Cyanoscreen

Das Forschungsprojekt will das Verständnis zwischen Umweltparametern in Oberflächengewässern und dem Auftreten von gefährlichen Cyanobakterien vertiefen

Cyanotoxine können in praktisch allen Oberflächengewässern der Welt auftreten. In Deutschland werden sie hauptsächlich von verschiedenen Cyanobakterien gebildet und in Gewässern, die reich an Pflanzennährstoffen sind, beobachtet. Zudem lassen sie sich in der Sommerzeit auch in Tiertränken finden. Bei Kontakt oder Aufnahme können sie zu Haut- und Schleimhautreizungen, Ohrenschmerzen, allergischen Reaktionen, Übelkeit und Erbrechen führen. Akute Leberschädigungen durch Cyanotoxine sind für Haus- und Nutztiere sowie wildlebende Tiere, einschließlich Fische und Vögel vielfach beschrieben worden. 

Gesamtziel des Forschungsprojektes Cyanoscreen war, das Verständnis zwischen veränderlichen Umweltparametern in Oberflächengewässern und dem Auftreten von gefährlichen Cyanobakterien-Populationen zu vertiefen. Die hier erprobten Analysemethoden sollen Einzug ins Gewässer-Monitoring finden. 

Dazu nahmen die Forscherinnen über drei Vegetationsperioden lang Proben an drei eutrophen (nährstoffreich) beziehungsweise polytrophen (sehr nährstoffreich) Modell-Oberflächengewässern im Land Brandenburg. Zudem nahmen sie eine Bestandsaufnahme der phytoplanktischen Organismen, der spezifischen Umweltbedingungen und der Toxine vor. Vom Brandenburger Landesamt für Umwelt (LfU) bereitgestellte Messwerte, erhoben im Rahmen der europäischen Wasser-Rahmen-Richtlinie (WRRL), bezogen die Forscherinnen in die Arbeit mit ein. Zur Detektion von Cyanobakterien und -toxinen prüften und bewerteten sie verschiedene Schnellmethoden und ein Microcystins-ADDA ELISA des Herstellers Eurofins Abraxis. Der Einfluss von Nährstoffen und Strahlung auf das Phytoplanktonwachstum und die Toxinbildung wurde durch Laborkultivierungen von Phytoplankton aus den Gewässern und eines Microcystis aeruginosa-Stammes untersucht. Außerdem wurde die Eignung des Toxin-ELISA für die Kontrolle der Toxinakkumulation in Fischen als Teil der Nahrungskette geprüft.  

Ergebnisse

Mit den projektgemäß ausgewählten Analyse-Methoden ließen sich das cyanobakteriumspezifische Phycocyanin (PC)und die Toxine Microystin-LR und Nodularin untersuchen. Für alle drei beprobten Seen wiesen die Wissenschaftlerinnen nach, dass in den Jahren 2018 bis 2020 Cyanobakterienwachstum und Toxinbildung stattfanden, allerdings in Varianz und zeitlichem Verlauf stark See-spezifisch und unabhängig von der Nährstofffracht. Die Phosphat-, Nitrat- und PC-Konzentrationen nahmen bis zum Jahr 2020 bei zwei Seen ab, nur im ökologisch bestbewerteten, also dem am wenigsten mit dem Problemnährstoff Phosphor belasteten Sacrower See, nahmen die Konzentrationen auf niedrigem Niveau zu. Bei allen Seen wurde vom Jahr 2019 zum Jahr 2020 eine Abnahme der absoluten Fluoreszenz, aber eine wachsende Dominanz der PC-Fluoreszenz gegenüber der Chlorophyll-Fluoreszenz und eine Zunahme der Toxinkonzentrationen gemessen. Es gab keine eindeutigen Korrelationen zwischen Nährstoffen beziehungsweise optischer Dichte zu Cyanobakterien-Abundanz und PC sowie zwischen PC zu Toxinen. Daraus ergibt sich, dass die mit Schnellmethoden messbaren Chlorophyll- und Phycocyaninkonzentrationen keine verlässlichen Aussagen zu den Toxinen erlauben. Die Analyse der tatsächlichen Toxinkonzentrationen bleibt im Verdachtsfall und zum Toxin-Monitoring notwendig. Für Trendabschätzungen, Prognosen oder Modelle sind längerfristige Untersuchungen der Toxinkonzentrationen und -bildner sowie anderer wasser-chemischer Parameter unerlässlich.

PROJEKTLAUFZEIT:

2018-2020

PROJEKTFÖRDERUNG:

Ministerium für Landwirtschaft, Umwelt und Klimaschutz Brandenburg Senatsverwaltung für Bildung, Jugend und Familie Berlin

FÖRDERKENNZEICHEN:

entfällt

PROJEKTLEITUNG:

Dipl.-agr.Ing. Regina Storandt

KOOPERATIONSPARTNER:

Landesamt für Umwelt Brandenburg (Datenbereitstellung)