 184 ] 。
赤潮によって放出される毒素は、イルカ、ウミガメ、鳥、マナティーなどの海洋生物を死に至らしめる可能性があります。[ 185 ] [ 186 ]西インドマナティーの亜種であるフロリダマナティーは、赤潮の発生によって影響を受けることが多い種です。フロリダマナティーは、摂取または吸入によって有毒な赤潮毒素にさらされることがよくあります。海草の葉には、小さなフジツボ、甲殻類、その他の着生生物が多数生息しています。これらの小さな生物は、周囲の水から粒子を濾過し、これらの粒子を主な食料源として利用します。赤潮が発生すると、有毒な赤潮細胞も水から濾過し、それが体内に濃縮されます。[ 187 ]
これらの毒素は着生植物には害を与えませんが、露出した着生植物を摂取する（または誤って摂取する）マナティーなどの海洋生物にとっては非常に有毒です。マナティーが海草を食べているときに、露出した着生植物を知らずに摂取すると、その後、毒素が着生植物から放出され、マナティーに摂取されます。摂取に加えて、マナティーは藻類の大発生を通過する際に、有害な赤潮細胞から放出される空気中のブレベトキシンに曝露される可能性もあります。[ 187 ]
マナティーはHABとその毒素に対して免疫反応を起こし、他のストレス要因に対してもさらに脆弱になることがあります。この脆弱性のため、マナティーはHABの直接的な影響または後遺症で死亡する可能性があります。[ 188 ]赤潮への曝露はマナティーの死亡を引き起こすだけでなく、フロリダマナティーの個体群に深刻な亜致死性の健康問題も引き起こします。研究によると、野生のフロリダマナティーにおける赤潮への曝露は、炎症の増加、リンパ球増殖反応の減少、および酸化ストレスを引き起こすことにより、免疫機能に悪影響を与えることが示されています。[ 189 ]
実験では、ニシン、スケトウダラ、ヒラメ、タイセイヨウサケ、タラなどの魚にこれらの毒素を経口投与したところ、数分以内に被験魚は平衡感覚を失い始め、不規則で痙攣的な泳ぎ方を示し、その後麻痺と浅く不規則な呼吸が起こり、約1時間後には最終的に死に至った。[ 190 ] HABsはアシカの記憶機能にも悪影響を及ぼすことが示されている。[ 191 ]
多くの藻類の異常繁殖は、栄養分を豊富に含んだ大量の流出水が水域に流入することによって引き起こされるため、廃水処理、農業における肥料の過剰使用の削減、流出水の量を減らすなどの対策は、河口、河口域、および河口直前の海域における深刻な藻類の異常繁殖を抑制するのに効果的である。
肥料に含まれる硝酸塩とリンは、大雨の後、湖や川に流れ込むと藻類の異常繁殖を引き起こします。潜在的な流出を減らすために、適切な時期に作物に最も効果的な場所にのみ肥料を集中的に使用するなど、農業方法の変更が提案されています。[ 192 ]成功している方法の1つは点滴灌漑で、畑に肥料を広く散布する代わりに、チューブとエミッターのネットワークを通して植物の根に点滴灌漑を行い、肥料の痕跡が洗い流されることはありません。[ 193 ]点滴灌漑は、飲料水用の貯水池での藻類の異常繁殖を防ぐとともに、農業で通常使用される水の最大50%を節約します。[ 194 ] [ 195 ]
リンが水に到達する前にろ過するのに役立つよう、葉や湿地の緩衝地帯を作る提案もなされている。[ 192 ]他の専門家は、保全耕起の使用、輪作の変更、湿地の復元を提案している。[ 192 ]適切な管理を行えば、一部のデッドゾーンは1年以内に縮小する可能性がある。[ 196 ]
化学物質の管理において、いくつかの成功事例がある。例えば、1986年にノルウェーのロブスター漁業が低酸素濃度のために崩壊した後、隣国デンマーク政府は対策を講じ、リンの排出量を80%削減し、酸素濃度を正常値に近づけた。[ 196 ]同様に、農家によるリンの施用量を60%削減した後、黒海とドナウ川沿いのデッドゾーンが回復した。 [ 196 ]
湿地植物を収穫することで、湿地から栄養分を永久的に除去し、周囲の水域への栄養分の流入を減らすことができる。[ 197 ] [ 198 ]湿地植物の生育を維持するには深すぎる表層水から栄養分を除去する際の、ガマの浮遊マットの有効性を判断するための研究が進行中である。[ 199 ]
米国では、河川や湖沼に流入する栄養分の最大の供給源は地表流出水ですが、連邦浄水法の下ではほとんど規制されていません。[ 200 ] : 10 [ 201 ] [ 202 ]五大湖地域やチェサピーク湾など、国内のさまざまな地域で栄養汚染を削減するための地域主導の取り組みが進められています。[ 203 ] [ 204 ]エリー湖の藻類の異常発生を減らすために、オハイオ州は2016年にリンの流出を削減する計画を発表しました。[ 205 ]
藻類駆除剤の多くは藻類を殺すのに効果的ですが、それらは主に小さな水域で使用されてきました。しかし、大規模な藻類ブルームの場合、硝酸銀や硫酸銅などの藻類駆除剤を加えると、魚を即死させたり、他の野生生物に害を与えたりするなど、より悪い影響が出る可能性があります。[ 206 ]また、シアノバクテリアは銅を含む藻類駆除剤に対する耐性を獲得する可能性があり、HABの管理に効果を発揮するにはより多くの化学物質が必要になりますが、その地域の他の種に大きなリスクをもたらします。[ 207 ]したがって、その悪影響は藻類が自然に死滅するのを待つよりもひどくなる可能性があります。[ 206 ] [ 208 ]
2019年、オハイオ州北東部のチペワ湖は、米国で初めて新しい化学処理の試験に成功した湖となった。この化学式は、湖内の有毒藻類を1日で全て死滅させた。この式は既に中国、南アフリカ、イスラエルで使用されている。[ 210 ]
2020年2月、南アフリカ共和国ハウテン州のルーデプラートダムでは、ミクロキスティス属の深刻な藻類ブルームに対処するため、新しい藻類駆除剤製剤が使用された。この製剤は、顆粒状の製品が水面に浮遊し、有効成分である過炭酸ナトリウムを水面にゆっくりと放出し、過酸化水素（H₂O₂ ）を放出する。その結果、有効濃度は垂直方向には水面まで、空間的にはシアノバクテリアが豊富な領域に限定される。これにより、未処理の領域では水生生物に「安全な避難場所」が提供され、標準的な藻類駆除剤の使用に伴う悪影響が回避される。[ 211 ]
陸生植物や水生植物、特に海藻から分離された生物活性化合物は、HABsに対するより環境に優しい制御法として成果を上げています。サンゴモ、ホンダワラ、マコンブなどの海藻に含まれる分子は、一部のブルーム形成微細藻類を阻害することが示されています。これらの海藻に含まれる生物活性分子は、抗微細藻類効果に加えて、抗菌、抗真菌、抗酸化特性も持っています。[ 207 ]
他の化学物質も、ブルーム発生時のシアノバクテリア除去効果について試験されている。塩化アルミニウム修飾粘土（AC-MC）、硫化アルミニウム修飾粘土（AS-MC）、ポリ塩化アルミニウム修飾粘土（PAC-MC）などの修飾粘土は、微細藻類を粘土の沈殿物に捕捉し、有害なブルームが発生する可能性のある水面から除去することで、試験管内でのAureococcusの除去に良好な結果を示している。 [ 209 ]
HABsによる被害を最小限に抑えるため、HABsを制御するための多くの取り組みが行われてきました。HABsを制御するための粘土の使用に関する研究では、この方法がHABsによる悪影響を軽減する効果的な方法である可能性があることが証明されています。塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム、またはポリ塩化アルミニウムを粘土に添加すると、粘土の表面が変化し、水域からHABsを除去する効率が高まります。アルミニウム含有化合物の添加により、粘土粒子は正に帯電し、これらの粒子は有害藻類細胞と凝集します。藻類細胞は凝集し、懸濁液ではなく沈殿物になります。凝集プロセスにより、ブルームの成長が制限され、ブルームが地域に与える影響が軽減されます。[ 212 ]
オランダでは、汚染された水を流体分離器に通すことで、表層水から藻類とリン酸塩を効果的に除去することに成功している。処理後の水は藻類が除去され、除去された藻類細胞には多量のリン酸塩が含まれているため、リン酸塩の含有量も大幅に減少する。また、処理後の水の濁度も低下する。今後のプロジェクトでは、生態系と海洋生物への好影響を研究する予定である。植物の生育が回復し、底生魚の減少によって浄化された水の濁度が自動的に低下することが期待される。除去された藻類とリン酸塩は、廃棄物としてではなく、バイオダイジェスターの原料として利用される可能性がある。
他の専門家は、藻類が下流に移動するのを防ぐために貯水池を建設することを提案している。しかし、それは貯水池内で藻類が増殖し、堆積物が溜まる場所となり、結果として栄養分が蓄積される可能性がある。[ 206 ]一部の研究者は、貯水池での大規模な藻類の増殖が下流で観察される有毒藻類の主な発生源であることを発見したが、藻類の移動については、藻類輸送の可能性のある原因と考えられているものの、これまであまり研究されていない。[ 208 ] [ 213 ]
カキなどの濾過摂食性貝類の個体数減少は、HABの発生に寄与していると考えられる。[ 214 ]そのため、多くの研究プロジェクトが、貝類の個体数回復がHABの発生を減少させる可能性を評価している。[ 215 ] [ 216 ] [ 217 ]
その他の対策としては、監視方法の改善、予測可能性の向上、有害藻類ブルームを制御する新たな潜在的な方法のテストなどが挙げられる。[ 85 ]世界最大のデッドゾーンがあるバルト海周辺の国々では、底層に空気を送り込んで曝気するなど、大規模な地球工学的対策を検討している。[ 141 ]
数学モデルは将来の藻類ブルームを予測するのに役立つ。[ 50 ]
有害藻類ブルームを予測することで公衆を保護する必要性が高まっているという点で、科学者の数は増加している。[ 218 ]彼らが期待する一つの方法は、潜在的なブルームを警告するのに役立つ高度なセンサーを使用することである。[ 219 ]同じタイプのセンサーは、水処理施設がより高い毒性レベルに備えるためにも使用できる。[ 218 ] [ 219 ]
現在使用されているセンサーはメキシコ湾にのみ設置されている。2008年には、メキシコ湾の同様のセンサーが毒素レベルの上昇を事前に警告し、テキサス州での貝類の採取停止とムール貝、アサリ、カキの回収につながり、多くの命を救った可能性がある。HABの規模と頻度の増加に伴い、専門家は全国にさらに多くのセンサーを設置する必要があると述べている。[ 218 ]同じ種類のセンサーは、意図的な汚染による飲料水への脅威を検出するためにも使用できる。[ 220 ]
衛星およびリモートセンシング技術は、HABsの監視、追跡、検出において重要性を増している。[ 221 ] [ 222 ] [ 223 ] [ 224 ]米国の4つの連邦機関、EPA、米国航空宇宙局（NASA）、NOAA、米国地質調査所（USGS）は、衛星データを使用してシアノバクテリアのブルームを検出および測定する方法に取り組んでいる。[ 225 ]このデータは、地域および全国的な範囲を監視することにより、シアノバクテリアのブルームの早期警戒指標の開発に役立つ可能性がある。[ 226 ] 2016年には、自動早期警戒監視システムがテストされ、藻類の急速な成長とそれに続く水中の酸素の枯渇を初めて特定できることが実証された。[ 227 ]
Alexandrium monilatumは、西大西洋、カリブ海、メキシコ湾、東太平洋の亜熱帯または熱帯の浅い海や河口に生息している。
1980年代と1990年代には、有害藻類ブルーム（HAB）の研究活動が活発化した。これは主に、新たなHAB生物の発見と、それらが動物や人間に及ぼす潜在的な健康被害に対するメディアの注目が高まったことによるものである。[ 272 ] 渦鞭毛藻とそのゲノムの研究において大きな進歩があった。毒素産生遺伝子（PKS遺伝子）の同定、環境変化（温度、光/暗など）が遺伝子発現に及ぼす影響の調査、カレニアゲノムの複雑さの理解などが挙げられる。[ 273 ]
オキーチョビー湖は浅く、日当たりが良く、フロリダの農業からの栄養分が豊富なため、シアノバクテリアにとって理想的な生息地です。[ 274 ]オキーチョビー水路は、セントルーシー川とカルーサハッチー川を介して、それぞれ大西洋とメキシコ湾に湖をつないでいます。これは、雨の多い夏の時期に水が放出される際に、有害な藻類の異常繁殖が河口から運ばれてくることを意味します。2018年7月には、オキーチョビー湖の最大90%が藻類で覆われました。[ 275 ] [ 276 ]湖から流れ出た水は、翌月に地域に悪臭を放ち、一部の人々に呼吸器系の問題を引き起こしました。[ 277 ]
有害な赤潮は、歴史的に見て、同じ夏の時期にフロリダ沿岸やメキシコ湾周辺の他の地域でよく見られる現象です。 [ 278 ] [ 273 ]これらの赤潮は1800年代から記録されており、フロリダ沿岸ではほぼ毎年発生しています。[ 273 ]川のシアノバクテリアは海水に到達すると死滅しますが、その窒素固定が沿岸の赤潮の栄養源となります。[ 278 ]そのため、ケープコーラルやポートセントルーシーなどの河口付近の地域では、両方のタイプの有害藻類ブルームの複合的な影響を受けます。カロサハッチー川がメキシコ湾に流れ込むリー郡の当局が雇った清掃チームは、 2018年8月に1700トン以上の死んだ海洋生物を除去した。 [ 279 ]メキシコ湾で発生する有名な「フロリダ赤潮」は、神経毒性貝毒の原因となる神経毒ブレベトキシンを生成する渦鞭毛藻類カレニア・ブレビスによって引き起こされる有害藻類ブルームである。[ 273 ]フロリダ赤潮はメキシコ東海岸まで広がっていることが観察されている。[ 273 ]ブルーム発生時のこれらの生物の密度は、海水1リットルあたり数千万個の細胞を超えることがあり、しばしば水を濃い赤褐色に変色させる。
2016年7月、フロリダ州は藻の大量発生により4つの郡に非常事態宣言を出した。藻は多くの企業を「破壊」し、地域経済に影響を与え、多くの企業が完全に閉鎖を余儀なくされたと言われている。 [ 280 ]一部のビーチは閉鎖され、ホテルやレストランの売上は減少した。釣りやボートなどの観光スポーツ活動も影響を受けた。[ 281 ] [ 282 ]
2019年には、北米で史上最大規模のホンダワラの大発生が発生し、観光産業に危機をもたらしました。この現象は、気候変動と肥料による栄養汚染が原因と考えられています。[ 283 ]カリブ海のいくつかの国は、環境破壊と潜在的に有毒で有害な健康影響による観光への影響のため、非常事態宣言を検討しました。[ 284 ]
赤潮は、米国北東海岸、特にメイン湾で発生する有害な藻類ブルームを指す場合にも使われることがある。この種のブルームは、アレクサンドリウム・ファンディエンセとして知られる別の種類の渦鞭毛藻によって引き起こされる。これらの生物のブルームは、これらの水域の漁業に深刻な混乱をもたらす。なぜなら、これらの生物に含まれる毒素が、影響を受けた水域の濾過摂食性の貝類をサキシトキシンによって食用に不適な状態にするからである。[ 285 ]
カリフォルニア沿岸海域では、記憶喪失性貝毒の原因となる神経毒であるドモイ酸を生成することで知られる珪藻の一種、プセウドニッチアが季節的に大量発生する。
テキサス州の天然貯水池は、大規模な石油精製所や油井（排出物や廃水など）、大規模な農業活動（農薬の放出など）、鉱山採掘（有毒廃水など）による人為的活動、および頻繁な有害藻類ブルーム（HAB）発生を伴う自然現象によって脅かされています。1985年にテキサス州は初めてペコス川沿いでP. parvum（黄金藻）のブルームの発生を記録しました。この現象は、ブラゾス川、カナディアン川、リオグランデ川、コロラド川、レッド川などの主要河川系沿いのテキサス州の33の貯水池に影響を与え、2700万匹以上の魚の死と数千万ドルの損害をもたらしました。[ 286 ]
メリーランド州とバージニア州にあるチェサピーク湾は、米国最大の河口域です。この湾は、 6つの州の一部にある9つの大きな川と141の小さな小川やクリークを含む複数の発生源からの化学物質の流出により、数十年にわたり繰り返し大規模な藻類の異常発生に悩まされてきました。 [ 287 ]さらに、水深が非常に浅く、流入する廃棄物のわずか1%しか海に流れ出ません。 [55 ]重量ベースでは、2003年に湾に流入したリン酸塩の60%は下水処理場からのもので、硝酸塩の60%は肥料の流出、家畜の排泄物、大気からのものでした。[ 55 ]毎年約3億ポンド（140ギガグラム）の硝酸塩が湾に流入しています。[ 288 ]湾流域の人口が1940年の370万人から2015年には1800万人に増加したことも大きな要因であり、[ 55 ]経済成長は肥料の使用増加と産業廃棄物の排出量増加につながる。[ 289 ] [ 290 ] 2015年現在、チェサピーク流域の6つの州と地方自治体は、栄養塩の排出を抑制するために下水処理場を改良した。米国環境保護庁は、 1985年から2015年の間にチェサピーク地域で下水処理場が改良されたことにより、9億ポンド（410ギガグラム）の栄養塩の排出が防止され、窒素の排出量が57％、リンの排出量が75％削減されたと推定している。[ 291 ]農業および都市の流出汚染は、湾内の栄養分の主要な発生源であり続けており、これらの問題に対処するための取り組みは、64,000平方マイル（170,000 km 2 ）の流域全体で継続されている。[ 292 ]
エリー湖の藻類の大発生は主に農業排水によって引き起こされ、2014年にはカナダとオハイオ州の一部の住民に飲料水を飲まないように警告が出された。 [ 293 ] [ 294 ]国際合同委員会は、この脅威に対処するため、米国とカナダにエリー湖へのリン負荷を大幅に削減するよう求めた。[ 295 ] [ 296 ] [ 297 ]
2020年には、肥料の流出と異常な高温が重なったことで、ポーランドとフィンランドのバルト海沿岸で大規模な有害藻類ブルームが発生し、ビーチが閉鎖され、ヒラメやムール貝の生息地に危険が及んだ。 [ 299 ] [ 300 ]バルト海アクショングループはこれを生物多様性と地域の漁業資源への脅威と見なしている。 [ 301 ]
南アジアでは野外排泄が一般的ですが、人間の排泄物は海洋汚染モデリングにおいて見過ごされがちな栄養汚染源です。バングラデシュ、インド、パキスタンのモデルに人間の排泄物から供給される窒素（N）とリン（P）を含めると、水域へのNとPの投入量は、以前のモデルと比較して1～2桁増加しました。[ 52 ]河川から沿岸海域への栄養塩の流出は、沿岸富栄養化ポテンシャル（ICEP）を増加させます。人間の排泄物からのNとPの投入量を含めると、ゴダヴァリ川のICEPは3倍高くなります。
一般的な：
{{cite journal}}: CS1 maint: 複数の名前: 著者リスト (リンク)法律上、農業雨水排出と灌漑農業からの戻り水は「点源」ではありません。