КАК МОРСКИЕ ПУЗЫРЬКИ ЗАБРАСЫВАЮТ ЯДОВИТЫЕ ВОДОРОСЛИ В ВОЗДУХ

На некоторых побережьях вредоносные цветения водорослей несут с собой проблему для здоровья людей: всё больше сообщений о раздражении дыхательных путей у тех, кто живёт или работает у моря. Одна из виновниц — микроводоросль Ostreopsis cf. ovata. Она цветёт у берегов Средиземного моря уже более 20 лет, а недавно обосновалась и на атлантическом побережье: первая задокументированная вспышка в Бискайском заливе пришлась на 2021 год. Её клетки вырабатывают сильные токсины, которые растворяются в морской воде, но быстро разрушаются солнечным светом и бактериями.

Известно, что растворённые токсины попадают в воздух. Переносят ли токсины ещё и частицы — целые клетки или их обломки, — было неизвестно.

Клетки в пляжном воздухе

Во время цветения Ostreopsis в июле 2025 года на пляжах Эрромарди и Майарко в Сен-Жан-де-Люзе, на французском баскском побережье, команда установила пробоотборник воздуха в 20 метрах от линии берега во время прилива. В три дня отбора проб он систематически улавливал целые и разрушенные клетки Ostreopsis. Если считать, что человек вдыхает кубометр воздуха в час, это до двадцати вдохнутых клеток в час для отдыхающих, работников побережья и местных жителей.

Струйка лопнувшего пузырька

Морские брызги — главный мост между океаном и атмосферой. Ветер срывает капли с гребней волн, а пузырьки, лопающиеся на поверхности, выбрасывают капли двух видов. Сначала тонкая плёнка, накрывающая пузырёк, разлетается на крошечные капельки. Затем открытая полость за миллисекунды схлопывается, и её дно выстреливает вверх быструю тонкую струйку, которая распадается на более крупные струйные капли.

Эксперименты с бактериями и микропластиком показали, что первая струйная капля часто богаче частицами, чем вода, — вплоть до нескольких сотен раз. Обычное объяснение — поверхностный эффект: поднимающийся пузырёк собирает частицы своей оболочкой. Но это объяснение не говорит, как клетки размером с Ostreopsis, около 35 микрометров в поперечнике, попадают в капли от 100 до 800 микрометров.

A: пробоотборник воздуха на пляже. B: три способа, которыми море образует брызги. C: схлопывающаяся полость пузырька. D: струйка, распадающаяся в культуре Ostreopsis (тёмные точки — клетки). E: первая капля под микроскопом с несколькими плавающими клетками. — Рисунок 1, Figà Talamanca et al. (2026), arXiv:2610.29719, CC BY 4.0.

По одному пузырьку

Элеттра Фига Таламанка, Жюльетт Пьер и Элен де Малепрад из Института Жана Лерона д’Аламбера (Сорбонна и CNRS, Париж) вместе с океанологами из Вильфранш-сюр-Мер и Фламандского морского института (Flanders Marine Institute) запускали одиночные пузырьки в культуры водорослей, снимали струйки со скоростью до 40 000 кадров в секунду при красном свете и ловили первую каплю на предметное стекло, чтобы сосчитать клетки под микроскопом.

Главным подопытным была безвредная и хорошо изученная пресноводная водоросль Chlamydomonas reinhardtii размером около 8 микрометров. Исследователи меняли размер пузырька, глубину, с которой он поднимается, и концентрацию водорослей в пределах четырёх порядков величины, а затем добавили три морских вида разных размеров и форм.

Два режима

• Первая капля всегда захватывает водоросли — от нуля до тысячи клеток.
• В разбавленной воде она примерно в десять раз богаче культуры, что близко к значению, измеренному для микропластика, — эта цифра получена на маленькой пресноводной водоросли, служившей модельной. Крупные морские виды, в том числе Ostreopsis, измеряли в уже густонаселённой воде, и они дали обогащение примерно в десять раз ниже — около единицы или меньше.
• В густонаселённой воде, начиная примерно со 100 000 клеток на миллилитр, обогащение — во сколько раз капля богаче водорослями, чем вода, — резко падает — по словам авторов, такое поведение никогда раньше не описывалось. Чем крупнее клетки, тем раньше это происходит.
• Плавание роли не играет: химически фиксированные неподвижные клетки вели себя так же, а изменение длины их жгутиков — двух хлыстовидных хвостиков, которыми они плавают, — ничего не меняло. Близость к поверхности пузырька, судя по всему, — не главное.

Клетки, обгоняющие струйку

Ответ дала скоростная съёмка Ostreopsis в струйке. Некоторые клетки стартуют вне той части струйки, которая станет первой каплей, — и догоняют её, прежде чем она оторвётся. Сердцевина струйки поднимается быстрее её кончика, который тормозит гравитация, поэтому клетки скапливаются наверху.

A–B: клетки, отслеженные внутри струйки; красные траектории входят в будущую первую каплю (серая полоса) до того, как она отделится. C: в одинаковых условиях микропластик (слева) сконцентрирован в капле гораздо сильнее, чем водоросли (справа). — Рисунок 3, Figà Talamanca et al. (2026), arXiv:2610.29719, CC BY 4.0.

Если рассматривать кончик струйки как резервуар, наполняемый этим потоком, получается простой закон. Он предсказывает обогащение примерно в 5 раз без единого подгоночного параметра: верный порядок величины для модели, в которой ничего не подгонялось, с точностью до двух раз от измерений, — и объясняет, почему очень маленькие капли могут быть чрезвычайно обогащены.

В густонаселённой воде капля просто заполняется. Но водоросли ведут себя так, будто они примерно в десять раз крупнее своего тела, и физическая причина этого пока не ясна. Микропластик того же размера не насыщается: в одинаковых условиях капля была в 3,4 раза богаче воды для микропластика, но в 25 раз беднее (обогащение 0,04) для водорослей.

Путь частиц для токсинов

Исследование показывает, что морские брызги могут поднимать в воздух целые ядовитые клетки Ostreopsis — возможный путь частиц для токсичности воздуха во время цветений. Насколько он добавляет к растворённым токсинам — следующий вопрос, как и роль других видов капель брызг.