Ledakan alga berbahaya (bahasa Inggris: Harmful algal bloomcode: en is deprecated , HAB) atau pertumbuhan alga berlebih, yang kadang disebut pasang merah di lingkungan laut, adalah ledakan alga yang menimbulkan dampak negatif bagi organisme lain melalui produksi racun alami yang dihasilkan alga, pengurangan kadar oksigen dalam air, kerusakan mekanis pada organisme lain, atau melalui cara lainnya. HAB kadang didefinisikan hanya sebagai ledakan alga yang menghasilkan racun, dan kadang pula mencakup semua ledakan alga yang dapat menyebabkan penurunan kadar oksigen secara drastis di perairan alami, sehingga menewaskan organisme di perairan laut maupun tawar.^[1]

Ledakan alga dapat berlangsung dari beberapa hari hingga berbulan-bulan. Setelah ledakan alga berakhir, mikroba yang mengurai alga mati akan menggunakan lebih banyak oksigen, menciptakan "zona mati" yang dapat menyebabkan kematian massal ikan. Ketika zona seperti ini meluas dan bertahan lama, baik ikan maupun tumbuhan tidak dapat bertahan hidup di wilayah tersebut.

Penyebab spesifik terjadinya HAB kadang tidak jelas, karena kemunculannya di beberapa lokasi tampak sepenuhnya alami,^[2] sedangkan di tempat lain tampak sebagai akibat dari aktivitas manusia.^[3] Di beberapa wilayah, terdapat kaitan antara HAB dengan faktor pemicu tertentu seperti kandungan nutrien, tetapi fenomena ini juga telah terjadi sejak sebelum manusia memengaruhi lingkungan. HAB dipicu oleh eutrofikasi, yaitu kondisi kelebihan nutrien di dalam air. Dua jenis nutrien yang paling umum adalah nitrogen terikat (nitrat, amonia, dan urea) serta fosfat.^[4]

HAB dapat menimbulkan kerusakan besar terhadap hewan, lingkungan, dan perekonomian. Ukuran dan frekuensi kemunculannya meningkat di seluruh dunia, suatu kenyataan yang oleh banyak ahli dikaitkan dengan perubahan iklim global. Badan Administrasi Kelautan dan Atmosfer Nasional Amerika Serikat (NOAA) memprediksi akan terjadi lebih banyak ledakan alga berbahaya di Samudra Pasifik.^[5] Upaya penanggulangan yang mungkin dilakukan meliputi perlakuan kimia, pembangunan waduk tambahan, penggunaan sensor dan perangkat pemantau, pengurangan limpasan nutrien, penelitian dan pengelolaan lingkungan, serta kegiatan pemantauan dan pelaporan.^[6]

Limpasan dari daratan yang mengandung pupuk, limbah domestik, dan kotoran ternak membawa banyak nutrien ke perairan laut dan memicu peristiwa ledakan alga. Penyebab alami seperti banjir sungai atau naiknya nutrien dari dasar laut setelah badai besar juga dapat menyediakan nutrien yang memicu ledakan tersebut. Peningkatan pembangunan di wilayah pesisir dan kegiatan budidaya perairan turut berkontribusi terhadap terjadinya HAB di kawasan pesisir.^[7][8] Dampak HAB dapat menjadi lebih parah secara lokal akibat sirkulasi Langmuir yang digerakkan oleh angin serta efek biologisnya.

HAB yang disebabkan oleh sianobakteri (alga biru-hijau) dapat tampak seperti busa, lapisan kental, atau selimut yang mengapung di permukaan atau tepat di bawah permukaan air, dan dapat berwarna beragam tergantung pada pigmennya.^[4] Ledakan sianobakteri di danau atau sungai air tawar sering tampak berwarna hijau cerah, dengan garis-garis di permukaan yang menyerupai cat mengapung.^[9] Ledakan sianobakteri merupakan masalah global.^[10]

Sebagian besar ledakan terjadi di perairan hangat yang mengandung kelebihan nutrien.^[4] Dampak berbahaya dari ledakan tersebut disebabkan oleh racun yang dihasilkannya atau karena penurunan kadar oksigen di dalam air yang dapat menyebabkan kematian massal ikan.^[11] Namun, tidak semua ledakan alga menghasilkan racun; beberapa hanya menyebabkan perubahan warna air, menimbulkan bau tidak sedap, atau memberikan rasa tidak enak pada air. Sayangnya, tidak mungkin menentukan apakah suatu ledakan alga berbahaya hanya dari penampakannya, karena diperlukan pengambilan sampel dan pemeriksaan mikroskopis.^[4] Dalam banyak kasus, pengamatan mikroskopis saja tidak cukup untuk membedakan antara populasi yang beracun dan yang tidak beracun. Dalam situasi seperti ini, dapat digunakan alat untuk mengukur kadar racun atau menentukan apakah gen penghasil racun terdapat di dalam populasi tersebut.^[12]

Terdapat tiga jenis utama fitoplankton yang dapat membentuk ledakan alga berbahaya, yaitu sianobakteri, dinoflagelata, dan diatom. Ketiganya terdiri dari organisme mikroskopis yang mengapung dan, seperti tumbuhan, mampu menghasilkan makanannya sendiri dari cahaya matahari melalui proses fotosintesis. Kemampuan ini menjadikan sebagian besar di antaranya sebagai bagian penting dari jaring makanan bagi ikan kecil dan organisme lainnya.^[13]: 246

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]

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]

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]