Oeroude blauwalg bloeit steeds meer

Blauwalgen zijn een essentieel onderdeel van veel aquatische ecosystemen, zoals beekjes, rivieren, poelen en plassen, grote meren, zeeën en oceanen. Ze hebben goede overlevingsstrategieën en kunnen onder gunstige omstandigheden – veel voedingstoffen en hoge temperaturen – snel groeien. Soms kan dat tot overlast leiden, zoals in zwemwater gedurende de zomer.

Giftige moleculen

De overlast wordt vooral veroorzaakt door sommige blauwalgsoorten, die voor mens en dier giftige moleculen maken. Hoewel de hoeveelheid gif in een cel (drie tot zes μm groot) uiterst gering is, kan dit bij een grote dichtheid aan blauwalgen wel degelijk problemen opleveren. Veel blauwalgen bezitten het vermogen om te drijven, waardoor ze een dunne, goed zichtbare en zeer giftige drijflaag kunnen vormen. De kans op de vorming van een drijflaag is vooral aanwezig bij warm weer, als er weinig wind staat en de doorstroming van het water beperkt is. Dit zorgt voor een zogenaamde ‘stabiele waterkolom’. Alle factoren samen zorgen ervoor dat blauwalgen vooral ’s zomers en bij windstil en warm weer overlast veroorzaken. De laatste jaren zien we ze ook steeds vaker bij aanhoudende droogte floreren in de grote rivieren, wanneer de doorstroming daar sterk is afgenomen. Het is nog onduidelijk wat het risico hiervan voor vogels en zoogdieren in de natuurgebieden rond de rivieren is.

Blauwe bacterie

Blauwalgen zijn bacteriën, officieel cyanobacteriën, genoemd naar hun blauwgroene kleur. Samen met echte algen en waterplanten staan ze aan de basis van het voedselweb van aquatische ecosystemen. Als eencellige organismen onderscheiden ze zich van algen doordat ze prokaryoot zijn, oftewel geen celkern hebben. Algen zijn eukaryoot, dus met celkern, en kunnen worden gezien als microscopische plantjes.

Blauwalgen bestaan al meer dan drie miljard jaar en waren de eerste organismen die door fotosynthese zuurstof konden maken. Net als planten gebruiken ze bij de fotosynthese zonlicht, koolstofdioxide (CO₂) en voedingstoffen zoals stikstof en fosfor om te groeien. Ze zorgden dus voor de eerste zuurstof in de atmosfeer en dragen daar nog steeds aan bij. Sommige blauwalgsoorten produceren giftige stoffen. Als er veel van in het water zitten, kan de hoeveelheid gifstof toenemen tot proporties die een risico vormen voor mens en dier. Dit risico hangt sterk af van de soorten en van de hoeveelheid gifstoffen die ze maken. Zelfs binnen een soort kan de hoeveelheid gifstoffen verschillen. Soorten bestaan namelijk uit verschillende stammen, die erg op elkaar lijken maar genetisch kleine verschillen vertonen. In sommige stammen binnen dezelfde soort ontbreekt het gen om gifstoffen aan te maken. Dus zelfs met veel blauwalgen is het water niet altijd vergiftigd.

Stikstof maakt giftiger

Voor onderzoek naar blauwalgen heeft het Nederlands Instituut voor Ecologie (NIOO) de afgelopen jaren laboratoriumexperimenten gecombineerd met metingen in het veld. Dit onderzoek heeft laten zien dat met meer stikstofverbindingen in het water blauwalgen meer gifstoffen aanmaken, en dus giftiger worden. De toename van de giftigheid komt doordat de gifstoffen uit aminozuren, stikstofrijke moleculen, bestaan. Uit de veldmetingen blijkt ook dat er tijdelijk een tekort aan stikstofverbindingen in het water kan optreden als blauwalgen floreren, omdat ze dan alle stikstof hebben opgenomen. In die gevallen kunnen er ook giftige soorten in het water voorkomen die stikstofgas (N₂) uit de lucht kunnen opnemen. Zelfs bij stikstoftekorten kunnen ze nog doorgroeien.

Het huidige onderzoek op het NIOO richt zich op de verschillen tussen giftige en niet-giftige stammen. Er worden analyses uitgevoerd om te testen hoe de genetische samenstelling gedurende een zomer verandert en of giftige stammen meer baat hebben bij hogere concentraties stikstofverbindingen in het water. Zo ja, dan is de verwachting dat aan het begin van de zomer de giftigheid hoog is, omdat er dan nog veel stikstofverbindingen in het water zitten die de groei van de giftige stammen bevordert. Gedurende de zomer zal vervolgens de giftigheid verminderen doordat de concentratie stikstofverbindingen door blauwalgengroei afneemt. Maar komen er in het water soorten voor die stikstofgas opnemen, dan kan zelfs met weinig stikstofverbindingen de giftigheid gedurende de zomer hoog blijven. Experimenten moeten verder uitwijzen wie de concurrentiestrijd bij klimaatverandering zal winnen, wat de rol is van de genetische samenstelling en wat de gevolgen zijn voor de giftigheid.

Voedingsstoffen beperken

De duurzaamste manier om overlast door blauwalgen te beperken, is vermindering van de hoeveelheid stikstof en fosfaat in het oppervlaktewater. In de laatste decennia hebben veel voedingsstoffen zich in de waterbodems (het sediment) opgehoopt, die weer in het water terecht kunnen komen. Baggeren en afvoeren van het sediment is een doeltreffende maatregel, maar erg kostbaar. 

Nadat in de jaren zeventig en tachtig van de vorige eeuw duidelijk werd dat voedingsstoffen de oorzaak waren van blauwalgenoverlast, zijn er al veel maatregelen genomen om de instroom van afvalwater vanuit rioolwaterzuiveringsinstallaties, de industrie en de landbouw in oppervlaktewateren te verminderen. De concentraties voedingsstoffen en (blauw)algen namen sindsdien flink af, maar de afname van voedingsstoffen – vooral van stikstof – lijkt inmiddels te stagneren. De overlast zal dus aanhouden, vooral door de steeds vaker voorkomende warmere zomers.

Met satellieten monitoren

Het NIOO heeft een lange geschiedenis in het blauwalgenonderzoek. In de jaren negentig bijvoorbeeld, richtte de aandacht zich op het blauwe pigment phycocyanine, waar de bacteriën hun naam aan te danken hebben. Het pigment zorgt ervoor dat de blauwalgen vooral in het groene bereik een breder lichtspectrum kunnen opvangen. Dit is waardevol voor de bacteriën, omdat algen (net als planten) geen groen licht kunnen opvangen. Bij sterke algengroei blijft het groene licht ‘over’, dat blauwalgen door hun blauwe pigment wel voor de fotosynthese – en dus groei – kunnen gebruiken.

Omdat de kleur van het water met satellieten kan worden gemeten, wat iets zegt over de aanwezigheid van blauwalgen, heeft onder andere het NIOO de satellietbeelden gekoppeld, waardoor blauwalgen vanuit de ruimte kunnen worden opgespoord. Dat maakt het mogelijk om hun verspreiding over grote gebieden te meten, bijvoorbeeld in het IJsselmeer. Daar zijn blauwalgen door hun drijfvermogen vatbaar voor wind en kan de verspreiding sterk variëren. Door monitoring met satellieten kan de verspreiding en daarmee het risico in het gehele IJsselmeer worden ingeschat. 

In de periode van de jaren negentig en de jaren 2000 heeft het NIOO onderzoek in het IJsselmeer verricht aan blauwalgsoorten, omdat ze er veel voorkwamen. In 2022 is het onderzoek hervat. Het IJsselmeer is het grootste zoetwatermeer van Nederland en een belangrijk natuur- en recreatiegebied, maar we weten weinig over de biologische waterkwaliteit. Uit meetgegevens van Rijkswaterstaat van de afgelopen veertig jaar blijkt dat de concentraties stikstof en fosfor sterk zijn verminderd. Dat heeft gezorgd voor een sterke afname in de totale hoeveelheid algen.

Een indicatie voor een verbeterde waterkwaliteit, al vormen blauwalgen nog steeds de dominante groep. Het gaat weliswaar vooral om niet-giftige soorten, maar ze lijken een slechte basis te zijn voor het voedselweb, omdat ze niet goed eetbaar zijn voor dierlijk plankton, dat weer wordt gegeten door vissen. Verder onderzoek moet aantonen in hoeverre de blauwalgen een beperking vormen voor vissen en daarmee ook voor de vogels die in dit belangrijke natuurgebied leven.

Zwemwater

’s Zomers wordt bij zwemwaterlocaties iedere week tot twee weken de totale hoeveelheid blauwalgen bepaald via een steekproef. In sommige gevallen wordt er onderscheid gemaakt tussen giftige en niet-giftige soorten. Is de hoeveelheid giftige soorten te hoog, dan wordt er een bord geplaatst met een waarschuwing of negatief zwemadvies. Dit wordt bijgehouden op de website Zwemwater.nl. De laatste jaren stond er in sommige maanden bij ruim de helft van de zwemwaterlocaties zo’n bord.

Recent onderzoek van het NIOO laat zien dat het aantal zwemwaterlocaties met een waarschuwing of negatief zwemadvies toeneemt bij een oplopende temperatuur. Daarnaast werd duidelijk dat ook zoekopdrachten met Google naar blauwalgen meer voorkomen in warmere zomers. Het lijkt er dus op dat meer mensen op de hoogte willen zijn van de aanwezigheid van de bacteriën als de zomers warmer zijn. Dit kan verschillende oorzaken hebben, bijvoorbeeld omdat er in warmere zomers vaker waarschuwingsborden staan bij plassen en meren, blauwalgen dan vaker in de media komen en het dan beter zwemweer is. Ongeacht de achterliggende redenen geven de zoekopdrachten inzicht in de omvang van de overlast op dat moment. De verwachting is dat de hoeveelheid blauwalgen in het water én de overlast door klimaatverandering verder zal toenemen.

Bestrijdingsmethoden

Er bestaan verschillende bestrijdingsmethoden die uitvoerig zijn getest. Sommige methoden bestaan al lang, zoals het in beweging brengen van de waterkolom met luchtbelletjes. Daardoor hebben blauwalgen geen voordeel meer van hun drijfvermogen en winnen andere, niet-giftige algen, de concurrentiestrijd. Daarnaast kunnen voedingsstoffen die al in het water zitten, worden verwijderd of kan worden voorkomen dat voedingsstoffen vanuit het sediment terug het water inkomen. Zo kan fosfaat worden gebonden aan gemodificeerde klei, waardoor een essentiële voedingsstof wordt weggenomen.

Ook kunnen we de blauwalgen die in het water zitten direct aanpakken. De afgelopen jaren zijn er testen gedaan met waterstofperoxide. Omdat blauwalgen hier bijzonder gevoelig voor zijn, sterven ze af, terwijl andere algen de behandeling vaak overleven. Eerder heeft het NIOO de inzet van driehoeksmosselen onderzocht, na de ontdekking dat op plaatsen in het IJsselmeer waar driehoeksmosselen voorkomen, blauwalgen niet de overhand kregen. Uit labproeven bleek dat de driehoeksmossel die het water filtert daarmee ook de blauwalgen verwijdert. Maar omdat deze mosselen niet inheems zijn, kunnen ze niet meer worden ingezet. Er bestaan dus verschillende methoden, elk met voor- en nadelen, die in sommige meren heel effectief zijn gebleken maar in andere meren juist niet. Voor ieder meer moet dus worden bekeken welke bestrijdingsmethode het meest geschikt is.

Detectiemethoden

Zolang er nog te veel voedingsstoffen in het water zitten en er geen goede methode is om blauwalgen het hoofd te bieden, is het zaak om het risico goed in te schatten. Daarvoor heeft het NIOO samen met collega’s onderzoek gedaan aan verschillende detectietechnieken. Traditionele methoden om de hoeveelheid blauwalgen te bepalen, zijn vergeleken met nieuwe methoden die giftige soorten mogelijk kunnen onderscheiden (DNA-analyses) en die de daadwerkelijke gifstoffen kunnen meten (chemische analyses).

De traditionele methoden overschatten vaak het risico voor de volksgezondheid, omdat de niet-giftige soorten of stammen in veel gevallen dominant zijn en het risico dus meevalt. Deze bevindingen worden meegenomen bij het opstellen van protocollen die een realistischer beeld geven van de risico’s. Dit gebeurt in nauw overleg met het Platform Blauwalgen, een netwerk van beleidmakers, waterbeheerders en onderzoekers. Samen met het KNMI en Deltares heeft het NIOO testen gedaan met meetboeien die iedere tien minuten de concentratie blauwalgen meten. Daarmee kunnen sneller risico’s worden ingeschat en bijgesteld. Eveneens zijn er modellen ontwikkeld die de risico’s voorspellen en een ‘Meerbericht’ opleveren om vooraf duidelijkheid te krijgen of er wel of niet in een meer gezwommen kan worden. De boeimetingen geven een goede indicatie van de hoeveelheid blauwalgen in het water, maar de onzekerheid van de modellen is nog te groot. De toepasbaarheid van de methode voor de praktijk wordt nu verder onderzocht.

Blauwalgen in natuurgebieden

In natuurgebieden met veel water kunnen blauwalgen een risico vormen voor vogels en zoogdieren, al is hier weinig over bekend. In voedselrijke wateren met veel algen kan het gebeuren dat er korte tijd sprake is van zuurstof- gebrek. ‘s Nachts verbruiken algen veel zuurstof waardoor ondanks dat algen zuurstof produceren het zuurstofverbruik sterk kan oplopen en er te weinig zuurstof in het water overblijft. Dat kan leiden tot vissterfte en botulisme.

Botulisme wordt veroorzaakt door gifstoffen van de bacterie Clostridium botulinum, waaraan vooral watervogels en vissen kunnen sterven. Daarnaast zijn er in de zomer regelmatig meldingen van diersterfte die in verband zijn gebracht met blauwalgen – waaronder watervogels zoals eenden, reigers en meeuwen – maar de precieze oorzaak is vaak niet bekend. In plassen en poelen in natuurgebieden waar zoogdieren komen drinken, kunnen ook blauwalgen ontstaan Dat is vooral een risico als het water zeer troebel wordt en met name als er drijflagen ontstaan. Er is weinig bekend over dit risico en hoe het de gezondheid van dieren in natuurgebieden beïnvloedt.

Dit is het vierde artikel in een serie over zeventig jaar ecologisch onderzoek van het Nederlands Instituut voor Ecologie (NIOO-KNAW). In elke aflevering staat een andere onderzoekslijn centraal. Lees meer over zeventig jaar ecologie.

Tekst: Dedmer van de Waal
Beeld: Dedmer van de Waal; Annemieke Drost; Perro de Jong, NIOO-KNAW