Die Entdeckung einer massiven, schädlichen Algenblüte in der Arktis führt zu Echtzeitwarnungen für Gemeinden im Westen Alaskas

Im Sommer 2022 entdeckte eine Forschungsfahrt eine massive Algenblüte in der Beringstraße im Westen Alaskas. Diese Expedition war ein dramatisches Beispiel dafür, wie die Wissenschaft neue Technologien nutzt, um eine neurotoxische Algenblüte aufzuspüren und Informationen effektiv zu kommunizieren, die abgelegene Küstengemeinden in Echtzeit schützen.

Das große räumliche Ausmaß, die hohe Zelldichte, die lange Dauer und die starke Toxizität des HAB-Ereignisses von 2022 „stellten ein beispielloses Risiko für die Gesundheit von Mensch und Ökosystem sowie für die maritimen Subsistenzfischereiaktivitäten in der Beringstraßenregion und darüber hinaus dar“, heißt es in dem Zeitschriftenartikel „Tracking a large-scale and highly toxisch Arctic algal bloom: Rapid detection and risk communication“, veröffentlicht In Briefe zur Limnologie und Ozeanographie.

Forscher der Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI) und ihrer Partner stellten fest, dass das Ereignis von 2022 ihres Wissens nach das größte jemals in Polargewässern dokumentierte HAB-Ereignis war, das durch den einzelligen Organismus Alexandrium catenella verursacht wurde, der Neurotoxine namens Paralytic Shellfish Toxins (PSTs) produziert.

Von diesem Organismus während seiner Vermehrung oder Algenblüte produzierte Toxine können sich in Organismen ansammeln, die die Algen fressen. Von dort aus können die Toxine über die Nahrungskette übertragen werden und bei Meerestieren zu Erkrankungen oder zum Tod führen sowie bei Menschen, die kontaminierte Meeresfrüchte essen, zu einer potenziell tödlichen Paralytischen Schalentiervergiftung (PSP).

Die Blüte von Alexandrium erstreckte sich auf ihrem Höhepunkt mindestens 600 Kilometer vom nördlichen Beringmeer bis zum südlichen Tschuktschenmeer. Während Konzentrationen von A. catenella über 1.000 Zellen pro Liter als gefährlich gelten, überstiegen die gemessenen Höchstkonzentrationen in dieser Blüte 174.000 Zellen pro Liter – ein Rekord für arktische Gewässer. Darüber hinaus erhöhte die hohe Toxizität der Alexandrium-Zellen das Vergiftungsrisiko durch die Blüte, so die Forscher.

Das Ereignis von 2022 „stellte ein eindrucksvolles Beispiel für nordwärts gerichtete Blütenadvektion“ – also Transport – „aus subpolaren Gewässern dar, sowie für ein ostwärts gerichtetes Vordringen in die Küstengewässer Alaskas aufgrund lokaler Winde. Diese Vermischung des nährstoffreichen Wassers des Beringmeers mit warmen Küstengewässern förderte wahrscheinlich das Wachstum und die Ansammlung von A. catenella“, heißt es in dem Artikel.

„Da sich in der pazifischen Arktis aufgrund der fortschreitenden Erwärmung günstigere Bedingungen für A. catenella-Blüten ergeben, werden umfassende Überwachungs- und Reaktionsressourcen von entscheidender Bedeutung sein, um die Auswirkungen künftiger Blütenereignisse zu mildern.“

„Ein Ziel dieser Studie ist es, mehr Aufmerksamkeit auf einige der ernsten Probleme zu lenken, mit denen diese Region konfrontiert ist, da wir wissen, dass es angesichts des Klimawandels und der fortschreitenden Erwärmung der Arktis wahrscheinlicher wird, dass wir solche Algenblüten in polaren Gewässern erleben werden. Wir hoffen, dass diese Forschung zu gründlicheren Tests und Überwachungen führen kann“, sagte die Hauptautorin Evie Fachon, Biologin und Doktorandin im gemeinsamen Programm des Massachusetts Institute of Technology/WHOI.

Fachon, der das HAB-Team auf der Kreuzfahrt leitete, erinnerte sich daran, wie er vom Forschungsschiff R/V Norseman II aus beobachtete, wie Daten von einem Imaging FlowCytobot (IFCB) eintrafen, einem Robotermikroskop, das so konfiguriert war, dass es Proben aus oberflächennahen Gewässern entnahm, Bilder der Phytoplanktongemeinschaft entlang der Kreuzfahrtroute sammelte und eine Echtzeiterkennung der A. catenella-Blüte ermöglichte, als sie sich im Verlauf von zwei aufeinanderfolgenden Kreuzfahrtabschnitten mit einer Dauer von insgesamt sechs Wochen in arktische Gewässer ausbreitete.

„Als wir aufzeichneten, dass die Zellkonzentration immer höher wurde, während das Schiff Richtung Norden fuhr, wussten wir, dass wir diese Informationen den Menschen in der Region zur Verfügung stellen mussten, die betroffen sein könnten“, sagte sie.

In Zusammenarbeit mit den Stammes- und Landesregierungen sowie anderen regionalen Gemeindegruppen in Nome wurde proaktiv ein Kommunikationsplan ausgearbeitet, der es ermöglichte, den Menschen in abgelegenen Gebieten rasch Informationen zur Lage zu vermitteln und Vorsichtsmaßnahmen für die öffentliche Gesundheit zu ergreifen.

Da viele Küstengemeinden im Westen und Norden Alaskas für ihren Lebensunterhalt und ihre kommerziellen Ernteaktivitäten auf eine Vielzahl von Meeresressourcen angewiesen sind, verteilten Forscher und Mitarbeiter kurz nach der Entdeckung der Algenblüte 2022 Risikowarnungen an Stammesregierungen, regionale Medien und die Öffentlichkeit. Die Bemühungen „mobilisierten eine schnelle und beispiellose regionale Reaktion in einem Gebiet mit wenig Erfahrung mit HABs, geschweige denn in einem Gebiet dieses Ausmaßes“, stellten die Forscher fest.

Gay Sheffield, die Agentin des Marine Advisory Program für Alaska Sea Grant, erinnerte daran, dass die im Besitz des Stammes befindliche Norton Sound Health Corporation (NSHC) innerhalb von 24 Stunden nach der Unterstützung bei der ersten regionalen Warnung ihre gemeindebasierten Gesundheitszentren wegen Symptomen von PSP in Alarmbereitschaft versetzt hatte, einer neuartigen Gefahr für die menschliche Gesundheit in der Beringstraßenregion.

Sheffield, ein Co-Autor des Zeitschriftenartikels, konnte die Route einer Untersuchung zu Meeressäugetierkadavern umleiten, um die Bevölkerung auf der Little-Diomede-Insel, die mitten in der Beringstraße zwischen dem Festland Alaskas und Tschukotka in Russland liegt, zu warnen und Aufklärungs- sowie Notfallinformationen bereitzustellen.

Die Gemeinde auf der Insel Diomede befand sich während des Ereignisses im Epizentrum der beispiellos hohen Zellzahlen und der hohen Toxizität. „Ich hatte nur 15 Minuten auf dem Hubschrauberlandeplatz, um die Menschen zu warnen, ihre wichtigsten Subsistenzfische wie Walrosse, Bartrobben, Muscheln und Manteltiere nicht zu fangen, und um sie mit gedrucktem Beratungs- und Aufklärungsmaterial zu versorgen. Es war eine schwierige Botschaft, die ich überbringen musste – und die die Gemeinde sicherlich auch empfangen musste –, was die menschliche Gesundheit, Lebensmittelsicherheit und Lebensmittelsicherheit betrifft“, erklärte der Forscher.

Ein weiteres Beispiel für die Reichweite der Warnungen war, als eine einheimische Familie unerwartet eine große Muschel in der Nähe der St. Lawrence Island am südlichen Ende der Meerenge im nördlichen Beringmeer gefangen hatte und diese Muschel mit ihrem jüngsten Kind teilen wollte. Aufgrund der regionalen Warnungen schickte die Familie die Muschel jedoch stattdessen zum NSHC in Nome, um sie auf ihre Toxizität testen zu lassen.

Nachfolgende Testergebnisse zeigten, dass diese Muschel mehr als das Fünffache des bundesweiten Grenzwertes für das PST namens Saxitoxin enthielt. Der Vorfall war ein ernüchterndes Beispiel für diese neue Gesundheitsbedrohung für die Bevölkerung der Region. Die Forscher sagten, ihnen sei niemand bekannt, der während der Muschelblüte erkrankt sei.

„Als wir die Forschungsfahrt planten, wollten wir die Dynamik eines sehr wichtigen und wenig verstandenen Prozesses dokumentieren, der mit dem Klima und der sich verändernden Umwelt in Alaska zusammenhängt“, sagte der Co-Autor der Zeitschrift, Don Anderson, wissenschaftlicher Berater von Fachon und leitender Wissenschaftler in der Abteilung für Biologie am WHOI, wo er auch als Direktor des US-amerikanischen National Office for Harmful Algal Blooms fungiert.

„Die Wissenschaft hat sich so weit entwickelt, dass wir diese Echtzeit-Informationen über Offshore-HABs erhalten und zeigen können, wie wichtig sie für die Gesellschaft sind“, sagte Anderson. „Wir haben gezeigt, wie dieses hochentwickelte Instrument, das IFCB, wichtige Informationen vom Schiff aus liefert und das Herzstück eines regionalen Beobachtungssystems sein kann, selbst in sehr abgelegenen und in Bezug auf Zugänglichkeit, Stromversorgung und Internet unterversorgten Gebieten.“

Die Zusammenarbeit zwischen den Forschern und den regionalen Gemeinden „war der Schlüssel für eine bessere Kommunikation und Aufklärung in Echtzeit während dieser gefährlichen Situation“, sagte Sheffield.

„Die Algenblüte war eine Bedrohung für die vielfältige Meeresfauna, von der die Bevölkerung und die Gemeinden in der Region für ihre Ernährung, ihre Kultur und ihre Wirtschaft abhängig sind. Dieser Vorfall zeigt, dass Forscher und Gemeinden im Westen Alaskas von einer Zusammenarbeit profitieren, eine Strategie, die die Beringstraßenregion hervorragend beherrscht – insbesondere in schwierigen Zeiten. Angesichts der fortschreitenden Klimaerwärmung müssen wir uns an dieses neue Problem anpassen, und wir stehen noch ganz am Anfang dieser Phase.“