การแพร่กระจายของสาหร่ายหรือ ที่เรียกว่า "การเพิ่มจำนวนของสาหร่ายอย่างรวดเร็ว" คือการเพิ่มขึ้นหรือการสะสมตัวอย่างรวดเร็วของประชากรสาหร่ายใน ระบบ น้ำจืดหรือ น้ำ ทะเลอาจเป็นการแพร่กระจายของสาหร่ายที่ไม่เป็นอันตรายหรือเป็นอันตรายก็ได้

การเกิดปรากฏการณ์สาหร่ายบานมักสังเกตได้จากการเปลี่ยนสีของน้ำเนื่องจากเม็ดสีของสาหร่าย^{[ 1 ]}คำว่าสาหร่าย ครอบคลุมสิ่งมีชีวิตในน้ำ ที่สังเคราะห์แสงได้หลายชนิดทั้งสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ขนาดใหญ่ เช่นสาหร่ายทะเลและสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวขนาดเล็ก เช่นไซยาโนแบคทีเรีย^{[ 2 ]} โดยทั่วไปแล้ว การเกิดปรากฏการณ์สาหร่ายบานหมายถึงการเจริญเติบโตอย่างรวดเร็วของสาหร่ายเซลล์เดียวขนาดเล็ก ไม่ใช่สาหร่ายขนาดใหญ่^{[ 3 ]}ตัวอย่างของการเกิดปรากฏการณ์สาหร่ายบานขนาดใหญ่คือป่าสาหร่ายเคลป์^{[ 2 ]}

การแพร่กระจายของสาหร่ายเป็นผลมาจากการที่สารอาหาร เช่นไนโตรเจนหรือฟอสฟอรัสจากแหล่งต่างๆ (ตัวอย่างเช่นการไหลบ่าของปุ๋ยหรือมลภาวะจากสารอาหาร รูปแบบอื่นๆ ) เข้าสู่ระบบน้ำและทำให้สาหร่ายเจริญเติบโตมากเกินไป การแพร่กระจายของสาหร่ายส่งผลกระทบต่อระบบ นิเวศ ทั้งหมด

ผลกระทบมีตั้งแต่ผลดี เช่น การเป็นอาหารของสิ่งมีชีวิตในระดับห่วงโซ่อาหารที่สูงกว่า ไปจนถึงผลเสียที่ร้ายแรงกว่า เช่น การปิดกั้นแสงแดดไม่ให้ส่องถึงสิ่งมีชีวิตอื่นๆ การทำให้ ระดับ ออกซิเจนในน้ำลดลง และขึ้นอยู่กับชนิดของสิ่งมีชีวิต อาจปล่อยสารพิษลงในน้ำได้ อย่างไรก็ตาม สาหร่ายก็มีบทบาทสำคัญเช่นกัน โดยผลิตออกซิเจนประมาณ 70% ของโลกซึ่งเป็นสิ่งจำเป็นต่อสิ่งมีชีวิตบนบก การแพร่กระจายของสาหร่ายที่อาจเป็นอันตรายต่อสัตว์หรือระบบนิเวศ โดยเฉพาะอย่างยิ่งการแพร่กระจายที่สาหร่ายปล่อยสารพิษออกมา มักเรียกว่า " การแพร่กระจายของสาหร่ายที่เป็นอันตราย" ( Harmful Algal Blooms : HAB) และอาจนำไปสู่การตายของปลา การตัดน้ำประปาของเมือง หรือการปิดแหล่งประมงของรัฐ กระบวนการที่สารอาหารมากเกินไปจนทำให้สาหร่ายเจริญเติบโตและออกซิเจนในน้ำลดลง เรียกว่าภาวะยูโทรฟิเคชัน (Eutrophication )

การแพร่กระจายของสาหร่ายและแบคทีเรียมีส่วนทำให้เกิดการสูญพันธุ์ครั้งใหญ่ที่เกิดจากภาวะโลกร้อนในอดีตทางธรณีวิทยาอย่างต่อเนื่อง เช่น ในช่วงการสูญพันธุ์ครั้งใหญ่ในปลายยุคเพอร์เมียนที่เกิดจาก การปะทุของภูเขาไฟ ไซบีเรียนแทรปส์และในช่วงการฟื้นตัวทางชีวภาพหลังจากการสูญพันธุ์ครั้งใหญ่ (โดยการชะลอการฟื้นตัว) ^{[ 4 ]}

คำว่า"การแพร่กระจายของสาหร่าย " มีคำจำกัดความที่ไม่สอดคล้องกันขึ้นอยู่กับสาขาวิทยาศาสตร์ และอาจมีตั้งแต่ "การแพร่กระจายขนาดเล็ก" ของสาหร่ายที่ไม่เป็นอันตราย ไปจนถึงการแพร่กระจายขนาดใหญ่ที่เป็นอันตราย^{[ 5 ]}เนื่องจากสาหร่ายเป็นคำกว้างๆ ที่รวมถึงสิ่งมีชีวิตที่มีขนาด อัตราการเจริญเติบโต และความต้องการสารอาหารที่แตกต่างกันอย่างมาก จึงไม่มีระดับเกณฑ์ที่ได้รับการยอมรับอย่างเป็นทางการว่าอะไรคือสิ่งที่เรียกว่าการแพร่กระจาย เนื่องจากไม่มีฉันทามติทางวิทยาศาสตร์ การแพร่กระจายจึงสามารถอธิบายและวัดปริมาณได้หลายวิธี ได้แก่ การวัดชีวมวลของสาหร่ายใหม่ ความเข้มข้นของเม็ดสีสังเคราะห์แสง การวัดปริมาณผลกระทบเชิงลบของการแพร่กระจาย หรือความเข้มข้นสัมพัทธ์ของสาหร่ายเมื่อเทียบกับชุมชนจุลินทรีย์ที่เหลือ^{[ 5 ]}ตัวอย่างเช่น คำจำกัดความของการแพร่กระจายได้แก่:

• ความเข้มข้นของคลอโรฟิลล์เกิน 100 μg/L ^{[ 6 ]}
• ความเข้มข้นของคลอโรฟิลล์เกิน 5 μg/L ^{[ 7 ]}
• ความเข้มข้นของสายพันธุ์ที่ถือว่าเบ่งบานเกิน 1,000 เซลล์/มล. ^{[ 8 ]}และ
• ความเข้มข้นของสายพันธุ์สาหร่ายที่เบี่ยงเบนไปจากการเจริญเติบโตตามปกติ^{[ 9 ] [ 10 ]}

การเกิดปรากฏการณ์สาหร่ายบานเป็นผลมาจากการที่สารอาหารที่สาหร่ายชนิดนั้นต้องการถูกนำเข้ามาในระบบนิเวศทางน้ำ สารอาหารที่จำกัดการเจริญเติบโตนี้โดยทั่วไปคือไนโตรเจนหรือฟอสฟอรัส แต่ก็อาจเป็นเหล็ก วิตามิน หรือกรดอะมิโนได้เช่นกัน^{[ 2 ]}มีกลไกหลายอย่างที่ทำให้สารอาหารเหล่านี้ถูกเติมลงในน้ำ ในมหาสมุทรเปิดและตามแนวชายฝั่ง การไหลขึ้นของน้ำจากทั้งลมและลักษณะทางภูมิประเทศของพื้นมหาสมุทรสามารถดึงสารอาหารไปยังบริเวณที่มี แสงแดดส่องถึงได้ ^{[ 11 ]}ในบริเวณชายฝั่งและในระบบน้ำจืด การไหลบ่าของน้ำเสียจากการเกษตร เมือง และสิ่งปฏิกูลสามารถทำให้เกิดปรากฏการณ์สาหร่ายบานได้^{[ 12 ]}

การแพร่กระจายของสาหร่าย โดยเฉพาะอย่างยิ่งการแพร่กระจายของสาหร่ายขนาดใหญ่ สามารถลดความโปร่งใสของน้ำและทำให้เกิดสีเปลี่ยนไปได้^{[ 2 ]}รงควัตถุสังเคราะห์แสงในเซลล์สาหร่าย เช่นคลอโรฟิลล์และรงควัตถุป้องกันแสง จะเป็นตัวกำหนดสีของการแพร่กระจายของสาหร่าย ขึ้นอยู่กับชนิดของสิ่งมีชีวิต รงควัตถุ และความลึกในมวลน้ำ การแพร่กระจายของสาหร่ายอาจมีสีเขียว แดง น้ำตาล ทอง หรือม่วง^{[ 2 ]}การแพร่กระจายสีเขียวสดใสในระบบน้ำจืดมักเป็นผลมาจากไซยาโนแบคทีเรีย (เรียกกันทั่วไปว่า "สาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงิน") เช่นMicrocystis ^{[ 2 ] [ 13 ]}การแพร่กระจายอาจประกอบด้วย สาหร่าย ขนาดใหญ่ (ไม่ใช่แพลงก์ตอนพืช ) การแพร่กระจายเหล่านี้สามารถจำแนกได้จากใบสาหร่ายขนาดใหญ่ที่อาจถูกพัดขึ้นมาบนชายฝั่ง^{[ 14 ]}

เมื่อมีสารอาหารอยู่ในน้ำ สาหร่ายจะเริ่มเติบโตในอัตราที่เร็วกว่าปกติมาก ในปรากฏการณ์การเจริญเติบโตอย่างรวดเร็วนี้ จะเป็นประโยชน์ต่อระบบนิเวศทั้งหมดโดยการจัดหาอาหารและสารอาหารให้กับสิ่งมีชีวิตอื่นๆ^{[ 10 ]}

สิ่งที่ควรให้ความสนใจเป็นพิเศษคือปรากฏการณ์สาหร่ายบานที่เป็นอันตราย (HABs) ซึ่งเป็นการแพร่กระจายของสาหร่ายที่มีพิษหรือเป็นอันตราย สาหร่ายหลายชนิดสามารถก่อให้เกิดปรากฏการณ์สาหร่ายบานที่เป็นอันตรายได้ ตัวอย่างเช่น

• สาหร่าย Gymnodinium nagasakienseสามารถก่อให้เกิดปรากฏการณ์น้ำทะเลสีแดงที่
• ไดโนแฟลเจลเลตชนิดGonyaulax polygrammaสามารถทำให้ปริมาณออกซิเจนในร่างกายลดลงและส่งผลให้ปลาตายเป็นจำนวนมาก
• ไซยาโนแบคทีเรียMicrocystis aeruginosaสามารถสร้างสารพิษได้ และ
• ไดอะตอมChaetoceros convolutusอาจทำให้เหงือกปลาเสียหายได้^{[ 15 ]}

• 
  แม่น้ำต่างๆ เช่น แม่น้ำอเมซอน จะนำสารอาหารจากแผ่นดินลงสู่ทะเลเขตร้อนของอเมริกาใต้ ทำให้เกิดการแพร่กระจายอย่างหนาแน่นตามแนวชายฝั่ง ^{[ 16 ]}
• 
  ดอกไม้บานสะพรั่งในพวยน้ำสีเข้มที่อุดมไปด้วยสารอาหารซึ่งไหลออกมาจากปากแม่น้ำอเมซอน ดังที่เห็นได้จาก^{ดาวเทียม} Aqua ของ NASA [ ^{16 ]}
• 
  การเปลี่ยนแปลงการแพร่กระจายของแพลงก์ตอนพืชชายฝั่ง 2003–2020 ^{[ 17 ] [ 18 ]}

การแพร่กระจายของสาหร่ายน้ำจืดเป็นผลมาจากสารอาหารส่วนเกินโดยเฉพาะฟอสเฟต บางชนิด ^{[ 19 ]} [ ^{20 ] สารอาหารส่วนเกินอาจมาจากปุ๋ยที่ใช้กับที่ดินเพื่อการเกษตรหรือเพื่อการพักผ่อน หย่อนใจ}และอาจมาจากผลิตภัณฑ์ทำความสะอาดบ้านที่มีฟอสฟอรัส^{[ 21 ]}

การลดปริมาณฟอสฟอรัสที่ป้อนเข้าไปนั้นจำเป็นต่อการลดการแพร่กระจายของสาหร่ายที่มีไซยาโนแบคทีเรีย^{[ 22 ]}ในทะเลสาบที่มีการแบ่งชั้นในฤดูร้อน การหมุนเวียนของน้ำในฤดูใบไม้ร่วงสามารถปลดปล่อยฟอสฟอรัสที่สามารถนำไปใช้ประโยชน์ทางชีวภาพได้ในปริมาณมาก ซึ่งอาจกระตุ้นให้เกิดการแพร่กระจายของสาหร่ายทันทีที่มีแสงสังเคราะห์เพียงพอ^{[ 23 ]}สารอาหารส่วนเกินสามารถเข้าสู่ลุ่มน้ำผ่านทางน้ำไหลบ่า^{[ 24 ]}คาร์บอนและไนโตรเจนส่วนเกินก็ถูกสงสัยว่าเป็นสาเหตุเช่นกัน การมีโซเดียมคาร์บอเนตตกค้างทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาให้สาหร่ายแพร่กระจายโดยการให้คาร์บอนไดออกไซด์ที่ละลายน้ำเพื่อเพิ่มการสังเคราะห์แสงเมื่อมีสารอาหารอยู่

เมื่อมีการเติมฟอสเฟตลงในระบบน้ำ ความเข้มข้นที่สูงขึ้นอาจทำให้สาหร่ายและพืชเจริญเติบโตมากขึ้น^{[ 25 ]}สาหร่ายมักจะเติบโตอย่างรวดเร็วภายใต้สภาวะที่มีสารอาหารสูง แต่สาหร่ายแต่ละชนิดมีอายุสั้น และผลที่ตามมาคือความเข้มข้นสูงของสารอินทรีย์ที่ตายแล้วซึ่งเริ่มเน่าเปื่อย ผู้ย่อยสลายตามธรรมชาติที่มีอยู่ในน้ำจะเริ่มย่อยสลายสาหร่ายที่ตายแล้ว โดยใช้ออกซิเจนที่ละลายอยู่ในน้ำในระหว่างกระบวนการนี้ ซึ่งอาจส่งผลให้ปริมาณออกซิเจนที่ละลายอยู่ในน้ำลดลงอย่างมากสำหรับสิ่งมีชีวิตในน้ำอื่นๆ หากไม่มีออกซิเจนที่ละลายอยู่ในน้ำเพียงพอ สัตว์และพืชอาจตายเป็นจำนวนมาก ซึ่งอาจเรียกได้ว่าเป็นเขตตาย^{[ 26 ]}

อาจพบการเจริญเติบโตของสาหร่ายในตู้ปลาจืดเมื่อปลาได้รับอาหารมากเกินไปและสารอาหารส่วนเกินไม่ถูกดูดซึมโดยพืช โดยทั่วไปแล้วการเจริญเติบโตของสาหร่ายเหล่านี้เป็นอันตรายต่อปลา และสามารถแก้ไขได้โดยการเปลี่ยนน้ำในตู้และลดปริมาณอาหารที่ให้ลง

การแพร่กระจายของสาหร่ายในระบบน้ำจืดไม่ได้เกิดจากการปนเปื้อนของมนุษย์เสมอไป และพบว่าเกิดขึ้นเองตามธรรมชาติในทั้งทะเลสาบยูโทรฟิกและโอลิโกโทรฟิก ทะเลสาบยูโทรฟิกมีสารอาหารมากมาย เช่น ไนโตรเจนและฟอสเฟต ซึ่งเพิ่มโอกาสในการเกิดการแพร่กระจาย ในขณะที่ทะเลสาบโอลิโกโทรฟิกมีสารอาหารเหล่านี้น้อย ทะเลสาบโอลิโกโทรฟิกถูกกำหนดโดยระดับความขาดแคลนที่แตกต่างกัน ดัชนีสถานะทางโภชนาการ (TSI) วัดสารอาหารในระบบน้ำจืด และ TSI ที่ต่ำกว่า 30 กำหนดน้ำโอลิโกโทรฟิก^{[ 27 ]}นอกจากนี้ยังพบการแพร่กระจายของสาหร่ายในแหล่งน้ำโอลิโกโทรฟิกด้วย ซึ่งเป็นผลมาจากไซยาโนแบคทีเรียที่ทำให้เกิดการแพร่กระจายในทะเลสาบยูโทรฟิกและทะเลสาบโอลิโกโทรฟิก แม้ว่าทะเลสาบโอลิโกโทรฟิกจะขาดสารอาหารตามธรรมชาติและที่มนุษย์สร้างขึ้นก็ตาม

สาเหตุของการเกิดปรากฏการณ์สาหร่ายบานในสภาพแวดล้อมที่ขาดสารอาหารนั้นมาจากการดูดซึมสารอาหาร ไซยาโนแบคทีเรียได้วิวัฒนาการให้มีการดูดซึมสารอาหารที่ดีขึ้นในน้ำที่มีสารอาหารต่ำ^{[ 28 ]}ไซยาโนแบคทีเรียใช้ไนโตรเจนและฟอสเฟตในกระบวนการทางชีวภาพ ด้วยเหตุนี้ ไซยาโนแบคทีเรียจึงเป็นที่รู้จักกันดีว่ามีความสำคัญในวัฏจักรการตรึงไนโตรเจนและฟอสเฟตในน้ำที่มีสารอาหารต่ำ^{[ 28 ]}ไซยาโนแบคทีเรียสามารถตรึงไนโตรเจนได้โดยการเข้าถึงไนโตรเจนในบรรยากาศ ( N2 ₎ที่ละลายอยู่ในน้ำและเปลี่ยนให้เป็นไนโตรเจนที่สิ่งมีชีวิตอื่นสามารถเข้าถึงได้^{[ 28 ]}ปริมาณไนโตรเจนที่สูงขึ้นนี้จึงสามารถรองรับการเกิดสาหร่ายบานจำนวนมากในน้ำที่มีสารอาหารต่ำได้^{[ 29 ]}

ไซยาโนแบคทีเรียสามารถรักษาการดูดซึมฟอสฟอรัสในระดับสูงได้แม้ไม่มีสารอาหาร ซึ่งช่วยให้พวกมันประสบความสำเร็จในสภาพแวดล้อมที่มีสารอาหารต่ำ ไซยาโนแบคทีเรียสายพันธุ์ต่างๆ เช่นD. lemmermanniiสามารถเคลื่อนที่ระหว่างไฮโปลิมเนียนซึ่งอุดมไปด้วยสารอาหาร เช่น ฟอสเฟต และเมทาลิมเนียนซึ่งขาดฟอสเฟต^{[ 29 ]}ซึ่งทำให้ฟอสเฟตถูกนำขึ้นไปยังเมทาลิมเนียนและทำให้สิ่งมีชีวิตมีฟอสเฟตอย่างอุดมสมบูรณ์ ซึ่งยิ่งเพิ่มโอกาสในการเกิดปรากฏการณ์สาหร่ายบาน^{[ 28 ]}

ปรากฏการณ์น้ำผุดขึ้นเกิดขึ้นเมื่อสารอาหาร เช่น ฟอสเฟตและไนโตรเจนถูกเคลื่อนย้ายจากไฮโปลิมนิออนที่มีสารอาหารหนาแน่นไปยังเมทาลิมนิออนที่มีสารอาหารน้อย^{[ 28 ] [ 29 ]}สิ่งนี้เกิดขึ้นอันเป็นผลมาจากกระบวนการทางธรณีวิทยา เช่น การพลิกกลับตามฤดูกาลเมื่อผิวน้ำในทะเลสาบแข็งตัวหรือละลาย ทำให้เกิดการผสมเนื่องจากความหนาแน่นของน้ำที่เปลี่ยนแปลงไป ทำให้องค์ประกอบของชั้นลิมนิออนผสมกันและสารอาหารกระจายไปทั่วระบบ^{[ 30 ]}ความอุดมสมบูรณ์ของสารอาหารนี้ทำให้เกิดการแพร่กระจายของสาหร่าย^{[ 29 ]}

พายุรุนแรงในฤดูร้อนทำให้มหาสมุทรปั่นป่วน เพิ่มสารอาหารให้กับน้ำที่ได้รับแสงแดดใกล้ผิวน้ำ ซึ่งกระตุ้นให้เกิดการแย่งชิงอาหารอย่างดุเดือดในฤดูใบไม้ผลิ ส่งผลให้เกิดการแพร่กระจายของแพลงก์ตอนพืชจำนวนมาก โมเลกุลขนาดเล็กที่พบภายในพืชขนาดเล็กเหล่านี้จะเก็บเกี่ยวพลังงานที่สำคัญจากแสงแดดผ่านกระบวนการสังเคราะห์แสง เม็ดสีธรรมชาติที่เรียกว่าคลอโรฟิลล์ช่วยให้แพลงก์ตอนพืชเจริญเติบโตได้ในมหาสมุทรของโลก และช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถตรวจสอบการแพร่กระจายจากอวกาศได้^{[ 16 ]}

ดาวเทียมเผยให้เห็นตำแหน่งและความอุดมสมบูรณ์ของแพลงก์ตอนพืชโดยการตรวจจับปริมาณคลอโรฟิลล์ที่มีอยู่ในน้ำชายฝั่งและน้ำเปิด ยิ่งความเข้มข้นสูงเท่าไร การเบ่งบานก็จะยิ่งใหญ่ขึ้นเท่านั้น การสังเกตแสดงให้เห็นว่าการเบ่งบานมักจะคงอยู่จนถึงปลายฤดูใบไม้ผลิหรือต้นฤดูร้อน เมื่อปริมาณสารอาหารลดลงและแพลงก์ตอนสัตว์ผู้ล่าเริ่มกิน การแสดงภาพทางด้านซ้ายด้านล่างใช้ข้อมูล NASA SeaWiFS เพื่อทำแผนที่ประชากรการเบ่งบาน^{[ 16 ]}

การศึกษา NAAMESที่ดำเนินการระหว่างปี 2015 ถึง 2019 ได้ตรวจสอบแง่มุมของพลวัตของแพลงก์ตอนพืชในระบบนิเวศทางทะเล และพลวัตดังกล่าวส่งผลต่อละอองลอยในบรรยากาศเมฆ และสภาพภูมิอากาศ อย่างไร ^{[ 32 ]}

ในฝรั่งเศส ประชาชนได้รับการร้องขอให้รายงานน้ำที่มีสีผ่านโครงการ PHENOMER ^{[ 33 ]}ซึ่งช่วยให้เข้าใจการเกิดปรากฏการณ์สาหร่ายบานในทะเล

ไฟป่าสามารถทำให้เกิดการแพร่กระจายของแพลงก์ตอนพืชผ่านการตกตะกอนของละอองลอยจากไฟป่าในมหาสมุทร^{[ 34 ]}

การแพร่กระจายของสาหร่ายที่เป็นอันตราย (HAB) คือการแพร่กระจายของสาหร่ายที่ก่อให้เกิดผลกระทบเชิงลบต่อสิ่งมีชีวิตอื่นๆ ผ่านการผลิตสารพิษตามธรรมชาติ ความเสียหายทางกลต่อสิ่งมีชีวิตอื่นๆ หรือโดยวิธีการอื่นๆ ความหลากหลายของ HAB เหล่านี้ทำให้การจัดการทำได้ยากยิ่งขึ้น และก่อให้เกิดปัญหามากมาย โดยเฉพาะอย่างยิ่งในพื้นที่ชายฝั่งที่ถูกคุกคาม^{[ 35 ]} HAB มักเกี่ยวข้องกับเหตุการณ์การตายของสิ่งมีชีวิตในทะเลขนาดใหญ่ และมีความเกี่ยวข้องกับพิษจากหอยหลาย ชนิด ^{[ 36 ]}เนื่องจากผลกระทบเชิงลบทางเศรษฐกิจและสุขภาพ HAB จึงมักได้รับการตรวจสอบอย่างระมัดระวัง^{[ 37 ] [ 38 ]}

HAB ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าเป็นอันตรายต่อมนุษย์ มนุษย์อาจได้รับสารพิษจากสาหร่ายโดยการบริโภคอาหารทะเลที่มีสารพิษโดยตรง การว่ายน้ำหรือกิจกรรมอื่นๆ ในน้ำ และการหายใจเอาละอองน้ำขนาดเล็กในอากาศที่มีสารพิษเข้าไป^{[ 39 ]}เนื่องจากการสัมผัสสารพิษในมนุษย์สามารถเกิดขึ้นได้จากการบริโภคผลิตภัณฑ์อาหารทะเลที่มีสารพิษที่ถูกขับออกมาจากสาหร่าย HAB จึงทำให้เกิดโรคที่เกิดจากอาหาร ซึ่งอาจส่งผลกระทบต่อระบบประสาท ระบบย่อยอาหาร ระบบทางเดินหายใจ ระบบตับ ระบบผิวหนัง และระบบหัวใจในร่างกาย^{[ 40 ]}

ผู้ที่มาเที่ยวชายหาดมักประสบปัญหาเกี่ยวกับระบบทางเดินหายใจส่วนบน อาการระคายเคืองตาและจมูก มีไข้ และมักต้องได้รับการรักษาพยาบาล โรคพิษจากปลาซิกัวเทรา (CFP) เป็นเรื่องที่พบได้บ่อยจากการสัมผัสกับสาหร่ายที่เจริญเติบโตมากเกินไป นอกจากนี้ยังมีโรคที่เกิดจากน้ำ เนื่องจากน้ำดื่มของเราอาจปนเปื้อนด้วยสารพิษไซยาโนท็อกซิน

หากปรากฏการณ์สาหร่ายบาน (HAB) ส่งผลให้มีปริมาณสาหร่ายมากพอ น้ำอาจเปลี่ยนสีหรือขุ่นมัว โดยมีสีตั้งแต่ม่วงไปจนถึงเกือบชมพู ปกติแล้วจะเป็นสีแดงหรือเขียว อย่างไรก็ตาม ไม่ใช่ว่าสาหร่ายทุกตัวจะบานหนาแน่นจนทำให้น้ำเปลี่ยนสีได้เสมอไป

ไดโนแฟลเจลเลตเป็นยูคาริโอตขนาดเล็กที่เชื่อมโยงการเรืองแสงและการผลิตสารพิษในการแพร่กระจายของสาหร่าย^{[ 41 ]}พวกมันใช้ปฏิกิริยาลูซิเฟอริน-ลูซิเฟอเรสเพื่อสร้างแสงเรืองสีน้ำเงิน^{[ 42 ]}มี สารพิษ ไดโนแฟลเจลเลต หลักๆ สิบเจ็ดชนิด ซึ่งสายพันธุ์แซกซิโทซินและเยสโซโทซินนั้นทั้งเรืองแสงและเป็นพิษ สายพันธุ์ทั้งสองนี้พบว่ามีแหล่งที่อยู่อาศัยที่คล้ายกันในพื้นที่ชายฝั่ง การมีไดโนแฟลเจลเลต มากเกินไป ในเวลากลางคืนจะสร้างแสงเรืองสีน้ำเงินเขียว แต่ในเวลากลางวันจะปรากฏเป็นสีน้ำตาลแดง ซึ่งเป็นที่มาของชื่อการแพร่กระจายของสาหร่ายว่า น้ำแดง มีรายงานว่า ไดโนแฟลเจลเลตเป็นสาเหตุของการเป็นพิษจากอาหารทะเลเนื่องจากสารพิษต่อระบบประสาท^{[ 43 ]}

ในอดีต การพยากรณ์การเกิดปรากฏการณ์สาหร่ายบานสะพรั่งนั้นอาศัยการเก็บตัวอย่างน้ำและการสร้างแบบจำลองทางอุทกพลศาสตร์เป็นหลัก แม้ว่าวิธีการเหล่านี้จะมีความแม่นยำ แต่ก็อาจต้องใช้ทรัพยากรจำนวนมากและมีข้อจำกัดในการประมวลผลตัวแปรทางสิ่งแวดล้อมที่ซับซ้อนและเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว ดังนั้น การพยากรณ์ในปัจจุบันจึงบูรณาการการสำรวจระยะไกลเข้ากับการเรียนรู้ของเครื่องจักร มากขึ้นเรื่อยๆ เพื่อเสริมแบบจำลองทางกายภาพแบบดั้งเดิม

โครงการวิทยาศาสตร์แบบเปิดได้ช่วยเร่งวิธีการทางอัลกอริทึมเหล่านี้ ตัวอย่างเช่น ในระหว่างการแข่งขัน NASA International Space Apps Challenge ปี 2019 ทีมของนักศึกษาได้แสดงให้เห็นว่าเครือข่ายประสาทเทียมแบบคอนโวลูชันสามารถวิเคราะห์ข้อมูลดาวเทียมเพื่อทำนายความเข้มข้นของไซยาโนแบคทีเรียล่วงหน้าได้ถึงหนึ่งเดือน^{[ 44 ]} ในเอกสารทางวิทยาศาสตร์ที่เป็นทางการ กรอบงานล่าสุดใช้ การเรียนรู้เชิงลึกแบบกำกับตนเองเพื่อรวมชุดข้อมูลดาวเทียมแบบหลายเซ็นเซอร์และไฮเปอร์สเปกตรัม โมเดลเหล่านี้ช่วยสร้างระบบเตือนภัยล่วงหน้าสำหรับชุมชนชายฝั่งและโรงบำบัดน้ำ^{[ 45 ]}

แม้จะมีความก้าวหน้าเหล่านี้ การพยากรณ์โดยใช้ดาวเทียมก็ยังมีข้อจำกัดอยู่ ความแม่นยำของอัลกอริทึมขึ้นอยู่กับการพิจารณาปัจจัยเฉพาะพื้นที่อย่างมาก เช่นภาวะยูโทร ฟิเคชันในระดับภูมิภาค หรือการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิน้ำอย่างฉับพลัน นอกจากนี้ การวัดด้วยดาวเทียมแบบออปติคอลมักถูกบดบังด้วยเมฆ ทำให้แบบจำลองการพยากรณ์ต้องอาศัยการประมาณค่าข้อมูลเพื่อเติมเต็มช่องว่างที่ขาดหายไป

การจัดการการแพร่กระจายของสาหร่ายแบ่งออกเป็น 3 ประเภทหลัก ได้แก่ การบรรเทา การป้องกัน และการควบคุม^{[ 46 ]}ในส่วนของการบรรเทา จะมีการนำโปรแกรมตรวจสอบสารพิษในหอยมาใช้เป็นประจำเพื่อแจ้งเตือนล่วงหน้า^{[ 47 ]}และมีการเฝ้าระวังโดยรวมของพื้นที่เพื่อตรวจสอบและวัดปริมาณการแพร่กระจายของสาหร่ายที่เป็นอันตราย^{[ 48 ]}จะมีการกำหนดระดับ HAB ในหอย และสามารถจัดการข้อจำกัดเพื่อป้องกันไม่ให้หอยที่ปนเปื้อนเข้าสู่ตลาดอาหาร การย้ายบ่อเลี้ยงปลาออกจากบริเวณที่มีการแพร่กระจายของสาหร่ายก็เป็นอีกรูปแบบหนึ่งของการบรรเทาเช่นกัน^{[ 49 ]}

ในด้านการป้องกัน เราสามารถลดปริมาณน้ำไหลบ่าบนพื้นผิวที่นำสารอาหารส่วนเกินมาด้วยได้โดยการเพิ่มปริมาณพื้นผิวที่ซึมผ่านได้และพืชพรรณ พื้นผิวที่ซึมผ่านได้จะช่วยดูดซับน้ำไหลบ่าก่อนที่จะไหลลงสู่แหล่งน้ำ เราสามารถสร้างถนนและลานจอดรถที่ซึมผ่านได้ ซึ่งจะช่วยให้มลพิษจากยานพาหนะและสารอาหารอื่นๆ ที่ไหลบ่าสามารถถูกดูดซับและ/หรือชะลอลงได้^{[ 49 ]}

พืชพรรณช่วยกรอง ดูดซับ และชะลอการไหลบ่าของน้ำ ซึ่งยังช่วยลดปริมาณสารอาหารส่วนเกินที่ไหลลงสู่แหล่งน้ำ ตัวอย่างของพืชพรรณที่ปลูกเพื่อช่วยลดการไหลบ่าของน้ำ ได้แก่ สวนฝน การปลูกพืชพื้นเมืองแทนหญ้า การปลูกต้นไม้ในบริเวณบ้านและริมทางน้ำ และแม้แต่สวนบนดาดฟ้า เกษตรกรสามารถลดผลกระทบต่อแหล่งน้ำของเราได้โดยการปลูกพืชคลุมดิน ปลูกป่าเป็นแนวกันชน ลดการใช้ปุ๋ย และสร้างรั้วเพื่อป้องกันไม่ให้ปศุสัตว์เข้าไปในลำธาร^{[ 49 ]}

การควบคุมมีหลายรูปแบบ ได้แก่ การควบคุมทางกล ทางชีวภาพ ทางเคมี ทางพันธุกรรม และทางสิ่งแวดล้อม การควบคุมทางกลเกี่ยวข้องกับการกระจายดินเหนียวลงในน้ำเพื่อรวมตัวกับสาหร่ายที่เป็นอันตราย ทำให้สาหร่ายเหล่านี้ตกตะกอนน้อยลง การควบคุมทางชีวภาพมีหลากหลายวิธี สามารถใช้ฟีโรโมนหรือปล่อยตัวผู้ที่เป็นหมันเพื่อลดการสืบพันธุ์ การควบคุมทางเคมีใช้การปล่อยสารเคมีที่เป็นพิษ อย่างไรก็ตาม อาจทำให้สิ่งมีชีวิตอื่นๆ ที่ไม่ใช่เป้าหมายตายได้ การควบคุมทางพันธุกรรมเกี่ยวข้องกับการดัดแปลงพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิตให้ทนต่อสภาพแวดล้อมและมีกระบวนการสืบพันธุ์ที่เหมาะสม อย่างไรก็ตาม อาจมีปัญหาในการทำร้ายสิ่งมีชีวิตพื้นเมือง สำหรับการควบคุมทางสิ่งแวดล้อม สามารถใช้การหมุนเวียนน้ำและการเติมอากาศได้

การแพร่กระจายของสาหร่ายที่เป็นอันตรายมีผลกระทบเชิงลบต่อสิ่งแวดล้อมมากมาย และเป็นปัญหาที่ทวีความรุนแรงขึ้นเรื่อยๆ ซึ่งกำลังแพร่กระจายไปทั่วพื้นที่ สิ่งมีชีวิตขนาดเล็กที่ก่อให้เกิดปรากฏการณ์น้ำขึ้นน้ำลงสีน้ำตาล ซึ่งเดิมจำกัดอยู่เฉพาะทางตะวันออกเฉียงเหนือของสหรัฐอเมริกาและแอฟริกาใต้ ขณะนี้กำลังก่อให้เกิดการแพร่กระจายอย่างมหาศาลตามแนวชายฝั่งของจีน ซึ่งคล้ายคลึงกับปรากฏการณ์น้ำขึ้นน้ำลงสีน้ำตาลอื่นๆ^{[ 50 ]} การแพร่ กระจายของสาหร่ายที่เป็นอันตรายสามารถนำไปสู่สภาพแวดล้อมแบบไร้ออกซิเจน ซึ่งสามารถฆ่าสิ่งมีชีวิตใดๆ ที่อาศัยอยู่ในน้ำได้ ทำให้เกิดพิษในปลา ปัญหาทางเดินหายใจ และความเจ็บป่วยในหมู่นักท่องเที่ยวที่มาเที่ยวชายหาด^{[ 51 ] [ 52 ]}

HABs มีผลกระทบอย่างมากต่อลุ่มแม่น้ำเซนต์ลอว์เรนซ์ในทะเลสาบเกรตเลคส์ หอยมัสเซลลายม้าลายและหอยมัสเซลควากกาที่รุกรานมีความสัมพันธ์เชิงบวกกับผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม^{[ 53 ]}หอยมัสเซลเหล่านี้เพิ่มการหมุนเวียนของฟอสฟอรัส ซึ่งส่งผลให้การแพร่กระจายของสาหร่ายที่เป็นอันตรายเพิ่มขึ้นในพื้นที่ที่มีพวกมันอยู่ การแพร่กระจายของสาหร่ายที่เป็นอันตรายยังคงแพร่เชื้อไปยังแหล่งน้ำในลุ่มแม่น้ำเกรตเลคส์ และเนื่องจากการฟื้นตัวของโลกจากการระบาดใหญ่ของ COVID-19การแก้ไขปัญหานี้จึงกลายเป็นเรื่องที่มีความสำคัญน้อยลง ปัญหาทางเศรษฐกิจนี้ได้กลายเป็นส่วนหนึ่งของการเมืองในสหรัฐอเมริกา ในขณะที่ในประเทศพันธมิตรเช่นแคนาดามีความกังวลน้อย

ผลกระทบของการแพร่กระจายของสาหร่ายที่เป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อมส่งผลกระทบอย่างมากต่อสิ่งมีชีวิตในทะเล ตัวอย่างเช่น ในเดือนสิงหาคม พ.ศ. 2567 การเจริญเติบโตของสาหร่ายพิษPseudo-nitzschiaตามแนวชายฝั่งแคลิฟอร์เนียทำให้สิงโตทะเลป่วยและก้าวร้าวต่อนักท่องเที่ยวที่มาเที่ยวชายหาด^{[ 54 ]}นักวิทยาศาสตร์อ้างว่านี่เป็นปรากฏการณ์ตามฤดูกาล การเจริญเติบโตของPseudo-nitzschiaนำไปสู่การผลิตกรดโดมินิกซึ่งสะสมอยู่ในปลา เช่น ปลาซาร์ดีน ปลาแอนโชวี่ และปลาหมึก^{[ 55 ]}สิ่งนี้ส่งผลกระทบโดยตรงต่อห่วงโซ่อาหารและแหล่งอาหารหลักของสิงโตทะเล เมื่อสารพิษถูกถ่ายทอดผ่านการบริโภค อาจทำให้เกิดอาการชัก สมองเสียหาย และเสียชีวิตได้ ในช่วงที่มีการระบาดนี้ ผู้คนรายงานว่าถูกสิงโตทะเลที่ติดเชื้อกัดและมีพฤติกรรมก้าวร้าวที่คาดเดาไม่ได้^{[ 56 ]}ในสภาวะที่ป่วย สิงโตทะเลจะหวาดกลัวและแสดงพฤติกรรมด้วยความกลัวเพื่อปกป้องตัวเอง สิงโตทะเลที่ตั้งครรภ์มีความเสี่ยงต่อการได้รับพิษจากสาหร่ายพิษมากที่สุดและมีโอกาสเสียชีวิตจากผลกระทบดังกล่าวมากกว่า^{[ 55 ]}

ในช่วงไม่กี่ทศวรรษที่ผ่านมา ความรุนแรงและการเกิดขึ้นของปรากฏการณ์สาหร่ายบานได้เพิ่มขึ้น^{[ 57 ]}ซึ่งส่วนใหญ่เป็นผลมาจากการที่มหาสมุทรและแหล่งน้ำอื่นๆ มีอุณหภูมิสูงขึ้น ซึ่งกระตุ้นการเจริญเติบโตของสาหร่าย^{[ 57 ]}และยังทำให้ฤดูกาลเจริญเติบโตยาวนานขึ้นอีกด้วย^{[ 58 ]}อย่างไรก็ตาม การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศอาจส่งผลให้ปรากฏการณ์สาหร่ายบานลดลงได้เช่นกัน เนื่องจากปริมาณน้ำฝนที่มากสามารถชะล้างสาหร่ายที่บานออกจากแหล่งน้ำได้^{[ 57 ]}

ยิ่งไปกว่านั้น การกระจายตัวของการแพร่กระจายของสาหร่ายยังคาดว่าจะขยายไปทางเหนือ โดยเฉพาะในทะเลเหนือในศตวรรษหน้า^{[ 59 ]}

นอกเหนือจากการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศแล้ว การเพิ่มขึ้นของการแพร่กระจายของสาหร่ายยังสามารถเกิดจากการปฏิบัติของมนุษย์ได้อีกด้วย ในภาคเกษตรกรรม การใช้ปุ๋ยสามารถให้สารอาหารที่จำเป็นสำหรับการเจริญเติบโตของสาหร่าย และเข้าสู่วัฏจักรน้ำจาก การไหล บ่าของพื้นผิว^{[ 57 ]}

ปรากฏการณ์สาหร่ายบานครั้งแรกของโลกคือEoseira wilsoniiซึ่งมีอายุย้อนไปถึงยุคอีโอซีนและเป็นไดอะตอม ชนิดเดียวที่ทราบ ว่ามีปรากฏการณ์สาหร่ายบานในหินดินดานฮอร์สฟลายและที่ราบสูงโอคานากันในยุคอีโอซีน

วิกิมีเดียคอมมอนส์มีสื่อที่เกี่ยวข้องกับ การแพร่กระจาย ของสาหร่าย

Wikivoyage มีข้อมูลการเดินทางเกี่ยวกับปรากฏการณ์สาหร่ายบานสะพรั่ง

• คำถามที่พบบ่อยเกี่ยวกับปรากฏการณ์สาหร่ายพิษ (NOAA)