De late lente en vroege zomer in Californië brengen duizenden zeezoogdieren naar de stranden van de staat, als groepen Californische zeeleeuwen, Zeeolifanten en gewone zeehonden bevallen langs de kust. Bezoekers van plaatsen zoals het Carpinteria Harbor Seal Preserve kunnen welpen zien die in het zand liggen te luieren, in afwachting van de terugkeer van hun moeders van visexpedities in de Stille Oceaan.

Niet alle zeehonden en zeeleeuwen overleven, echter. Giftige algenbloei vergiftigt deze zeezoogdieren in toenemende mate.

In de oceaan, microscopisch kleine algen, fytoplankton genaamd, leveren energie aan de basis van mariene voedselwebben. Echter, sommige fytoplankton kan krachtige toxines produceren die een negatief effect hebben op organismen die ze consumeren.

Kleiner zeeleven, zoals plankton en kleinere vissen, absorberen de gifstoffen, die vervolgens via het voedselweb worden verspreid naar grotere vissen en zeedieren die zich ermee voeden. Coastal California heeft een geschiedenis van schadelijke bloemen die gevaarlijke neurotoxines produceren zoals saxitoxinen en domoïnezuur, waarvan de laatste bij zeeleeuwen ernstige hersenschade veroorzaakt.

Terwijl onze planeet verder opwarmt, schadelijke bloei van microscopisch kleine algen kan nog giftiger worden, wijst op een nieuw rapport van het USC Sea Grant-programma, hoofdkantoor bij USC Dornsife College of Letters, Kunsten en Wetenschappen. Het rapport vat het onderzoek samen dat zij tussen 2012 en 2018 hebben gefinancierd naar schadelijke algenbloei.

Onderdeel van een nationaal netwerk van 34 universitaire onderzoeksprogramma's gefinancierd door de National Oceanic and Atmosphere Administration, USC Sea Grant werkt aan het oplossen van de problemen van de stedelijke oceaan in Los Angeles.

Oceanen bloeien

Algenbloei treedt op wanneer oceanische omstandigheden fytoplankton in staat stellen zich snel te reproduceren, het water zo dicht opeenpakken dat de bloemen soms vanuit de ruimte te zien zijn.

Een aantal omgevingsfactoren kan een algenbloei stimuleren. Algenbloei kan worden veroorzaakt door natuurlijk voorkomende oceaanvoedingsstoffen zoals stikstof, dus bloei kan plaatsvinden wanneer de opwelling van de oceaan deze voedingsstoffen uit diepere, koudere wateren naar de oppervlakte. Echter, menselijke bronnen van voedingsstoffen uit rioolwaterafvoeren, meststoffen en regenwaterafvoer kunnen ook bloemen aan de kust veroorzaken.

"De Baai van San Francisco ontwatert het grootste deel van de landbouwgrond in Californië, dus daar komen veel van de voedingsstoffen terecht. In Zuid-Californië, ons gezuiverde afvalwater van zo'n 24 miljoen mensen gaat rechtstreeks de oceaan in. Beide bronnen zijn een probleem, " zegt David Hutchins, hoogleraar biologie, die aan het rapport hebben meegewerkt.

Duizenden zeevogels en zeehonden zijn gestorven tijdens de algenbloei aan de kust. Mensen die besmette zeevruchten consumeren, lopen het risico op een ernstige ziekte. Visserijindustrieën die met een bloei worden getroffen, kunnen financiële verliezen van miljoenen dollars lijden wanneer zeevruchten besmet raken.

Toxiciteitstoename

Schadelijke algenbloei zal waarschijnlijk verergeren als het klimaat op aarde verandert. Bevindingen van studies gefinancierd door USC Sea Grant geven aan dat warmere, zuurder oceaanwater (vanwege hogere koolstofdioxidegehalten) kan zowel de frequentie als de toxiciteit van deze gebeurtenissen verhogen.

Bevindingen in het USC Sea Grant-rapport geven aan dat de toxiciteit ook kan toenemen wanneer meerdere omgevingscondities op specifieke manieren op elkaar inwerken. warmere temperaturen, hogere CO ₂ niveaus, blootstelling aan ultraviolet licht, en veranderende beschikbaarheid van voedingsstoffen kan een wisselwerking hebben om zowel de toxiciteit als de abundantie van domoïnezuurproducerende soorten in het geslacht Pseudo-nitzschia te vergroten. Domoïnezuur is het toxine dat verantwoordelijk is voor vergiftiging door schaaldieren bij mensen.

Hutchins heeft met afgestudeerde studenten van USC Dornsife gewerkt om de impact van klimaatverandering op Pseudo-nitzschia te bestuderen.

"Helaas, het lijkt erop dat deze groep giftige algen echt een van de grootste begunstigden zal zijn van een veranderende oceaan. Ze houden echt van warmer water, ze groeien er sneller in en maken ook meer toxine per cel aan. Ze maken ook meer gifstoffen aan en groeien sneller als je veel kooldioxide in het water doet, dat is oceaanverzuring."

Van land naar zee

Gegevens uit het rapport geven ook aan dat atmosferische opwarming de toxineproducerende schadelijke algenbloei in zoetwateromgevingen verhoogt, die vervolgens naar de kustwateren kunnen worden getransporteerd.

Algentoxine geproduceerd door blauwgroene algen werden gedetecteerd in meren, lagunes, kreken en estuaria met directe verbindingen met de Stille Oceaan, en werden ook gevonden in schelpdierweefsels aan de kust.

Monitoring van algenbloei in zee- en zoetwater, en op het grensvlak land-water, is cruciaal voor de waterkwaliteit, Volksgezondheid, en recreatie, volgens het rapport.

De bloei beheersen

Hutchins herinnert ons eraan dat de enorme omvang van deze algenbloei het moeilijk maakt om ze aan te pakken zodra ze verschijnen. "Er zijn manieren om water te behandelen en algen te doden, zoals in een reservoir, maar deze bloemen beslaan honderden vierkante kilometers open oceaan. Wie weet wat voor onbedoelde gevolgen kunnen optreden, " legt hij uit. "Het beste wat je kunt doen, is stoppen met het verergeren ervan door het water op te warmen en aan te zuren."

Zijn lab blijft experimenteren met Pseudo-nitzschia, om te zien hoe ze reageren op opwarmend water en verhoogde CO ₂ . Dit levert meer robuuste gegevens op voor het modelleren van wat te verwachten van algenbloei naarmate onze oceanen veranderen.

Lopende projecten gefinancierd door de Ocean Protection Council en USC Sea Grant zijn gericht op het bevorderen van technologieën voor snelle detectie van mariene bloei met behulp van genetische hulpmiddelen. Verbeterde detectiemethoden en betere gegevens helpen voorspellende modellering betrouwbaarder te maken, en het beheer van en de reactie op deze gebeurtenissen te verbeteren, zowel de mens als het diverse zeeleven van Californië beschermen.