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Eine rote Flut verwüstete das Meeresleben Floridas für 16 Monate. Warum?

2020

Das Florida-Problem: Ein Sonderbericht. Kämpfende Ernten. Salzige Grundwasserleiter. Invasion der Tierwelt. Haufen toter Fische. Der Sunshine State spürt die Umweltveränderungen an seinen Stränden, Farmen, Feuchtgebieten und Städten. Aber was die Halbinsel leidet, sagt die Gefahren voraus, die nördlich und westlich von Apalachicola auftreten werden, und das erfordert unsere Aufmerksamkeit. Wenn Florida in Schwierigkeiten steckt, sind wir es auch.

Eines Morgens im August 2018 rief ein Mann namens Ralph Breeden die Florida Fish and Wildlife Conservation Commission an, um zu melden, dass ein toter Seekuh in der Bucht hinter seinem Haus in einem ruhigen Vorort von Saratoga auf und ab schaukelt. Bald darauf waren zwei Biologen, Gretchen Lovewell und Rebeccah Hazelkorn, auf dem Weg, die Leiche in einem mit einem Mobilkran ausgestatteten Kleintransporter zu bergen. Lovewell und Hazelkorn sind das Äquivalent zu See-Rettungs- und Untersuchungsschiffen, bei denen Rettungs- und Autopsieoperationen durchgeführt werden. Oft müssen sie mit Schildkröten umgehen, die mehr als 200 Pfund wiegen und Delfine, die länger als zwei Meter sind. Sie arbeiten im Mote Marine Laboratory in Sarasota, das die Wildlife Commission kontaktiert hatte, um den Kadaver abzuholen. Sie sind harte Frauen, jede mit Meerestattoos (Lovewell hat einen Delphin, eine Seekuh, eine Schildkröte und einen Wal am linken Knöchel; Hazelkorn, eine Krake, die um ihren rechten Oberschenkel kriecht).

Als sie zu Hause ankamen, warteten drei von Breedens Enkeln und ihre Mutter, Siri Falconer, auf dem Rasen, und die Kinder wiesen eifrig auf das Tier hin. Die fast zwei Meter lange Seekuh schwebte auf dem Rücken und war so groß gesprengt, dass ihre Haut den Bauch entlangspaltete und graue Därme herausliefen. Lovewell und Hazelkorn legten eine Kette um den Körper des Tieres und hoben sie auf die Ladefläche des Lastwagens, wobei Blut und Kot über ihre Ausrüstung spritzten. Falkner, Breedens Frau, und die Kinder beobachteten die grausige Operation mit angewiderter Faszination. Lovewell und Hazelkorn waren weniger beeindruckt; Dies war das 209. tote Manatis des Jahres.

Der Sommer 2018 war apokalyptisch. Überall auf der Nordhalbkugel verzogen sich die Eisenbahnlinien und der Bürgersteig knackte. Kernkraftwerke senken die Leistung, wenn ihre Wasserquellen zu heiß werden. Rentiere suchten Erleichterung in norwegischen Straßentunneln, als die Temperaturen über dem Polarkreis sich 90 Grad Fahrenheit näherten. Historischer, unerbittlicher Regen in Japan verursachte tödliche Überschwemmungen. Rekordverdächtige Waldbrände brannten in Kalifornien und auch in Schweden.

In Florida stank die Apokalypse nach toten Meereslebewesen. Fische, Meeresschildkröten und Delfine spülten leblos im Sand entlang der Golfküste. Aufräumcrews auf Sanibel Island, normalerweise ein beliebter Touristenstrand, füllten Müllsäcke mit mehr als 400 Tonnen Kadavern. Der Mörder war eine rote Flut: eine riesige Blüte von Karenia brevis, einer Meeresalge, die eine wirksame Klasse von Neurotoxinen, die Brevetoxine, freisetzt, die in ausreichender Konzentration Seekühe und andere Tiere schwächen oder töten können. Karenia brevis war nicht einmal die einzige Blüte, die Florida in diesem Jahr eroberte. Eine Explosion von Süßwasser-Blaualgen in den Kanälen des Lake Okeechobee zwang den Gouverneur, den Ausnahmezustand zu erklären.

Rote Gezeiten sind in Florida weit verbreitet und wurden bereits im 17. Jahrhundert dokumentiert. Sie beginnen normalerweise im Frühherbst und zerstreuen sich bei kühleren Winterwinden. Aber im Jahr 2018, als der Winter in den Frühling überging, hielt die Blüte an.

Auf der ganzen Welt kämpfen Küstengemeinden mit Algenblüten, die zu ungewöhnlichen Zeiten und an ungewöhnlichen Orten und häufiger als in der Vergangenheit auftauchen. Die Ereignisse schließen Strände und Fischereien, ersticken die Aquakultur und kosten Millionen an wirtschaftlichen Verlusten.

»Gibt es einen Kämpfer, ein Gegenmittel?«, Fragte Falconer Hazelkorn und Lovewell. Die rote Flut hatte die Familie den ganzen Sommer über aus dem Wasser und vom Strand ferngehalten.

»Das ist die Millionen-Dollar-Frage«, antwortete Hazelkorn, als sie und Lovewell sich darauf vorbereiteten, mit dem entstellten Seekuh, der sicher im Lastwagen sitzt, abzureisen.

In Florida gaben 73 Prozent der Unternehmen in der von der Flut betroffenen Region wirtschaftliche Verluste von jeweils mehr als 500.000 US-Dollar an. Anwohner, Geschäftsinhaber und Regierungsbeamte wandten sich an Wissenschaftler, um Antworten zu erhalten: Was verursachte die Blüte? Wie können wir es loswerden?

Das Problem ist, dass niemand weiß, wie er giftige Algen stoppen kann, oder auch nur genau weiß, wann und warum sie auftreten. Das Phänomen wurde nur 30 Jahre lang umfassend beobachtet und untersucht. Jetzt stehen Wissenschaftler in Florida an vorderster Front, um zu entschlüsseln und zu lernen, wie sie damit umgehen sollen. Weltweit setzen die Forscher alles daran, das Problem zu lösen: Citizen Science, Drohnen, Satelliten, Roboter, genetische Analysen und experimentelle Techniken, die es möglicherweise beseitigen.

Einige Wissenschaftler vermuten, dass der Klimawandel eine Rolle spielt. Forscher haben gezeigt, dass ungewöhnlich warme Gewässer vor der Westküste der USA 2015 eine beispiellose Blüte der giftigen Pseudo-Nitzschia verursachten und dass sich mit steigenden Meerestemperaturen der Bereich von Gambierdiscus, einer Alge, die gefährliche Ciguatoxine bildet, von den Tropen zu mehr ausdehnt. gemäßigtes Wasser.

Die Ermittler wissen nicht genug über Karenia brevis, um zu sagen, ob dies auch in Florida der Fall ist. Eines ist sicher: Verheerende rote Fluten wie die, die den Staat getroffen haben, werden wieder vorkommen. In der Zwischenzeit haben Wissenschaftler Mühe, ein so komplexes Problem zu verstehen und anzugehen, wie es die Natur nur lösen kann, während sich die Natur selbst rapide verändert.

Hazelkorn und Lovewell brachten die Seekuh Nr. 209 in ein staatliches Labor in St. Petersburg. Dort würde ein Techniker die Leiche messen und Gewebeproben für die Toxikologie entnehmen, um festzustellen, ob die Rote Flut der Mörder war. Forscher glauben, dass die Säugetiere normalerweise durch die Aufnahme von Filterfuttermitteln wie Anemonen und Schwämmen vergiftet werden, die auf dem Seegras lebende Seekühe weiden lassen. Die winzigen Kreaturen sammeln schnell Brevetoxine aus Karenia an, die Anfälle verursachen oder die Atemwege der Seekühe lähmen und zum Ertrinken führen können.

Die Bemühungen der Wildlife Commission, Karenia zu überwachen und zu untersuchen, werden von der Ökologin Kate Hubbard geleitet, die schlaksig und zurückhaltend ist und ihre eigene Wassertinte (eine Süßwasseralge und eine Qualle) trägt. Sogar auf dem Höhepunkt der Blüte, als sie und ihre Forscher mit zu verarbeitenden Exemplaren überflutet sind, navigiert sie ruhig und ohne Eile durch den Trubel. Die Überwachung ist ein vielschichtiges Unterfangen: Sie testen Wasser von der Küste und vor der Küste, führen Luftuntersuchungen durch und koordinieren sich mit Wissenschaftlern der National Oceanic and Atmospheric Administration, die mithilfe von Satellitenbildern versuchen, die Bewegungen der Blüte vorherzusagen. Bürgerfreiwillige mischen sich ebenfalls ein und senden Wasserproben aus Gebieten, die die Kommission nicht abdecken kann. Die Besatzungen arbeiten manchmal rund um die Uhr - sogar während eines offiziellen Hurrikans -, um jedes Exemplar zu untersuchen. Sie identifizieren, ob und in welchen Konzentrationen Karenia brevis anwesend war, um eine Statuskarte auf ihrer Website auf dem neuesten Stand zu halten.

Karenia brevis ist ein Dinoflagellat, eine Art einzelliges Phytoplankton, das mit einem Paar schwanzähnlicher Flagellen ausgestattet ist, mit denen es schwimmt. Aber das macht den Organismus nicht schnell - er kann sich nur mit einer Geschwindigkeit von 3 Fuß pro Stunde fortbewegen. Indem Hubbard und ihre Kollegen die winzigen Kreaturen in kontrollierten Wassersäulen im Labor beobachten und neue Instrumente installieren, die mit Mikroskopen ausgestattet sind, um Karenia in Echtzeit im Ozean zu beobachten, versuchen sie herauszufinden, wie sie leben. "Ich will mich nicht über sie freuen, weil es eine sehr ernste Situation ist, die viele Menschen betrifft, die Hubbard in einem überfüllten, fensterlosen Labor sagt, aber sie sind faszinierend." Sie möchte wissen, wie die Algen zwischen tiefem und flachem Wasser wandern, wie sich Licht auf ihr Verhalten auswirkt und wie sie mit Nährstoffen (Chemikalien wie Stickstoff und Phosphor) ihr Wachstum ankurbeln.

Letzteres ist von besonderem Interesse, da es im Zentrum der öffentlichen Empörung über die Blüte steht. Viele Umweltschützer glauben, dass die Verschmutzung vom Land aus für die Dauer und Intensität der roten Gezeiten verantwortlich ist. Der örtliche Sierra Club und einige Gebietswissenschaftler sind davon überzeugt, dass der Nährstoffabfluss aus der Landwirtschaft und dem Wohnungsbau zu dieser Situation geführt hat, und geben dem damaligen Gouverneur Rick Scott die Schuld an den nachlässigen Umweltbestimmungen. Am 12. August 2018 tauchten Tausende von Menschen an Stränden entlang der Küste auf, um einen Protest mit dem Titel „Hände am Wasser entlang“ zu veranstalten. Auf der Facebook-Seite der Gruppe hieß es: "Wir wollen zeigen, dass wir nicht dafür stehen, dass unsere schönen Strände, Wildtiere, Häuser und Lebensgrundlagen durch das aus dem O-See freigesetzte Wasser ständig zerstört und in Mitleidenschaft gezogen werden."

Der Lake Okeechobee, mit 730 Quadratmeilen der größte Süßwasserkörper des Bundesstaates, mündet in Kanäle und Flüsse, die in den Golf von Mexiko und den Atlantik münden. Es wird von dichten Wohnvierteln und vielen Ranches und Zuckerrohrfarmen begrenzt, deren kontaminierte Drainage ins Wasser gelangt. Diese Verschmutzung erwies sich als ein wesentlicher Faktor für die Entstehung der Blaualgenblüte im Landesinneren Floridas, als die Flut im letzten Sommer wogte. Aber die Rolle des Abflusses beim Betanken von Karenia brevis ist unscharf. Karenia- Befall beginnt weit vor der Küste des Golfs und sie können Nahrung aus einer Vielzahl von Quellen beziehen, einschließlich ihrer eigenen toten Zellen. Die meisten Wissenschaftler sind sich einig, dass die Nährstoffverschmutzung das Problem wahrscheinlich verschlimmert, der Gesamtbeitrag jedoch unklar ist - und dies höchstwahrscheinlich über Jahre hinweg so bleibt, bis die Forscher die Details sorgfältig dokumentieren.

Karenia brevis spielt eine wichtige Rolle in der Umwelt, wenn es sich nicht in hohen Konzentrationen ansammelt . Wie jedes andere Phytoplankton wird es photosynthetisiert, indem es Kohlendioxid aufnimmt und Sauerstoff produziert. Neben den Brevetoxinen produziert es andere Moleküle, die seine Algenkonkurrenten ausschalten, und es wirkt auch als Raubtier, das auf Bakterien weidet. Das vollständige Entfernen könnte das mikroskopische Ökosystem, in dem es sich befindet, stören.

„Wir können die Rote Flut nicht ausschließen, da sie ein natürlicher Bestandteil der Phytoplankton-Gemeinschaft im Golf von Mexiko ist“, sagt Richard Pierce, chemischer Ozeanograph und stellvertretender Forschungsleiter von Mote. „In der Vergangenheit war es sogar tabu, darüber nachzudenken, es zurückzustoßen und das System zu ändern. Aber mit den schwerwiegenden wirtschaftlichen Auswirkungen und der öffentlichen Gesundheit sowie der Zerstörung so vieler Meeresschildkröten, Delfine, Seekühe und Fische verändert sich die Umwelt. “

Jetzt ist es Pierces Mission, Wege zu finden, um die Auswirkungen von Karenia zu mildern, wenn sie außer Kontrolle geraten . Mitte August letzten Jahres begaben sich Pierce und ein Team von Ingenieuren und Wissenschaftlern in einen Salzwasserkanal in Boca Grande, um ein neues Werkzeug zu testen: ein Ozon-Wasseraufbereitungssystem, das von der Einrichtung inspiriert wurde, mit der Mote das Meerwasser für die Aquarientanks aufbereitet . Die Idee war, Wasser durch eine Kammer mit dem giftigen Ozongas zu leiten und dabei die Karenia zu töten. Der "Ozonator" war ein gewaltiger Apparat aus PVC-Rohren und Gasschläuchen, der aus einem Anhänger herausragte und in den Kanal hineinragte.

Der Kanal endete in einer Wohngegend und Karenia wuchs dort seit Wochen. Brisen hatten Brevetoxine in die Luft getragen, die wie ein sehr feiner Pfefferspraynebel brannten. Es trug auf den Einheimischen, deren Häuser das Wasser grenzten. Die Nachbarschaft war so frustriert, dass die Bewohner ihr Geld - mehr als 100.000 US-Dollar - zusammengelegt hatten, um die Finanzierung des Studiums zu unterstützen. Das Ozonsystem hatte eine begrenzte Kapazität, aber die Hoffnung war, dass es in einem so kleinen, teilweise geschlossenen Bereich einen großen Unterschied machen könnte.

Die endgültigen Ergebnisse sind noch nicht veröffentlicht, aber vorläufige Daten deuten darauf hin, dass sie mangelhaft waren. Das behandelte Wasser wurde effektiv von Algen und Toxinen gereinigt und erneut mit Sauerstoff versorgt, aber der Ozonator war zu klein, um eine große Wirkung auf den gesamten Kanal auszuüben. Pierce sieht den Test als Proof of Concept; Es schien, als wäre das Ergebnis mit einem größeren, leistungsstärkeren Gerät besser.

Pierces Team nimmt auch an einem von Don Anderson, einem weltbekannten Forscher für schädliche Algen an der Woods Hole Oceanographic Institution in Massachusetts, geleiteten Milderungsversuch teil. Anderson ist ein Verfechter der Tonflockung, einem Verfahren, bei dem speziell behandelter Ton auf Wasser gesprüht wird, das eine giftige Blüte enthält. Die Partikel ziehen die Algen an und ziehen sie nach unten.

Andersons Team hat gereinigten Ton eingesetzt, der dem für Porzellangeschirr verwendeten Material ähnelt und mit Polyaluminiumchlorid angereichert ist, um den Algenzellen eine entgegengesetzte Oberflächenladung zu verleihen. Sie hatten es aus China mitgebracht, wo Studien gezeigt haben, dass es äußerst effizient ist. Anderson sagt, die ökologischen Auswirkungen seien minimal, besonders im Vergleich zu den Schäden, die die Blüte selbst anrichtet.

Einige Monate nach dem Ozontest begaben sich Anderson, Pierce und Wissenschaftler aus fünf verschiedenen Forschungseinrichtungen in eine Marina in Sarasota, in der Nähe von Mote, um den ersten Test zu starten. Leider lösten sich die Algen einige Tage vor Beginn des Versuchs auf und fielen auf ein normales Niveau. Da ihr primäres Ziel darin bestand, die Ausrüstung zu testen und das Team zum Arbeiten zu bringen, gingen sie trotzdem weiter, befestigten die Tonlösung an einem großen Gartenschlauch und sprühten die Gülle ins Wasser.

Anderson und Wissenschaftler von Mote hatten den Prozess bereits einmal im Jahr 2004 während eines erneuten großen Karenia- Befalls versucht. Das Projekt endete jedoch schnell in lokalen Kontroversen: Der Ton, den sie verwendet hatten, stammte von Mosaic, einem Bergbauunternehmen mit langjähriger Erfahrung in Bezug auf umweltschädliche Praktiken in Florida, und enthielt abgebautes Phosphat mit geringer Radioaktivität. Neben der durch die Assoziation mit Mosaic verursachten schlechten Presse gab es Bedenken, dass der phosphatische Ton auch neue Probleme für die Umwelt mit sich bringen könnte.

Das ganze Debakel war ein „naiver Fehler“, sagt Anderson. Er hält das neue Material für sicherer und ist fest davon überzeugt, dass die Blüten den natürlichen Lebensraum so zerstören, dass es wichtig ist, Maßnahmen zu ergreifen. "Diese Ereignisse sind echte ökologische, ökonomische und gesundheitliche Katastrophen", sagt er. »Es gibt keinen Grund, warum die gleichen Flugzeuge, die schwer entflammbar sind oder auf Mücken sprühen, diesen Ton nicht in einer Aufschlämmung über große Flächen sprühen können.«

Ende Februar 2019, nach 16 Monaten, verblasste die Blüte schließlich auf ein normales Niveau, aber Karenia lauert immer noch vor der Küste. Hubbards Labor bestätigte, dass es Seekuh Nr. 209 getötet hatte. Anrufe über tote Meereslebewesen gingen auf ein normales Niveau zurück. Lovewell und Hazelkorn arbeiteten ihren Bestand an toten Meeresschildkröten ab, die Nekropsien brauchten, und kehrten zu ihrer Routine zur Rettung und Wiederherstellung gestrandeter Meerestiere zurück. Pierce untersucht das Potenzial chemischer Additive, um die Bemühungen zur Reduzierung des Ausblühens zu unterstützen. Hubbard entwickelte eine neue Feldstudie, um den Lebenszyklus von Algen in der natürlichen Umgebung zu überwachen.

Es gibt grundlegende Details über den Karenia- Lebenszyklus, die unbekannt bleiben. Wissenschaftler nehmen an, dass es eine Zystenphase hat, ein kernähnliches Stadium, in dem die Algen ruhen, bevor sie blühen. Aber niemand hat es beobachtet, also weiß es niemand genau. Es wäre wichtig herauszufinden, ob diese Phase existiert und wie sie aussieht. Bei einigen anderen schädlichen Arten können die Wissenschaftler nach Zysten im Sediment suchen und vorhersagen, wann eine Blüte wahrscheinlich ist. Es könnte jedoch Jahre dauern, bis Hubbards Team zu einem endgültigen Ergebnis kommt.

Die Biologie ist nicht der einzige Faktor, der die Blüten kontrolliert, oder der einzige, der schlecht verstanden wird. Das Wetter und die physische Dynamik des Ozeans bestimmen letztendlich oft, ob eine rote Flut anhält oder sich auflöst: die Dicke der Schichten aus warmem und kaltem oder salzigem und weniger salzigem Wasser, die Niederschlagsmenge und die Stärke während des Blütezyklus und Richtung der Winde. Inzwischen weichen viele dieser Bedingungen vom historischen Präzedenzfall ab. Die Meerestemperaturen steigen; Strömungen, Wind und Regen ändern sich. Hurrikane werden immer häufiger und intensiver. Dies erschwert die Fähigkeit der Forscher, die nächste Karenia- Blüte zu verstehen und vorherzusagen, und könnte ihre Dynamik grundlegend verändern.

Viele der Umweltschützer Floridas wollen sich auf die Reduzierung der Umweltverschmutzung konzentrieren und sehen alles andere als eine Möglichkeit für Umweltverschmutzer. „Die Verbesserung der Wasserqualität ist eine gute Maßnahme“, stimmt Hubbard zu.

Das Problem scheint sich in vielen Küstenregionen zu verschlimmern. Im Jahr 2016 schloss Maine erstmals ein Muschelrevier wegen giftiger Algen.

Aus Florida heraus gezoomt, ist die Komplexität des Problems der giftigen Algen noch schwindelerregender. Karenia brevis ist nur eine von Dutzenden schädlichen Arten, die weltweit identifiziert wurden. Alle reagieren unterschiedlich auf ihre Umgebung. Manche mögen wärmeres Wasser, andere kälter. Einige wachsen schneller, wenn die Menge an CO2 im Wasser zunimmt. In den letzten Jahren sind Algenblüten in vielen Küstengebieten häufiger geworden. Neben dem historischen Befall mit Pseudo-Nitzschia an der Westküste im Jahr 2015 musste Maine 2016 erstmals Muschelböden wegen Domo-Säure aus Pseudo-Nitzschia schließen - der Fang hätte jeden vergiften können, der ihn gegessen hatte. Obwohl Wissenschaftler noch nicht wissen, ob sich das sich ändernde Klima auf die Häufigkeit und Dauer von Karenia- Blüten ausgewirkt hat, sind sie sich einig, dass dies wahrscheinlich die Zukunft beeinflussen wird.

"Werden wir in der Lage sein, solche Ereignisse zu stoppen?", Fragt sich Hubbard. "Ich weiß es ehrlich gesagt nicht."

Da die Natur weniger gastfreundlich ist, wird sich die Öffentlichkeit zunehmend an Wissenschaftler wenden, um Erklärungen und Lösungen zu erhalten. Die Forschung schreitet jedoch nur langsam voran und verläuft in der Regel mit einer gesunden Portion Unsicherheit. In der Zwischenzeit haben wir eine Gewissheit ignoriert, die Wissenschaftler seit Jahren wiederholt haben: Wir verändern die Umwelt grundlegend. Wenn wir jetzt beobachten, wie sich diese Veränderung entfaltet, müssen wir akzeptieren, dass unser Handeln ein System auf den Kopf gestellt hat, dessen Komplexität wir noch nicht verstanden haben.

Berichterstattung mit Unterstützung des UC Berkeley - 11th Hour Food and Farming Journalism Fellowship.

Dieser Artikel wurde ursprünglich in der Sommer-Ausgabe 2019 von Make It Last Popular Science veröffentlicht.

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