No final da primavera de 2015, a costa oeste da América do Norte experimentou uma das proliferações de algas mais tóxicas já registradas. A floração afetou a vida selvagem, incluindo anchovas, aves marinhas, e leões marinhos, e levou ao fechamento da pesca comercial da Califórnia a Washington. Os cientistas aprenderam rapidamente que a flor consistia em diatomáceas do gênero Pseudo-nitzschia , mas eles não sabiam por que essas algas se tornaram tão tóxicas. Um novo jornal em Cartas de pesquisa geofísica mostra que, pelo menos na Baía de Monterey, as diatomáceas nesta floração tornaram-se particularmente tóxicas por causa de uma proporção anormalmente baixa de silicato para nitrato nas águas da baía.

Algumas espécies de Pseudo-nitzschia as diatomáceas produzem uma potente neurotoxina chamada ácido domóico, que pode causar convulsões e morte em mamíferos. A floração anterior dessas diatomáceas em 1991 e 1998 adoeceu e matou várias aves marinhas e leões marinhos na baía de Monterey. No entanto, os pesquisadores ainda estão tentando descobrir por que algumas flores de Pseudo-nitzschia são mais tóxicas do que outras.

O 2015 Pseudo-nitzschia a floração coincidiu com um experimento de biologia em grande escala na Baía de Monterey, chamado Ecologia e Oceanografia de Florações de Algas Prejudiciais (ECOHAB). Durante esta experiência, cientistas do MBARI, a Universidade da Califórnia em Santa Cruz, Moss Landing Marine Laboratories, e a Administração Oceânica e Atmosférica Nacional mediu as condições oceanográficas, bem como as concentrações de Pseudo-nitzschia e ácido domóico em toda a Baía de Monterey.

Durante o experimento ECOHAB, a equipe de pesquisa enviou robôs subaquáticos para cruzar a baía. Sensores a bordo dos veículos robóticos revelaram concentrações extremamente altas de substâncias tóxicas Pseudo-nitzschia diatomáceas espreitando abaixo da superfície. Os pesquisadores também ancoraram dois instrumentos robóticos de biologia molecular (Processadores de Amostras Ambientais, ou ESPs) perto das extremidades norte e sul da baía. Os ESPs confirmaram que a floração consistia principalmente de uma espécie particularmente tóxica, Pseudo-nitzschia australis, e que essas diatomáceas continham concentrações excepcionalmente altas de ácido domóico. O resultado foi uma combinação mortal:densas populações de diatomáceas particularmente tóxicas.

John Ryan, oceanógrafo MBARI e autor principal do artigo recente, queria saber quais fatores afetaram o crescimento e a toxicidade da floração de 2015 na Baía de Monterey. Trabalhando com a equipe ECOHAB, ele examinou as condições físicas e químicas que levaram ao florescimento de 2015, e comparou esses dados com as condições medidas durante os anos anteriores.

Ryan considerou primeiro a possibilidade de que as águas do oceano excepcionalmente quentes pudessem ter desempenhado um papel na floração. De 2014 a 2016, a água de superfície no Nordeste do Pacífico estava muito mais quente do que o normal - um fenômeno apelidado de "bolha quente". Mas depois de comparar as condições de 2015 com dados históricos, Ryan descobriu que as águas da baía de Monterey não estavam excepcionalmente quentes durante a floração. A água quente afetou a baía antes e depois da floração, mas durante a primavera de 2015 as águas foram resfriadas pela ressurgência local.

A ressurgência ocorre quando os fortes ventos do noroeste movem a água da superfície para longe da costa, permitindo frio, águas profundas, rico em nitrato, silicato, e outros nutrientes, subir à superfície do mar. Como esses nutrientes agem como fertilizantes para algas marinhas, eventos de ressurgência geralmente levam ao florescimento de diatomáceas. A ressurgência é comum em torno da Baía de Monterey durante a primavera.

Durante a primavera de 2015, um evento de ressurgência muito forte no final de março iniciou o Pseudo-nitzschia florescer. Isso foi seguido por vários eventos mais suaves que rejuvenesceram as populações de diatomáceas, permitindo que as algas à deriva persistissem e se acumulassem na baía. Esses fatores físicos ajudaram a explicar as densas concentrações de algas dentro da baía, mas não explicaram por que essas algas continham tanto ácido domóico.

Em seguida, Ryan e seus colegas analisaram a química da baía, concentrando-se nas concentrações de dois nutrientes essenciais - nitrato e silicato. As diatomáceas precisam de nitrato para uma ampla variedade de processos bioquímicos, incluindo a produção de ácido domóico. Eles precisam de silicato para crescer e se reproduzir.

Os pesquisadores do MBARI têm medido nitrato e silicato na Baía de Monterey quase todos os meses nos últimos 24 anos. Examinando este conjunto de dados exclusivo, Ryan descobriu isso, sob condições normais de primavera na Baía de Monterey, o silicato é mais abundante que o nitrato. Contudo, nos meses que antecederam e durante a floração da primavera de 2015, havia mais nitrato do que silicato nas águas da baía. Na verdade, no auge do Pseudo-nitzschia florescer em maio, não havia praticamente nenhum silicato deixado na água (presumivelmente as diatomáceas consumiram tudo), mas ainda restava algum nitrato.

Voltando-se para a literatura científica, os pesquisadores encontraram estudos de laboratório e de campo que mostram que Pseudo-nitzschia as diatomáceas podem se tornar mais tóxicas se ficarem sem silicato, mas ainda tiverem nitrato disponível. Sob estas condições, as diatomáceas não podem se reproduzir rapidamente, mas eles ainda podem produzir ácido domóico. As diatomáceas se reproduzem dividindo-se ao meio, portanto, qualquer ácido domóico em uma célula-mãe é dividido entre as duas células-filhas. Mas quando as baixas proporções de silicato para nitrato resultam em reprodução menos frequente, o ácido domóico pode ficar concentrado nas diatomáceas individuais.

Os pesquisadores concluíram que as populações extraordinariamente altas de Pseudo-nitzschia em 2015 foram relacionados à força e ao momento dos eventos de ressurgência. Mas as concentrações extremamente altas de ácido domóico foram provavelmente causadas por uma química incomum do oceano - especificamente uma baixa proporção de silicato para nitrato nas águas da baía.

Como a química incomum das águas da baía coincidiu com o aquecimento em grande escala do Nordeste do Pacífico, os pesquisadores suspeitam que pode haver uma ligação entre os dois fenômenos. No entanto, eles não têm dados suficientes sobre a química do oceano fora da Baía de Monterey para aprofundar essa conexão.

Refletindo sobre o artigo recente, Ryan disse, "Uma das conclusões desta pesquisa é que precisamos de bons dados químicos e físicos para compreender e prever a proliferação de algas prejudiciais. Neste caso, o nutriente silicato parecia ser o fator chave. Contudo, outros nutrientes, como a ureia (em águas residuais), também pode influenciar a toxicidade dessas algas. Estamos ansiosos para aplicar nossas novas tecnologias para monitoramento biológico, fisica, e condições químicas no oceano costeiro. Isso nos ajudará a entender e, eventualmente, prever quando e onde a proliferação de algas nocivas é provável que ocorra. "