2020-10-30 13:19:40 | Hoe de dieren stierven in de zee bij Kamtsjatka

Stranden die bezaaid liggen met dode octopussen, zeesterren en zee-egels. Her en der een dode zeehond. Surfers die kampen met mysterieuze voedselvergiftiging en verslechterd zicht door chemische verbranding van het hoornvlies. Sinds begin oktober komen er verontrustende meldingen vanaf het schiereiland Kamtsjatka, in het Verre Oosten van Rusland. Het zwaarst getroffen is de grote Avatsjabaai. Volgens onderzoekers is zeker 95 procent van het mariene bodemleven daar dood. Ook op de Koerilen, een eilandengroep tussen Kamtsjatka en Japan, zijn inmiddels zee-egels en zeesterren aangespoeld. Allemaal dood. Maar waardoor?

Speculaties zijn er genoeg. Zo zouden er schadelijke stoffen in zee kunnen zijn gelekt vanaf Kozelski, een stortplaats voor chemicaliën en pesticiden. De Avatsjabaai ligt daar niet ver vanaf. Of misschien is er giftige raketbrandstof weggespoeld van het militaire oefenterrein Radygino, 10 kilometer van de kust: in augustus vonden daar nog testvluchten plaats.

Andere mogelijke oorzaken: gifstoffen afkomstig uit een van de vele scheepswrakken in de omgeving, vulkanische activiteit of een lekkende olietanker. Internationale milieuorganisaties zoals Greenpeace werken samen met de lokale overheid en met wetenschappers om de dode dieren te onderzoeken. Diverse hypotheses zijn inmiddels al van tafel geveegd: olie is in eerste instantie juist schadelijk voor de dieren die óp het water leven, terwijl nu vooral het bodemleven getroffen is. En de actieve vulkanen bevinden zich te ver weg om van invloed te kunnen zijn.

Twee mogelijke verklaringen blijven vooralsnog overeind. Eén daarvan betreft een natuurlijk fenomeen: schadelijke algenbloei (harmful algae bloom, HAB). De andere theorie gaat uit van vergiftiging door fenol. Dat is een organische verbinding die ontstaat als bijproduct van onder meer olieraffinage.

Fenol kan in hoge concentraties dodelijk zijn voor het onderwaterleven. Rem Ljandzberg, universitair hoofddocent scheikunde aan de Technische Universiteit van Kamtsjatka, vertelde op 9 oktober aan het Russische persbureau Interfax dat de fenolenconcentratie in de Avatsjabaai (en in de rivieren die erin uitmonden) bijna 7 keer zo hoog lag als normaal. Ook de concentratie ammonium, ijzer en fosfaat in het water was sterk verhoogd. Fenol komt ook van nature voor in zeewater – bijvoorbeeld in algen of zeewieren – maar in lage concentraties, en in niet-giftige vorm. Ljandzberg suggereert dat de verontreiniging is veroorzaakt door ongezuiverd afvalwater, van huishoudens, of door een pesticidenopslag.

Chemische fabriek

Koenraad Muylaert, hoogleraar biologie in Leuven: „In de natuur komen veelal fenolische verbindingen voor – die zijn onschadelijk. De zuivere chemische verbinding fenol is wel schadelijk, maar die wordt niet in grote hoeveelheden door algen of planten geproduceerd. Dus het lijkt me onwaarschijnlijk dat een hoge concentratie fenol in het water afkomstig is van natuurlijke bronnen.” Fenol zou via afvalwater in de zee terecht kunnen komen, maar de concentratie zal snel sterk verdunnen in de zee, vermoedt hij. „De enige mogelijkheid lijkt me een lozing van geconcentreerd fenol vanuit een chemische fabriek.” Het lijkt er dus op dat de monsters van Ljandzberg een momentopname aantoonden. Schadelijke algenbloei zou volgens Muylaert aannemelijker zijn als oorzaak.

Algenbloei treedt op in voedselrijk water wanneer algen zich in rap tempo vermenigvuldigen, onder invloed van zonlicht, voedingsstoffen en hoge temperaturen. „Je ziet het zowel in zout water als in zoet water”, vertelt Petra Visser, universitair hoofddocent algenecofysiologie aan het Instituut voor Biodiversiteit en Ecosysteem Dynamica (IBED) van de Universiteit van Amsterdam. „Het is lang niet altijd giftig, maar afhankelijk van de algensoort kunnen er gifstoffen ontstaan. In zoet water gaat het vaak om cyanobacteriën, die ook wel blauwalg genoemd worden: de blauwgroene soep die je ’s zomers soms in zwemwater aantreft.”

Algen kunnen een scala aan gifstoffen produceren

Jef Huisman hoogleraar

In zee komen ook cyanobacteriën voor, maar ook diatomeeën en dinoflagellaten – eencellige algen met respectievelijk een kiezelskelet en een zweepstaartje. „Die algen kunnen een heel scala aan gifstoffen produceren”, vertelt Jef Huisman, hoogleraar aquatische microbiële ecologie bij het IBED. „Grofweg gaat het om vier typen neurotoxinen, die verschillende symptomen veroorzaken. De eerste groep veroorzaakt klachten die op voedselvergiftiging lijken: misselijkheid en diarree. De tweede groep bestaat uit neurotoxines die werken op het zenuwstelsel en tot ademhalingsproblemen kunnen leiden. De derde groep veroorzaakt verlammingsverschijnselen, de vierde geheugenverlies en hersenschade. En bij hoge concentraties kunnen gifstoffen uit die laatste twee groepen tot de dood leiden.”

Geduchte gifvormende algen zijn de diatomee Pseudo-nitzschia en de dinoflagellaat Alexandrium catenella. Die laatste was samen met een andere zweepstaartalg in 2016 verantwoordelijk voor wat ook wel de Godzilla Red Tide werd genoemd: een grootschalige giftige algenbloei bij Chili die zorgde voor massale vissterfte. En in de VS is de Florida Red Tide berucht: een terugkerende HAB veroorzaakt door de dinoflagellaat Karenia brevis. Visser: „De naam red tide wordt vaak gebruikt omdat sommige algenbloei op satellietbeelden rood van kleur is. Maar de term is wat misleidend, want je hebt net zo goed brown tides, green tides en yellow tides.” Huisman: „En de kleur voorspelt niet of een algenbloei al dan niet giftig is.”

In een interview met de Russische online-krant Meduza op 13 oktober zegt marien bioloog Tatjana Orlova van het National Scientific Center of Marine Biology in Vladivostok ervan overtuigd te zijn dat het bij Kamtsjatka om schadelijke algenbloei gaat: „De rol van de mens is niet significant.” De algenbloei zou vrijwel jaarlijks optreden en dat er nu zoveel dode dieren aanspoelen komt volgens Orlova doordat de wind overheersend aanlandig was, en dus richting de kust waaide. In het bewuste interview zegt ze ook dat dinoflagellaten uit zeewatermonsters onder de microscoop worden bestudeerd, om de giftigheid ervan vast te stellen. Maar of dat inmiddels gebeurd is, en wat de uitkomst van die waarnemingen is, blijft ongewis. Op e-mails van NRC antwoordt Orlova niet.

Weefsels van dode dieren

De Russische website RBC meldde op 14 oktober dat een anonieme bron – een wetenschapper die twee dagen onderzoek deed in de baai naar de toedracht van de ecologische ramp – geen spoor van de microalgen ontdekte. Visser: „De algen hoeven niet altijd met het blote oog zichtbaar te zijn, ook in kleine hoeveelheden kunnen ze al gifstoffen produceren. Maar over het algemeen geldt wel: hoe groter de dichtheden, des te giftiger.”

Het determineren van de algen en het aantonen van eventuele gifstoffen in de weefsels van de dode dieren kan enkele dagen in beslag nemen, zegt Huisman. „Zonder waarnemingen van giftige algen, en zonder metingen van de gifstof in het water en de accumulatie van de gifstof in het weefsel van de dieren blijft het erg speculatief.” Visser: „Bij schelpdieren die voor consumptie worden verkocht wordt zulk gifstoffenonderzoek in principe standaard uitgevoerd. Het is dus geen abnormale klus.”

Wat vóór de algenbloeiverklaring pleit zijn de relatief hoge watertemperaturen die dit najaar rond Kamtsjatka zijn gemeten. Juist eind september, begin oktober, rond de aanvang van de ramp, was er in de Avatsjabaai sprake van een ‘mariene hittegolf’. Het water was warm (ruim 12 graden Celsius) voor de tijd van het jaar. En juist hoge watertemperatuur kán een HAB in de hand werken. Huisman: „In noordelijke streken komt de groei vaak wat later in het seizoen op gang en is een najaarsbloei van algen niet ongewoon, zeker bij aanhoudende hoge temperaturen.” Lasse Olsen, bioloog aan de Universiteit van Bergen, laat weten dat algenbloei naar verwachting steeds vaker zal voorkomen in noordelijke streken, als gevolg van klimaatverandering. „Uit onderzoek is bekend dat HAB’s tot op hoge breedtegraad kunnen voorkomen, zelfs tot in de Beringstraat tussen Siberië en Alaska.” De klachten die de surfers vertonen – de brandende ogen en de maagklachten – passen ook bij een vergiftiging door algenbloei, zegt Olsen.