Zdjęcie w tle: NASA Earth Observatory images; Joshua Stevens, przy użyciu danych Landsat z the U.S. Geological Survey;

Nawozy używane w rolnictwie zawierają składniki odżywcze, takie jak fosfor, które wspierają wzrost upraw. Jednak nie tylko uprawy na nich korzystają – nawozy wspierają również rozwój innych, często niechcianych, roślin lub chwastów. Mogą też, jeśli dostaną się do wód rzek, jezior lub wybrzeży, zaszkodzić ekosystemom odległym o wiele kilometrów od nawożonych pól.

Różne części ekosystemu Ziemi są ze sobą ściśle połączone. Drogi wodne, jak rzeki i strumienie, łączą ze sobą tereny oddalone o tysiące kilometrów od siebie. Są również środowiskiem naturalnym dla ryb i innych organizmów wodnych, a także źródłem wody pitnej i terenami rekreacyjnymi dla ludzi. Obserwujące Ziemię satelity, należące między innymi do NASA, mogą ze swojej pozycji na orbicie analizować, jak dokładnie wyglądają połączenia między wodą i innymi częściami ekosystemu – i dzięki temu pomóc naukowcom zająć się ich konsekwencjami, szczególnie jakością samej wody.

W większości zbiorników wodnych obecne są mikroskopijne, przeprowadzające fotosyntezę organizmy – sinice, nazywane również cyjanobakteriami. Pojedyncze sinice są widoczne dopiero pod mikroskopem i w normalnych okolicznościach ich obecność w wodzie jest zupełnie niegroźna. Jednak konkretne warunki – dużo światła słonecznego, stojąca woda i duże ilości składników odżywczych, jak te zawarte w nawozach – sprawiają, że populacja sinic gwałtownie się powiększa. Rezultatem jest mętna, zielona woda, którą można zobaczyć nawet z kosmosu. Takie zdarzenia, nazywane zakwitami glonów, mogą prowadzić do strat ekonomicznych, złej jakości wody, a także przedstawiają ryzyko dla zdrowia ludzi i zwierząt.

Zakwit glonów na jeziorze Erie w Ameryce Północnej. Fotografia wykonana w 2015 roku.

Zielone jeziora i satelity

W komórkach sinic znajduje się barwnik, chlorofil, który pozwala im przeprowadzać fotosyntezę i nadaje im charakterystyczny, zielony kolor widoczny z przestrzeni kosmicznej. Satelity potrafią zmierzyć stężenie chlorofilu w zbiorniku wodnym, a dzięki temu można poznać ilość sinic w wodzie.

Do projektu należą między innymi satelity Landsat (NASA/USGS) oraz Copernikus Sentinel-2 i 3 (ESA). W użyciu są te, które akurat znajdują się w dobrym miejscu i czasie, by zrobić zdjęcia kwitnącym algom, kiedy nie są akurat zasłonięte przez chmury.

Skutki zakwitów glonów

Podczas zakwitu glonów, woda pokrywa się zieloną, grudkowatą szumowiną, która śmierdzi stęchlizną. Pozwolenia na aktywności związane z wodą, jak pływanie i inne sporty wodne, są często zawieszane, póki ilość sinic nie wróci do bezpiecznego poziomu. Zakwity glonów doprowadzają również do strat ekonomicznych w innym, mniej oczywistym sektorze: służbie zdrowia.

Badanie fundowane przez NASA wskazuje na to, że wczesne wykrywanie szkodliwych zakwitów sinic prowadzi do znaczących oszczędności w służbie zdrowia, straconych godzinach pracy i nie tylko, o łącznej wysokości 370 000 dolarów. Badanie, opublikowane w GeoHealth, dotyczyło zakwitów glonów na jeziorze Utah. Zespół porównał straty ekonomiczne w dwóch przypadkach: kiedy satelity wykryły zakwit, co wydarzyło się rzeczywiście, oraz w hipotetycznym przypadku, gdyby zakwity zostały wykryte na podstawie obserwacji i testów na miejscu.

Dane satelitarne ostrzegły o początkach zakwitu sinic na tyle wcześnie, że urzędnicy mieli czas, by wywiesić plakaty ostrzegawcze jeszcze przed 29 czerwca 2017. Zawierały one nakaz zachowania szczególnej ostrożności podczas pływania łódką, instrukcje, jak bezpiecznie łowić ryby, oraz zakazy pływania i jazdy na nartach wodnych. Naukowcy obliczyli, że w hipotetycznej wersji bez satelitów urzędnicy musieliby zaczekać, by obserwatorzy zgłosili zakwit i potwierdzili go testami na miejscu – a plakaty zostałyby wywieszone 6 lipca. Tydzień opóźnienia kosztowałby służbę zdrowia 370 000 dolarów, co pokazuje, jak ważne jest wczesne wykrywanie zakwitów glonów.

Zakwit glonów na jeziorze Okeechobee w Ameryce Północnej. Zdjęcie wykonane przez Landsat 8 w 2016 roku.

Zakwity glonów stanowią zagrożenie zdrowia nie tylko dla ludzi, ale też dla ryb i innych organizmów wodnych. Podczas zakwitu sinice bardzo szybko rosną. Kiedy się rozkładają, zużywają obecny w wodzie tlen. Przekłada się to na mniejsze stężenie tlenu w wodzie – na tyle niskie, że ryby i inne organizmy mogą się udusić. W najgorszym wypadku prowadzi to do ich masowego wymierania. W 2016 roku w rezultacie zakwitu glonów niektóre plaże Florydy zostały pokryte białymi brzuchami tysięcy martwych ryb.

Przypadki takie jak ten przypominają, że ekosystemy Ziemi są ze sobą połączone i działania podjęte w jednym miejscu mogą wywierać wpływ na inne części planety, inne ekosystemy, a także ludzi.

Autor

Matylda Kołomyjec