Giftige blågrønalger. Aktuelle artar, førekomst og utbreiing i Rogaland
1. Innleiing
Då Frøylandsvatnet på Jæren i 1978 vart merka av på kartet over vatn der husdyr var forgifta av blågrønalger, var det første gongen det låg føre sikre prov på denne åsakssamanhengen her i landet. I dette tilfellet var det Microcysis aeruginosa som viste seg å vera den toksinproduserande algearten. Dette skjedde på året 100 år etter at første rapporten om giftige blågrønalger var publisert. Den kom frå Australia og rapporterte at storfe, hestar, sauer og hundar hadde døydd av toksin frå Nodularia spumigena.
I hundreåret som ligg mellom desse hendingane, er det publisert mange tilfelle frå andre land der pattedyr, fuglar og fisk er drepne av giftige blågrønalger. Det ligg føre mistanke om slike dødsfall i Norge i dette tidsrommet Her skal nemnast den store fiskedøden i Frøylandsvatnet i 1974 der toksiske stammer av Anabena flos-aquae vart rekna som ei sannsynleg dødsårsak.
Føremålet med dette innlegget er å plassera blågrønalgene i det økologiske systemet og drøfta årsakene til at dei har vorte både eit miljø- og helseproblem. Vidare vil eg gjera greie for utbreiinga algene har i Rogaland. Framstillinga av dei lokale tilstandane byggjer i tillegg til eigne røynsler i hovudsak på arbeidet Olav Skulberg ved NIVA har utført her i fylket dei to siste åra. Aktuelle forgiftningstilfelle hos husdyr skal ikkje nemnast då dette vert omtala i neste innlegg.
2. Økologi
2.1. Klassifisering
I litteraturen vert blågrønalger (cyanophyceae) og cyanobakteriar brukt synonomt. Dette kjem av at blågrønalgene taksonomisk skil seg frå alle andre alger ved å vera prokaryote. D.v.s. at dei på same måte som bakteriar manglar organisert cellekjerne med kjernemembran.
Alle andre planktonalger er eucaryote (har cellekjerner), og i motsetning til bakteriar inneheld alger klorofyll-a. Blågrønalger er derfor autotrofe organismar, og ut frå ein økologisk tankegang er det naturleg å plassera dei samen med algene.
2.2. Eutrofiering
Eutrofiering kallast den prosessen som legg grunnlaget for unormal algevekst i eit vassdrag. Eutrof tyder rik på næring, og eutrofiering vert brukt meir snevert til å karakterisera følgjene av overgjødsling med fosfor og nitrogen. Sterk algevekst resulterer indirekte i store mengder tilført organisk stoff. Dette gir grunnlag for masseoppvekst av bakteriar og sopp som bruker opp oksygenet i vatnet. Oksygensvikt fører til fiskedød og til slutt utrydding av alt aerobt liv.
Avrenning frå jordbruket og tilførsel av kloakk til vassdraga representerer dei viktigaste næringssaltkjeldene. Sterk nedbør fører til auka utvasking frå nedslagsfeltet. Når grunnlaget på denne måten er lagt, er det lys- og temperaturtilhøva som regulerer vekstvilkåra.
Eit vassdrag i balanse viser seg ved å innehalda mange ulike algeklassar, men har relativt få individ i kvar klasse. Ved aukande eutrofiering skjer det ei endring i organismesamfunnet ved at artsvariasjonen avtar og individtalet aukar. Til slutt dominerer nokre få artar heile vassdraget Mest utan unntak er det blågrønalgene som tek over, og dominans av blågrønalger er i seg sjølv eit sikkert teikn på eit vassdrag i ubalanse.
2.3. Vassblomst
Når algene har vorte så talrike at det er tydeleg fargeendring i vatnet, vert dette karakterisert som masseførekomst. Dersom algene flyt opp og konsentrerer seg i overflata over større areal, har det utvikla seg til ein vassblomst. Blågrønalgene har spesielle eigenskapar som fører til vassblomst.
Cellene inneheld gassvakuolar som gjer at algene kanregulera særvekta og dermed flytta seg vertikalt i vatnet etter kvar vekstvilkåra er best. Når slike alger døyr, vil dei og kunna flyta opp mot overflata. Svak vind kan føra levande og døde alger inn mot land slik at det hopar seg opp ein spinatsuppeliknande masse i strandsona.
Det økologiske miljø som oppstår kring ein vassblomst gjer seg mange utslag i vassdraget utover det synlege. Algene og andre mikroorganismar som veks opp på og omkring dei, vil danna mange metabolittar som påverkar vasskvaliteten kjemisk. Det dreier seg både om ekstracellulære og intracellulære produkt av meir eller mindre veldefinert biokjemisk struktur og farmokologisk verknad. Algetoksin er eit av desse produkta.
3. Toksiske Blågrønalger
Det er registrert omlag 1500 blågrønalgeartar, men bare eit lite antal er kjent for å opptre med toksiske stammer. Testing av toksiske stammer i kultur og dyreforsøk viser at giftverknaden varierer frå kultur til kultur. I tillegg til dei genetiske eigenskapene synest det som om mange økonofysiologiske faktorar må verka saman for at potensielt toksinske stammer skal produsera toksin. Det er all grunn til å tru at talet på blågrønalger med toksiske stammer vil auka etter kvart som forskinga på dette feltet held fram.
3.1. Kjente giftige artar
I denne framstillinga vil hovudvekta verta lagt på artar som er aktuelle i Rogaland. Det viser seg at desse stort sett er samanfallande med dei lengst kjente toksiske artane og dei som det finst flest
internasjonale publikasjonar om. Tabell 1 syner eit utval av artar som har vist seg å ha toksiske stammer, og er ikkje meint å vera ei fullstendig opplisting. Lista inneheld både kolonidannande og trådforma typar, og dei er alle artar som er påvist i ferskvatn. I Norge var algeforgiftning til for få år sidan knytt til marine dinoflagellatar og forgiftning av menneske gjennom blåskjell med oppkonsentrert algetoksin. Når det i Norge no også er ei sterk fokusering på blågrønalger, er dette på linje med situasjonen i resten av Europa og andre verdsdelar.
CHROOCOCCALES |
Microcystis Aeroginosa |
HORMOGONALES |
Anabena flos-aquae |
Aphanizomenon flos-aquae |
Nodularia spumigena |
Oscillatoria agardhii |
3.2. Aktuelle toksin
Det gjekk lang tid frå algeforgiftning vart stilt som diagnose ved dødsfall hos husdyr og til dei aktuelle toksina vart nærare karakteriserte. Fram til 1982 var det frå ferskvatn kjent at fleire artar innan minst 5 glågrønalgegenera kunne danna toksiske stammer. Fleirtalet av forgiftningar skriv seg frå dei tre artane som oftast dannar vassblomst: Microcystis aeroginosa, Anabena flos-aquae og Aphanizomenon flos-aquae.
Sjølv om berre eit stoff hittil har vorte sikkert kjemisk identifisert og toksikologisk undersøkt, er det klarlagt at det er snakk om fleire toksin med ulike farmakologiske angrepspunkt i dyreorganismen. Ut frå verkemåten kan toksina grupperast som neurotoksin og hepatoksin, men litteraturen ber preg av at det meste på området enno er ukjent. Rein neurotoksisk effekt er til no bare omtala frå Nord-Amerika, og angrepsmåten er så spesifikk at dei truleg bare er akutt toksiske. Dei toksina som er best kjende og mest aktuelle i Rogaland, synest å ha både neurotoksisk og hepatoksisk effekt.
Generelt sagt viser toksiske Microcystis aeroginosa-stammer for det meste hepatotoksisk effekt med peptid som aktive stoff.
Anabena flos-aquae og Aphanizomenon flos-aquae gir helst neurotoksisk effekt som skuldast alkoloid. Alaloida verkar på sentralnervesystemet, medan polypeptida synest å ha eit perifert angrepspunkt og størst effekt på levra. Det har til denne tid vore vanleg å omtala giftverknaden frå Microcystis aeroginosa som resultat av eit termostabil cyldisk polypeptid med ei molekylvekt på ca. 2600.
Toksinet har vorte kalla microcystin eller Microcystis FDF (fast death factor) fordi symptoma kan opstå innan 30 min. etter opptak. Nyare litteratur antar at det er tale om ei rekkje peptid av varierande struktur og molekylvekt (600-2800) alt etter kva toksiske stammer det dreier seg om.
Anabena flos-aquae produserer toksinet anatoksin-a som verkar endå raskare enn microcystin, og vert derofr kalla VFDF (very fast death factor). Toksinet er eit alkaloid med kjent oppbyggjing (molekylvekt 165) og verkar postsynaptisk depolariserande.
Aphanizomenon flos-aqaua produserer toksinet afantoksin som truleg er identisk med saxitoksin som er årsak til den paralyserande muslingforgiftninga.
Det ser ut til å vera fleire unntak frå denne generelle inndelinga av toksina. Nokre stammar Anabena og Aphanizomenon synes å produsera hepatoksiske peptid, medan det er rapportert neurotoksindannande Microcystin-stammer. Dei toksina det her er snakk om har vorte kalla anatoksin-c og microcystin-c, og begge synes å vera samansett av to lågmolekylære stoff der det eine er eit peptid og det andre er ukjent, men er årsak til respirasjonstopp og død hos mus. Dette indikerer at det er eit neurotoksin.
Dei nemnde toksina vert så langt ein kjenner til produsert og held seg intracellulært så lenge celleveggen er intakt. Ein av dei mest kjente algetoksinspesialistane (W. W. Carmichael) brukar likevel konsekvent eksotoksin om desse toksina. Dette kan verka ulogisk, men vert truleg gjort for å skilja dei frå ”ekte” endotoksin som er av lipopolysakkaridnatur og som vert produsert av Gr÷ bakteriar. Slike endotoksin av lipopolysakkaridnatur er påviste frå visse blågrønalger i samband med vassbårne utbrot av gastroenterittar hos menneske.
Det fins publikasjonar som hevdar at algetoksin har vist mutagen og teratogen effekt på forsøksdyr. Vidare er det nemnt at pyocyanid, som er eit pigment som algene dannar, kan gi følgjesymptom i form av ikterus og fotodermatitt hos dyr som overlever det akuttte stadiet.
4. Situasjonen i Rogaland
Hydrobiologiske granskningar av vassdrag i Rogaland i 70-åra og starten på 80-åra viste at mange var sterkt eutrofe med regelmessig vassblomst sommarstid. Husdyrforgiftninga i Frøylandsvatnet i 1979 førde til at NIVA saman med miljøavdelinga hos Fylkesmannen starta ei grundig kartleggjing av blågrønalgesituasjonen i fylket. 11982 vart arbeidet konsentret om Orrevassdraget, Figgjovassdraget og Lutsivassdraget. I 1983 gjekk programmet i tillegg ut på å klarleggja den regionale utbreiinga i Rogaland, og å samanlikna situasjonen her med tilhøva internasjonalt.
Det er til no identifisert om lag 20 blågrønalgeartar i planktonprøver frå vatn i Rogaland. Tabell 2 viser dei artane som utvikla vassblomst i 1983 og kven som produserte toksiske stammer. Tabellen viser at 6 av dei 9 artane som gav vassblomst samtidig hadde toksinproduserande stammer. Dei algene som er med i tabellen er og dei artane som har størst utbreiing i dei andre eutrofe vatna som er undersøkt i Rogaland.
Art |
Vassblomst |
Med toksiske stammar |
|---|---|---|
Anabena flos-aquae |
+ |
+ |
A. solitaria |
+ |
÷ |
A. Spiroides |
+ |
+ |
Aphanizomenon flos-aquae |
+ |
+ |
Oscillatoria agardhii |
+ |
+ |
Chroococcus limnetius |
+ |
÷ |
Gomphosphaeria lacustris |
+ |
+ |
G. naegeliana |
+ |
÷ |
Microcystis areuginosa |
+ |
+ |
Ved å samanlikna resultata frå 1982 til 1983 er det registrert ein variasjon frå eine året til det andre. Microcystis var heilt dominerande i Orrevassdraget og delvis i Lutsivatnet i 1982, og dominerte i desse vassdraga også i 1983, men trådforma blågrønalger som til dømes Oscillatoria sp. i Frøylandsvatnet og Anabena flos-aquae i Lutsivatnet var meir talrike enn året før. For heile fylket var dei trådforma blågrønalgene i fleirtal.
I 16 av dei 23 vatna som vart undersøkte i 1983 var særleg Anabena sp. dominerande. Ved eit av vatna, Viksevatnet i Haugesund, omkom 2 kviger sommaren 1983. Her vart for første gong toksiske stammer av Aphanizomenon flos-aquae påvist i Norge og det kan vera grunn til å tru at dette var årsaka til husdyrdøden.
Resultata frå Jærvassdraga har vist at toksiske stammer er i dominans når det kjem ei algeoppblomstring. Dette er ikkje observert i andre område i verda. Dermed får giftfaren på Jæren ein kronisk karakter samanlikna med andre lokalitetar der toksiske stammer synest å opptre meir sporadisk Med andre ord vert husdyra nær Jærvassdraga utsett for ei sterkare og meir kontinuerleg gifteksponering enn det som til no har vore kjent frå litteraturen.
5. Tiltak
Ut frå det ein i dag veit skulle det vera råd å setja i verk tiltak for å hindra husdyrforgiftning frå algetoksin. Å rehabilitera eit vatn som har hatt regelmessig vassblomst, er eit langsiktig mål som til denne tid har vist seg vanskeleg å oppnå.
Det viser seg at faren for forgiftning er størst når det kjem sterk varme og tørke etter ein regnverperiode. Å halda dyra borte frå vasskjelda i slikt ver vil ha ein dobbel effekt fordi grunnlaget for toksinproduksjon er størst samstundes som dyra treng meir å drikke. Sjølv om vassblomst fører til at algene kan leggja seg på vegetasjonen i strandsona, er det gjennom drikking at opptaket av alger er størst.
Fylkesmannen i Rogaland har både i 1982 og 1983 gått ut i pressa med åtvaring mot at menneske og dyr skal ha kontakt med vatn med vassblomst. Følgande råd har vorte gitt:
-Ved vassblomst bør vatnet, ikkje brukast som drikkevatn for menneske eller husdyr.
-Vatnet bør ikkje nyttast til bading.
-Unngå direkte kontakt med blågrønalger. Barn bør ikkje leika i område med vassblomst
6. Sluttkommentar
Kunnskapene om giftige blågrønalger er enno mangelfulle. Nye artar som produserer toksin vil sikkert verta oppdaga. Den biologiske og kjemiske karakteriseringa av toksina må verte betre, og ikkje minst må dei eventuelle kroniske verknadane på menneske og dyr og konsekvensane av blågrønalger i drikkevatn klarleggjast. I mellomtida er det viktig å forebyggja skader både ved å hindra vidare eutrofiering av vassdraga og halda husdyra borte frå eutrofe vatn i tider med vassblomst.
Litteratur
Skulberg O.: Vannblomst med giftige blågrønnalger. – Undersøkelser i Rogaland 1982. NIVA-rapport 0-82087, F-83462, Oslo 1983.
Skulberg O.: Vannblomst med giftige blågrønnalger. – Undersøkelser i Rogaland i 1983. NIVA-rapport 082087, Oslo 1983.
Carmichael W. W. (1982): Chemical and Toxicolical Studies of the Toxic Freshwater Cyanobacteria Micrycystis aeroginosa, Anabena flos-aquae and Aphanizomenon flos-aquae. South African Journal of Science Vol 78, pp 467-372.