Sianobakteri

Ledakan alga berbahaya di danau dan sungai air tawar, atau di muara tempat sungai mengalir ke laut, disebabkan oleh sianobakteri yang umumnya disebut sebagai "alga biru-hijau",^[14] padahal sebenarnya merupakan bakteri prokariotik,^[15] berbeda dengan alga sejati yang termasuk eukariot.^[16] Beberapa jenis sianobakteri, termasuk genus yang tersebar luas yaitu Microcystis,^[17] dapat menghasilkan sianotoksin berbahaya seperti mikrosistin, yaitu hepatotoksin yang merusak hati mamalia.^[18] Jenis sianobakteri lainnya juga dapat menghasilkan hepatotoksin, serta neurotoksin, sitotoksin, dan endotoksin.^[19] Instalasi pengolahan air sering kali tidak mampu menghilangkan racun ini, sehingga peringatan lokal untuk tidak meminum air keran menjadi semakin sering dikeluarkan, seperti yang terjadi di Toledo, Ohio pada Agustus 2014.^[20]

HAB juga menimbulkan kerusakan dengan menghalangi sinar matahari yang dibutuhkan tumbuhan dan alga untuk berfotosintesis, atau dengan menguras oksigen terlarut yang dibutuhkan ikan dan hewan air lainnya, yang dapat menyebabkan kematian massal ikan.^[11] Ketika air dengan kadar oksigen rendah ini meluas dan bertahan lama, kondisi tersebut dapat menjadi hipoksia atau bahkan anoksia; wilayah seperti ini umumnya disebut zona mati. Zona mati dapat disebabkan oleh berbagai faktor, mulai dari fenomena alami hingga intervensi manusia, dan tidak hanya terbatas pada perairan tawar besar seperti di danau-danau besar, tetapi juga dapat terjadi di perairan asin.^[21]

Sistem kehidupan dua tahap spesies alga

Banyak spesies yang membentuk ledakan alga berbahaya memiliki sistem kehidupan dua tahap. Spesies-spesies ini bergantian antara tahap istirahat bentik dan tahap vegetatif pelagik. Tahap istirahat bentik terjadi ketika spesies tersebut berada di dekat dasar laut. Pada tahap ini, sel-selnya berada dalam kondisi dorman sambil menunggu keadaan yang optimal untuk bergerak menuju permukaan. Setelah itu, spesies tersebut akan beralih dari tahap istirahat bentik ke tahap vegetatif pelagik, yaitu tahap ketika mereka menjadi lebih aktif dan berada di dekat permukaan perairan. Dalam tahap vegetatif pelagik inilah ledakan alga dapat terjadi, karena sel-sel berkembang biak dengan cepat dan mendominasi lapisan atas badan air.^[22]

Peralihan antara dua tahap kehidupan ini dapat memengaruhi dinamika ledakan alga, misalnya dengan mengakhiri HAB secara cepat ketika sel-sel beralih dari tahap pelagik ke tahap bentik. Banyak spesies alga yang mengalami siklus hidup dua tahap ini mampu melakukan migrasi vertikal dengan cepat. Migrasi tersebut diperlukan untuk berpindah dari daerah bentik di dasar perairan ke zona pelagik di permukaan. Spesies ini membutuhkan energi dalam jumlah besar untuk melintasi berbagai lapisan suhu (termoklin), salinitas (haloklin), dan kerapatan air (piknoklin) yang terdapat pada badan air tempat mereka hidup.^[22]

Diatom dan dinoflagellata (di wilayah pesisir laut)

Jenis alga lainnya adalah diatom dan dinoflagelata, yang terutama ditemukan di lingkungan laut seperti garis pantai atau teluk, tempat mereka juga dapat membentuk ledakan alga. HAB pesisir merupakan fenomena alami,^[23][24] meskipun dalam banyak kasus—terutama ketika terjadi di dekat pantai atau muara sungai—telah terbukti bahwa kejadiannya diperburuk oleh eutrofikasi akibat aktivitas manusia dan/atau perubahan iklim.^{[25][26][27][28]} Ledakan tersebut dapat terjadi ketika suhu air yang lebih hangat, salinitas yang lebih rendah, dan kadar nutrien mencapai tingkat tertentu yang merangsang pertumbuhan alga.^[29] Sebagian besar alga penyebab HAB adalah dinoflagelata.^[30] Mereka dapat terlihat di perairan pada konsentrasi 1.000 sel alga per mililiter, sedangkan pada ledakan padat jumlahnya dapat melebihi 200.000 sel per mililiter.^[31]

Diatom menghasilkan asam domoat, yaitu jenis neurotoksin lain yang dapat menyebabkan kejang pada vertebrata tingkat tinggi dan burung ketika zat tersebut terakumulasi dalam rantai makanan. Asam domoat mudah menumpuk di tubuh kerang, sarden, dan ikan teri, yang jika kemudian dimakan oleh singa laut, berang-berang laut, paus, burung laut, atau manusia, dapat memengaruhi sistem saraf dan menyebabkan cedera serius atau kematian.^[32] Pada musim panas tahun 2015, pemerintah negara bagian Washington, Oregon, dan California menutup area penangkapan kerang penting karena tingginya konsentrasi asam domoat pada kerang.^[33]

Di lingkungan laut, organisme bersel tunggal mikroskopis yang menyerupai tumbuhan secara alami hidup di lapisan permukaan perairan yang mendapat cukup cahaya. Organisme ini, yang disebut fitoplankton atau mikroalga, merupakan dasar dari jaring makanan laut yang menjadi sumber kehidupan bagi hampir semua organisme laut lainnya. Dari lebih dari 5.000 spesies fitoplankton laut yang diketahui di seluruh dunia, sekitar 2 persen di antaranya diketahui bersifat berbahaya atau beracun.^[34] Ledakan alga berbahaya dapat menimbulkan dampak besar dan beragam pada ekosistem laut, tergantung pada spesies yang terlibat, lingkungan tempat kemunculannya, serta mekanisme yang menyebabkan efek negatif tersebut.^[35]