Wie Mikroplastik Nahrungsnetze entert

Schadet Mikroplastik den kleinen Organismen, die für Ökosysteme so wichtig sind? Eine Teilantwort lautet: Sein Vorhandensein beeinflusst ihre Nahrungsaufnahme, ihre Fortpflanzungsfähigkeit – und Mikroplastik kann von einem Nahrungsnetz ins nächste wandern.

Dass Plastikmüll in der Umwelt ökologische Kreisläufe beeinflusst, wissen wir schon lange. Bilder von Meeresvögeln, die verendet am Strand liegen, weil sie sich in Netzen verfangen oder zu viele Plastikteile gefressen haben, sind traurige Momentaufnahmen dessen, was er anrichten kann.

Die Verbreitung von Mikroplastik lässt sich nicht nur im Meer, sondern auch in vielen Binnengewässern nachweisen. Wichtige und bisher wenig untersuchte Bereiche sind Talsperren und Stauhaltungen. Da sich Mikroplastik dort auf dem Gewässergrund ablagern kann, stellen diese Gewässersysteme mögliche Senken für Mikroplastik dar. Das Projekt MikroPlaTaS, eines der Vorhaben im Forschungsverbund “Plastik in der Umwelt”, untersucht das Vorkommen von Mikroplastik in diesen strömungsberuhigten Gewässerbereichen. Die Wissenschaftler*innen analysieren dabei auch, wie sich Biofilme auf Plastik bilden und warum sich diese bewachsenen Partikel am Boden ablagern. Biofilme entstehen dort, wo Wasser mit Mikroorganismen wie Bakterien oder Algen in Kontakt kommt. Diese Schleimschichten bilden sich auf verschiedensten Oberflächen und sind auch eine wichtige Nahrungsgrundlage für unterschiedliche Wasserlebewesen, etwa Schnecken oder Fadenwürmer. Welche Auswirkungen die Beimischung von Mikroplastik in Biofilmen auf diese Organismen hat, analysieren die Forschenden ebenfalls. Last but not least untersuchen sie, welche Wechselwirkungen zwischen den Nahrungsnetzen und dem Ökosystem bestehen, werfen also einen Blick aufs große Ganze.

Insgesamt sechs Talsperren und Stauhaltungen in Ost- und Westdeutschland haben die Wissenschaftler*innen für ihre Untersuchungen beprobt. Dabei fanden sie vor allem Polyethylen (PE) und Polypropylen (PP) sowie etwas Polystyrol (PS), weitere Polymere spielten kaum eine Rolle. Die Polymermuster an den unterschiedlichen Probennahmestellen waren dabei ähnlich. PE und PP bildeten vor allem die größeren Fraktionen, die kleineren Partikel waren meist Polystyrole. Die meisten Plastikpartikel verbinden sich nach einer gewissen Zeit mit natürlichen Sinkstoffen und sinken zu Boden; je kleiner, umso stärker und schneller ist diese Aggregation. Verschiedene biogeochemische Prozesse führen am Ende dazu, dass Mikroplastik dauerhaft in den Sedimenten gebunden wird. Was dies langfristig für die Ökosysteme bedeutet, ist noch offen.

Mikroplastik, das auf den Boden von Talsperren absinkt, wird automatisch zur „Beimischung“ der natürlichen Nahrungsgrundlage verschiedener kleinerer Organismen wie Fadenwürmer, Flohkrebse oder Rädertierchen. Wie wirkt das Mikroplastik im Futter, ist es schädlich für die Tierchen? Das MikroPlaTaS-Team fand zum einen heraus, dass die Oberfläche der Partikel – unabhängig vom verwendeten Material oder der Größe – bestimmt, ob sie toxisch auf die Organismen wirken. Dabei konnten die Wissenschaftler*innen aufklären, dass durch das Mikroplastik weder oxidativer Stress ausgelöst wird, noch herauslösendes Styrol (Leaching) für die Wirkung verantwortlich gemacht werden kann.

Direkt giftig ist Mikroplastik also nicht, wenn es aufgenommen wird. Allerdings sinkt die Futterverfügbarkeit, wenn sich darin Mikroplastikpartikel finden: Werden mit der Nahrung solche Teilchen gefressen, ist die Nahrungsaufnahme der Tiere geringer, und sie sind nicht in der Lage, so viele Mikroorganismen zu fressen, wie für ihren Energiehaushalt nötig wäre. Die gestörte Nahrungsaufnahme hat wiederum auch Auswirkungen auf die Reproduktionsleistung der Organismen, da sich diese in geringerem Umfang vermehren können. Daraus wird deutlich, dass die Mikroplastikpartikel keine direkte Wirkung auf die Organismen erzielen, sondern durch die Störung der Futterverfügbarkeit eher indirekt wirken. In Langzeitexperimenten konnten die Wissenschaftler*innen auch bei geringeren Mikroplastikkonzentrationen Effekte auf die Reproduktionsfähigkeit von Rädertierchen und Nematoden feststellen als unter kurzzeitiger Beobachtung.

Auf die Nahrungsqualität von Biofilmen wirkt sich Mikroplastik ebenfalls indirekt aus: Die Wissenschaftler*innen haben Biofilme auf verschiedenen Polymertypen – PE, PS, PET sowie Glas – wachsen und von Schnecken abgrasen lassen. Bei schlechteren saisonalen Lichtverhältnissen wachsen die Algen in den Biofilmen auf PE und PET weniger und sind somit eine schlechtere Nahrung für die Schnecken, die sich in der Folge auch in geringerem Umfang reproduzieren.

Ein Blick auf die Nahrungsnetze in Süßgewässern zeigt, dass Kleinstorganismen wie Fadenwürmer, Zuckmückenlarven und Ruderfußkrebse wichtige Beute für Fische sind: Diese Organismen nehmen dadurch verschiedenste Mikroplastikpartikel auf, wie das MikroPlaTaS-Team zeigen konnte. So gelangt das aufgenommene Mikroplastik über die Nahrungskette in höhere Trophiestufen des aquatischen Nahrungsnetzes. Ausgewachsene Zuckmücken dienen Vögeln als Nahrung, womit Mikroplastik auch in terrestrische Nahrungsnetze gelangt.

Was dann mit dem Mikroplastik in den Nahrungsketten passiert, ist noch nicht geklärt. So wurde im Projekt nicht untersucht, ob Mikroplastik von den untersuchten Organismen vollständig verdaut bzw. abgebaut oder – was am wahrscheinlichsten ist – einfach wieder ausgeschieden wird; unter welchen Bedingungen ein Abbau unter Umständen möglich wäre, bleibt also offen. Bekannt sind bestimmte Flohkrebsarten in mariner Umgebung dafür, Plastikteilchen durch den Verdauungsvorgang zu zerschreddern. Auch die in den verschiedenen Bereichen von Gewässern vorhandenen Enzyme und Mikroorganismen könnten unter Umständen dazu beitragen, dass Mikroplastik angegriffen oder abgebaut wird.

Foto: Quinten de Graaf/Unsplash

Text von Wiebke Peters