У південноафриканській водоймі бродять водорості – NASA Science
У ясні дні в Хартбіспорті, Південна Африка, супутникові зображення часто показують темно-сині резервуари, переривані текучими яскраво-зеленими плямами. Ці мінливі характеристики вказують на цвітіння водоростей, яке може вплинути на якість води, екосистеми та сусідні людські спільноти.
У цій анімації з червня 2022 року по липень 2023 року водорості цвітуть, рухаються по водоймі, а потім в’януть. Анімація складається із зображень Harmonized Landsat і Sentinel-2 (HLS), продукту NASA, який поєднує зображення із супутників NASA/USGS Landsat 8 і Landsat 9 і супутників Sentinel-2A, 2B і 2C Європейського космічного агентства.
Водорості — це широкий термін для фотосинтезуючих організмів, які живуть у воді, включаючи все, від одноклітинних ціанобактерій до морських водоростей. Вони відіграють важливу роль у підтримці здорової екосистеми. Але коли колонії водоростей поширюються занадто широко або виділяють шкідливі токсини, вони можуть поставити під загрозу саме середовище, яке вони підтримують. Ці колонії відомі як шкідливе цвітіння водоростей або HABs.
Деякі ВЦВ є токсичними і часто є частиною процесу, що називається евтрофікацією. Евтрофікація починається, коли в екосистемі забагато поживних речовин – спричинена сільськогосподарськими стоками та іншими надходженнями – що призводить до швидкого росту водоростей.
“Це схоже на сад”, – сказала Бріджит Сігерс, науковець NASA, яка вивчає ціанобактерії в прісноводних екосистемах. «Якщо ви додасте багато поживних речовин, ви матимете великий ріст».
Згодом водорості гинуть. Коли розкладачі розщеплюють мертві водорості, вони споживають кисень, що може спричинити гіпоксію та утворення мертвих зон.
Такі умови були задокументовані у водосховищі Хартбеспортдам (Hartbeespoort Dam), розташованому приблизно за 25 кілометрів (16 миль) на захід від Преторії та використовуваному в основному для відпочинку та зрошення. Водосховище є домом для регулярного шкідливого цвітіння водоростей, що містять ціанобактерії. Він також містить великі килимки інвазивного водяного гіацинта. Хоча водяні гіацинти не виробляють токсинів, вони сприяють евтрофікації, коли гинуть і розкладаються.
Шкідливе цвітіння водоростей може вплинути на здоров’я екосистеми та життя та засоби до існування людей. У квітні 2023 року офіційні особи Південної Африки пов’язали велику загибель риби в Хартбеспорті з низьким рівнем кисню, спричиненим надмірним ростом водоростей. У ширшому плані HAB у водоймах з питною водою можуть зменшити доступність води та збільшити витрати на очищення води, тоді як купання у воді, інфікованій HAB, може спричинити висипання, а домашні тварини чи худоба, які її п’ють, можуть захворіти або померти.
Стаття 2022 року, опублікована в Remote Sensing, досліджувала водорості у водоймі з 1980 по 2020 рік за допомогою даних Landsat. «Це водойма завжди перебувала під ретельним наглядом місцевого відділу водних ресурсів», — сказав Адам Алі, провідний автор статті. Дослідження використовувало супутникові дані, щоб отримати загальну картину умов усієї водойми протягом тривалого періоду часу. Використовуючи дані Landsat за 40 років, дослідники виявили, що найбільшими факторами росту водоростей є загальний вміст фосфору – поживна речовина, що міститься у стоках – і температура води, причому цвітіння зазвичай посилюється в спекотні літні місяці та зменшується взимку.
Вони також визначили основні тенденції в просторі та часі. Продуктивність водоростей була вищою біля потоку Crocodilerivier (Крокодилова річка) та в західній частині водосховища через стік поля для гольфу та обмежену циркуляцію води, що вказує на вплив стоку та надходження річки на ВЦВ. Велике цвітіння відбулося між 1982 і 1986 роками, коли загальний рівень фосфору був високим. Програма біоремедіації наприкінці 1980-х була успішною в обмеженні росту водоростей, але після закінчення фінансування наприкінці 1990-х ріст шкідливих водоростей знову збільшився на початку 2000-х.
Щоб відстежувати водорості з космосу, дослідники проаналізували колір води, вимірявши різні довжини хвилі світла. З цього вони оцінили концентрацію хлорофілу-а, звичайного пігменту у водоростях, і використали ці значення для оцінки біомаси водоростей з часом. Хоча зразки води необхідні для підтвердження того, що цвітіння є шкідливим, супутникові дані можуть допомогти вченим зрозуміти причини шкідливого цвітіння водоростей, особливо у віддалених районах, де регулярний наземний моніторинг дорогий і забирає багато часу.
Нові та майбутні місії NASA обіцяють вдосконалити космічний моніторинг якості води. Очікується, що наступний супутник Landsat вимірюватиме довжини хвиль, спеціально розроблені для виявлення HAB. Місія NASA PACE (планктон, аерозоль, хмара, екосистема океану), запущена в 2024 році, збирає дані в сотнях точних діапазонів довжин хвиль у видимому спектрі, що може допомогти вченим ідентифікувати тип водоростей, які складають певне цвітіння – ключовий фактор у визначенні токсичності. Враховуючи просторову роздільну здатність PACE, дані найбільш корисні в прибережних районах або великих внутрішніх водоймах. Алі співпрацює з дослідниками NASA Ames, щоб інтегрувати PACE у майбутні дослідження.
Анімація Росса Волтера/Підтримка наукового офісу Landsat, Використання даних продукту Harmonized Landsat і Sentinel-2 (HLS). Фото Лорен Дофін/Земна обсерваторія НАСА Використання даних Landsat з Геологічна служба США, Розповідь Мадлен Грегорі/підтримка наукового офісу Landsat.
- Алі, К., І інші. (2022) Інтеграція супутникових даних на місці та поточного покоління для часового та просторового аналізу шкідливого цвітіння водоростей на дамбі Хартбіспорт, басейн річки Крокодил, Південна Африка. дистанційне зондування14(17), 4277.
- NOAA (2016, 27 квітня) Що таке шкідливе цвітіння водоростей? Перевірено 6 січня 2026 р.
- Уряд Південно-Африканської Республіки (26 квітня 2023 р.) Управління водопостачання та санітарії оприлюднило звіт про розслідування причини загибелі риби на дамбі Хартбеспорт. Перевірено 6 січня 2026 р.
