Fytoplankton: van stikstof naar gifstof

Net als planten zet fytoplankton, waaronder algen en cyanobacteriën, stoffen als kooldioxide, fosfaat en stikstof met behulp van zonlicht om in belangrijke voedingstoffen als koolhydraten, vetten en eiwitten. Hierdoor is fytoplankton een belangrijke voedingsbron voor allerlei diertjes in het water. Denk aan watervlooien en roeipootkreeftjes, die worden gegeten door vissen, en die op hun beurt weer prooi zijn voor hogere roofdieren zoals zeehonden, roofvogels en niet te vergeten: de mens.

Fytoplankton staan dus aan de basis van de voedselpiramide in zoet en zout water. En dat niet alleen: ze produceren net als planten zuurstof. Fytoplankton is zelfs goed voor de helft van alle zuurstof die op aarde wordt geproduceerd. Echter kan fytoplankton ook gevaarlijk zijn: denk aan het schuim dat medeverantwoordelijk was voor het ongeluk met de surfers in Scheveningen of giftige blauwalg in zoetwatermeren. En hoe meer stikstof, hoe meer fytoplankton en dus hoe groter het risico.

Stikstof is de beperkende factor

Fytoplankton groeit erg goed op veel fosfaat en stikstof. Beide stoffen komen in het water terecht doordat bijvoorbeeld meststoffen van landbouwgrond afspoelen of via rioolzuiveringsinstallaties. Daarnaast slaat stikstof uit de lucht neer, als stikstofoxiden en ammoniak. Hoe hard fytoplankton groeit, hangt daarnaast ook af van de aanwezigheid van andere voedingsstoffen. Maar stikstof is vaak de beperkende factor, dus fytoplankton zal beter gaan groeien als er stikstof wordt toegevoegd.

In het voorjaar en de zomer verbruikt fytoplankton veel voedingsstoffen voor zijn groei, waaronder stikstof. Daardoor kan de concentratie stikstof in het water in de zomer dalen, helemaal als er ook nog veel stikstof uit het water vervluchtigt doordat bacteriën nitraat omzetten in stikstofgas.

Maar als er veel stikstof in het water terechtkomt, is stikstof niet langer beperkend en zorgt hij voor vermesting of eutrofiëring en daarmee voor algenbloei. Er ontstaat een grote dichtheid van fytoplankton in het water. Deze bloei heeft allerlei effecten op de ecologie in zoet, brak en zout water. Met meer fytoplankton wordt het water bijvoorbeeld heel troebel, waardoor minder licht beschikbaar is voor onderwaterplanten. Die kunnen daardoor niet meer goed groeien. Daarnaast zakt het fytoplankton naar de bodem, waar het zelf zuurstof verbruikt. Of dode algen worden afgebroken door bodembacteriën die zuurstof verbruiken. Op die manier neemt de hoeveelheid zuurstof in het water sterk af, waardoor bodemdieren en vissen er niet meer goed kunnen leven. Daarnaast zorgt weinig zuurstof in de bodem voor het vrijkomen van fosfaten, wat de algenbloei weer versterkt.

Schuimalgen komen ieder voorjaar in grote hoeveelheden voor in de Nederlandse kustwateren. © Dirk Jan Gjeltema

Schuim door fytoplankton

Het recente overlijden van vijf surfers voor de kust van Scheveningen is mogelijk mede veroorzaakt door algenbloei, in combinatie met wind en golfslag. De schuimalgen of bruine slijmalgen (Phaeocystis globosa) komen ieder voorjaar in grote hoeveelheden voor in de Nederlandse kustwateren. Meststoffen die worden aangevoerd vanuit de rivieren versterken hun groei. De schuimalgen nemen stikstof daaruit op en zetten die om in eiwitten en verdere groei. Als ze massaal afsterven, komen de eiwitten vrij in het water en kloppen de golven de eiwitten op tot schuim – dit keer mogelijk met een tot nog toe ongekend tragisch gevolg.

Gifstoffen

Fytoplankton kan niet alleen troebel water, zuurstofloosheid of schuim veroorzaken, het kan ook stoffen maken die giftig zijn voor mens en dier. In zoetwatermeren zijn dit cyanobacteriën (blauwalgen), in de zoute kustwateren zijn dat vaak dinoflagellaten. Elk individu bevat een beetje gifstof. Met veel giftig fytoplankton in het water is de kans op gevaarlijke hoeveelheden gifstoffen echter groot. Daarbij kunnen cyanobacteriën drijven, waardoor ze een dun gevaarlijk laagje op het water veroorzaken, terwijl dinoflagellaten worden gegeten door schelpdieren die daardoor op hun beurt giftig worden. De gifstoffen van dit fytoplankton bestaan deels ook nog eens uit stikstof. Dus, veel stikstof in het water zorgt niet allen voor meer fytoplankton, maar mogelijk ook voor meer gifstoffen. Dat is slecht nieuws voor ons, omdat dit juist in de zomer gebeurt wanneer we graag zwemmen in onze meren.