Ökologische Folgen
Welche Auswirkungen hat Plastik auf einzelne Tier- und Pflanzenarten?
Wirbellose Filtrierer
Einige Muschelarten sind wichtige Habitatsbildner und Ökosystem-Ingenieure. Sind sie bedroht, hat das unter Umständen weitreichende Konsequenzen. So stabilisieren Muschelbänke Sedimente und klären das Wasser.
Forschungsergebnisse zeigen, dass die Filterapparate der Miesmuscheln (Mytilidae) durch Plastikpartikel verstopfen können, wenn sie in großen Mengen auftreten. Bei Kontakt mit Mikroplastik bilden die Tiere zudem unablässig Schleim, um die Kiemen zu säubern und das Plastik auszuwaschen. Das kostet wertvolle Energie, die dann für andere Prozesse wie Wachstum und Fortpflanzung fehlt. Wenn dann eventuell noch der Reproduktionserfolg sinkt, wie dies für Austern schon gezeigt wurde, oder die Mortalität unter den Muscheln selbst bei geringen Plastik-Konzentrationen steigt – wie es eine Studie des GEOMAR für die Asiatische Grünlippmuschel (Perna viridis) nachweist – dann können die Bestände zurückgehen. Forschungsergebnisse des AWIs weisen zudem auf Entzündungsreaktionen infolge von Mikroplastikaufnahme bei Muscheln hin. Diese könnten die natürliche Immunabwehr schwächen und die Muschelbänke weiter destabilisieren. Blockaden des Verdauungstrakts sowie innere Verletzungen, Pseudosättigung bzw. die Aufnahme von anhaftenden Schadstoffen über das Plastik sind weitere Folgen des Verzehrs von (Mikro-) Plastik. Bei immer mehr Arten konnte inzwischen auch die Translokation, d.h. der Übergang vom Plastik aus dem Verdauungstrakt ins Gefäßsystem, Gewebe oder Organe, nachgewiesen werden. (Foto: imago/blickwinkel)
Sedimentfresser
Das Wattenmeer der Nordsee beherbergt einen weithin bekannten Sedimentfresser, den Wattwurm (Arenicola marina). Da Wattwürmer auf dem Speiseplan zahlreicher anderer Tiere wie Krebse, Fische oder Vögel stehen, kann das Plastik über sie in die Nahrungskette gelangen. Diese Organismen haben daher – ähnlich wie Muscheln – eine Brückenfunktion, die das Plastik bis in höhere trophische Ebenen befördert. Pro Stunde frisst ein Wattwurm circa ein bis zwei Milliliter Sediment, um ihm die verdaulichen Bestandteile wie Tier- und Pflanzenreste zu entziehen. Einen Unterschied zwischen Sand und Mikroplastik macht er dabei nicht. Folge für die Wattwürmer ist eine verringerte Nahrungsaufnahme. Von der Oberfläche der Plastikkörnchen können Chemikalien wie Kohlenwasserstoffe und Flammschutzmittel in den Darm gelangen.
Grundsätzlich hat Mikroplastik das Potential, Wattwürmer zu schädigen. Eventuell könnte das Plastik auch innere Verletzungen hervorrufen oder – wenn es sehr klein ist – ins Gewebe übergehen und dort zu Entzündungen führen. Dies kostet dann wieder Energie, die den Tieren nicht für Wachstum und Fortpflanzung zur Verfügung steht. So können die Effekte bis zur Populationsebene spürbar sein. Es gibt allerdings noch keine Hinweise, dass Wattwürmer in größerem Maßstab Mikroplastik anreichern. Plastikpartikel scheiden Wattwürmer fast unverändert wieder aus. Daher nehmen die Räuber nur das Plastik auf, welches sich im Moment des Fressens im Darm der Beutetiere befindet.
Wenn hohe Mengen größeren Plastikmülls den Meeresboden bedecken, führt dies zu Sauerstoffarmut im Boden, was die Lebensbedingungen sowohl für Wattwürmer als auch für andere Wirbellose im Meeresboden entscheidend verändern könnte. Das könnte auch den Abbau organischen Materials behindern. (Foto: Manfred Ruchszio/imago)
Krustentiere (Crustacae)
Wie andere Lebewesen auch, nehmen Krebstiere Mikroplastik in die Kiemenhöhle und in den Magen-Darmtrakt auf. Einige Arten zerkleinern Plastik. Die hummerähnliche Languste Nephrops norvegicus nimmt beispielsweise Mikroplastikfasern auf, welche vom Abrieb von Netzen der (Nephrops-) Fischerei stammen. Untersuchungen in Schottland (Clyde Sea) haben gezeigt, dass 83 % der untersuchten Tiere Fasern in ihren Mägen hatten. Diese können nur unzureichend ausgeschieden werden, was zu einer verringerten Nahrungsaufnahme, Körpergewicht, Stoffwechseltätigkeit und dem Abbau gespeicherter Fettreserven führen würde. Dies könnte sich auf den Bestand dieser wichtigen europäischen Fischerei-Ressource auswirken.
Krustentiere verstricken sich auch im Plastikmüll am Meeresboden und sterben in der Folge durch Stress, an den Verletzungen oder verhungern. Bestimmte im offenen Meer lebende Arten werden oft auf treibendem Müll gefunden wie z.B. die Rankenfußkrebse Lepas anatifera oder Idotea. Einige Arten zeigen sogar bereits spezifische Anpassungen im Körperbau, um kompakter zu sein und dadurch besser in der Lage, sich am Treibgut festzuhalten. (Foto: imago/blickwinkel)
Fische
Auch Fische nehmen Plastik auf. Eine Hochrechnung aus Forschungen im Pazifik schätzt, dass die dortigen Fische des Mesopelagials, d.h. in 200–1000 Metern Tiefe, circa 24.000 Tonnen pro Jahr aufnehmen. Auch in Europa wurde bereits Plastik in den Mägen vieler (Speise-) Fischarten gefunden.
Kürzlich wurde Mikroplastik sogar in der Leber von Sardellen nachgewiesen, einem Fisch der in manchen Ländern mitsamt seiner Innereien verzehrt wird. In Laborexperimenten mit Doraden führte der Verzehr von Mikroplastik zu Veränderungen in der Expression verschiedener Gene, was zu physiologischen Veränderungen führen kann. Bei juvenilen Strandgrundeln bedingte der Verzehr von Mikroplastik eine Abnahme in der Jagdaktivität und die Hemmung eines wichtigen Enzyms (AChE). Diese Beispiele legen nahe, dass es eine große Dunkelziffer unbekannter Effekte von Mikroplastik auf Fische gibt, welche die Bestände zusätzlich zur Überfischung beeinträchtigen könnten. Fische, die durch Plastikmüll in ihrer Bewegungsfreiheit eingeschränkt sind, überleben in Regel nicht lange, da sie Opfer von Räubern werden.(Collard et al. 2017, Espinosa et al. 2017, Fonte et al. 2016). (Foto: imago/OceanPhoto)
Korallen
Korallenriffe sind für viele Arten im Meer ein wichtiges Habitat. Da beispielsweise Müll in Buchten oder Küstennähe in großen Dichten auftritt, sind Korallen einer besonderen Gefährdung ausgesetzt. Korallen leben in Symbiose mit kleinsten Algen, die zur Ernährung der Koralle Nährstoffe beisteuern. Dafür benötigen sie Licht, das ihnen durch treibendes Plastik genommen wird. Auch die Aufnahme von schwebenden Nahrungspartikeln wird so behindert. Oftmals verfangen sich verloren gegangene Fischernetze in strukturell komplexen Organismen wie Schwämmen und fächerförmigen Gorgonien. In der Folge brechen von diesen Teile ab und Infektionen treten auf. Das kann zum Absterben der betroffenen Kolonien führen.
Durch den Müll können sich auch Korallenkrankheiten verbreiten. Ein Beispiel ist das Pathogen Halofolliculina, ein Wimpertierchen, welches die ‘Skeletal Eroding Band’-Krankheit’ verursacht. Stirbt die Koralle aufgrund der Krankheit ab, findet das Pathogen über den an der Koralle haftenden Müll neue Ausbreitungswege. (Foto: imago/McPhoto)
Mangroven
Die Setzlinge der Mangroven müssen in der Gezeitenzone unter schwierigen Bedingungen heranwachsen. Ständige Bewegungen des Wassers, wassergesättigte, sauerstoffarme Böden und hohe Salzgehalte machen die Ansiedlung von Mangroven zu einer großen Herausforderung. Kommt zum “normalen” Stress Lichtmangel hinzu, weil die Mangrovensetzlinge unter Müll begraben werden, schwächt das die Pflanzen entscheidend. Zudem können die empfindlichen Setzlinge etwa durch im Wasser treibende Plastiktüten aus dem Boden gerissen werden. Mangroven siedeln dort wo andere Pflanzen nicht konkurrenzfähig sind und stellen einen wertvollen Schutzraum für den Fischnachwuchs dar, sie haben auch für den Menschen eine große Bedeutung im Küstenschutz. (Foto: imago/OceanPhoto)
Seevögel
Circa 90 Prozent aller Seevögel sind nach heutigen Schätzungen wahrscheinlich bereits von Plastikmüll im Meer betroffen, bis zu einer Million Seevögel sterben pro Jahr an den Folgen dieses Kontakts (UNEP 2006). Die Gruppe der Seevögel scheint besonders gefährdet, weil sie sich von dem Geruch (Dimethylsulfid) der dem Plastik anhaftenden Algen anlocken lassen.
Nicht nur der Geruch der Nahrung, auch die Art der Nahrungsaufnahme entscheidet über die Gefährdung. Insbesondere Vogelarten, die im Sturzflug ins Wasser tauchen, um Beute zu fangen, laufen Gefahr, Plastik aufzunehmen oder sich in treibenden Netzen zu verfangen. Vogelarten, die ihre Nahrung an der Wasseroberfläche und durch “dipping” suchen, sind generell verwundbarer. Allesfresser laufen größere Gefahr versehentlich Plastik aufzunehmen als Spezialisten. Sie müssen ihre Nahrung nicht so sorgfältig auswählen, was sich in diesem Fall als nachteilig erweist. Folgen sind unter anderem Blockaden im Verdauungstrakt und Entzündungen. Plastik im Magen unterdrückt das Hungergefühl der Tiere und fördert Unterernährung. Hinzu kommen aber auch Besonderheiten des Verdauungstrakts. Manche Vögel scheiden den Plastikmüll schnell wieder aus, andere behalten ihn tage- und wochenlang im Körper.
Im Magen von Eissturmvögeln fanden Wissenschaftler beispielsweise Unmengen an Unrat und vieles davon Plastik. Eissturmvögel gehören zur gefährdeten Vogelordnung der Röhrennasen (Procellariiformes). Diese Hochseevögel haben zwei Mägen, wobei ein Magen das Plastik zurückhält. Da Eissturmvögel weit verbreitet sind und ihr gesamtes Leben auf See verbringen, werden sie zum Monitoring der Plastikverschmutzung der Meeres herangezogen.
Es gibt gesicherte Beweise, dass Jungvögel (z.B. Albatrosse, Eissturmvögel, Möwen) prozentual wesentlich mehr Plastik verzehren als ältere Vögel. Da Plastik häufig als Nistmaterial verwendet wird, können sich Jungtiere darin verstricken und strangulieren. (Foto: imago/blickwinkel)
Arten des Süß- und Brackwassers
Salzflöhe (Artemien) bewohnen Salzseen, Wasserflöhe (Daphnien) leben in stehenden Gewässern. Beide Arten verbindet eine filtrierende Ernährungsweise, bei der im Wasser schwebende Partikel als Nahrung aufgenommen werden. In Laborexperimenten konnte nachgewiesen werden, dass diese Tiere Mikroplastikpartikel aufnehmen. Diese sind im Darm der Tiere nachweisbar. Die Überlebensfähigkeit der Tiere in Kurzzeittests war dadurch nicht verändert. Es wird jedoch vermutet, dass sich die Aufnahme von Mikroplastik ebenso wie bei Meerestieren auf die Energiebilanz und damit langfristig auch auf die Überlebens- und Fortpflanzungsfähigkeit auswirkt. (Foto: imago/blickwinkel)
Systematisch untersuchen Forscher vor allem: Welche Folgen hat die Verstrickung von Lebewesen in Müll? Wie läuft die Besiedlung von Müll ab und welche Konsequenzen hat diese? In welchen Mengen und mit welchen Folgen wird Plastik verzehrt? Die Interaktionen zwischen Lebewesen, Organismen und Plastikmüll sind sehr vielfältig. Zahlreiche Vogel- und Haiarten testen Plastik auf Verzehrbarkeit. Manche Arten verwechseln Nahrung und Plastik und das Plastik gelangt unbeabsichtigt in ihre Mägen. Forschungen zeigen, dass im Meer treibender Müll den Geruch von Algen annimmt. Dieser Geruch animiert Seevögel zum Verzehr. Auch Fische, Meeressäuger, Schildkröten und Wirbellose nehmen Plastik auf. Mechanisch und enzymatisch kann es in den Mägen in kleinere Fragmente zerteilt werden. Einige Tiere wie Asseln oder die Große Strandschnecke haben Filter in ihren Verdauungsapparaten und scheiden Plastik zum Teil wieder aus.
Ein mikro- oder makrobieller Aufwuchs verändert die Eigenschaften des Plastikmülls, er wird schwerer. Durch das veränderte Gewicht kann Plastik irgendwann zu Boden sinken, wo es die Sauerstoff- und Nahrungszufuhr zu den Sedimenten verringert. Dies könnte zu Änderungen in der Biodiversität der vielen Sedimentbewohner führen. Es passiert auch, dass sich Lebewesen dauerhaft mit einem Teil ihres Körpers im Müll verfangen. Durch den Aufwuchs werden sie allmählich in ihrer Schwimmfähigkeit beeinträchtigt. Aufwuchs hat aber auch positive Folgen. Besiedeln beispielsweise Algen verloren gegangene Fischernetze, werden diese für andere Lebewesen optisch wieder besser wahrnehmbar. Darüber hinaus gibt es Fischarten, die ganz aktiv im marinen Müll Schutz suchen. Dies zieht wiederum Beutetiere an, die Gefahr laufen, selbst Opfer der Abfälle zu werden.
Wie viele Individuen einer Population tatsächlich vom Plastikmüll betroffen sind, ist schwer zu beziffern. Es gibt punktuelle Untersuchungen an manchen großen Meeressäugern wie dem Atlantischen Nordkaper (Eubalaena glacialis), einem bis zu 18 Meter großen Glattwal. 626 Individuen dieser Art wurde mit Hilfe von Unterwasser-Fotos über die Jahre identifiziert. Am Körper von 83 Prozent aller Nordkaper waren Spuren der Verstrickung in Netzen zu erkennen. Im Schnitt zeigte ein Viertel aller Tiere jedes Jahr neue Narben.
Während viele Arten im Meer mobil sind oder mit der Strömung passiv verfrachtet werden, können vor allem festsitzende Organismen, so z.B. Korallen sowie Seegras oder Mangrovensetzlinge schlichtweg vom Müll begraben werden („Smothering“). Kleine Mangrovenpflanzen kämpfen generell mit harschen Bedingungen in der Gezeitenzone. Zusätzliche Belastungen, wie Lichtmangel durch den angeschwemmten Müll, bedrohen das Wachstum dieser für das Ökosystem wichtigen, strukturbildenden Arten.
Für 2249 (Stand September 2019) ist bisher wissenschaftlich nachgewiesen, dass sie vom Müll im Meer betroffen sind. Plastik macht einen großen Teil des gefundenen Mülls aus: 73 Prozent sind es laut der Litterbase des Alfred-Wegener-Instituts, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung. Die Auswirkungen des Plastiks auf einen Organismus hängen unter anderem von der Fresstechnik der Tiere, der inneren Anatomie sowie dem Lebensraum ab. Bei den physischen Effekten steht die Forschung noch relativ am Anfang. Ziel der Biologen und Ökotoxikologen ist es unter anderem, eine Gefährdungsmatrix für den Organismus der Lebewesen zu entwickeln. Mehr zu den ökologischen Folgen im Themenspezial-Beitrag: „Hinweise auf Mikroplastik in Speisefischen und Meeresfrüchten?“
Forscher der Universität Newcastle haben an sechs der tiefsten Stellen in den Ozeanen 90 Organismen eingesammelt. In fast allen konnten Kunststoffpartikel nachgewiesen werden, selbst in Proben vom tiefsten Punkt der Erde, dem 11.000 Meter tiefen Challengertief im pazifischen Ozean. Sie schließen daraus, dass es mit hoher Wahrscheinlichkeit kein marines Ökosystem mehr auf der Erde gibt, das nicht von Plastikmüll betroffen ist.
Beitrag aktualisiert am 13. Dezember 2017
Das Forschungs- und Trainingsprogramm GAME (Globaler Ansatz durch Modulare Experimente) des GEOMAR vernetzt junge Meereswissenschaftler weltweit. Im Programm führen sie identische Experimente in den verschiedenen Ländern durch. Bisher kooperiert GAME mit 35 Meeresforschungsinstituten auf fünf Kontinenten in 26 Ländern. Wissenschaftlicher Koordinator ist Dr. Mark Lenz. Im Jahr 2016 beispielsweise untersuchten die jungen Forscher wie Mikroplastik (1-50 µm) in Verbindung mit hohen Temperaturen, filtrierende Organismen wie Austern oder Muscheln beeinflusst. GAME hat sich im Rahmen von drei Projekten mit den Auswirkungen von Mikroplastik auf marine Benthosorganismen wie Muscheln und Würmern beschäftigt. Diese Tiere stehen an der Basis von Nahrungsnetzen und erfüllen wichtige Ökosystemfunktionen. Aus dem Wissen um die möglichen Folgen lässt sich dann auch ableiten, inwieweit marines Mikroplastik als Umweltproblem Monitoring- und Managementmaßnahmen erfordert.
Quellen
- Knowlton, A. R., Hamilton, P. K., Marx, M. K., Pettis, H. M. & Kraus, S. D. (2012). Monitoring North Atlantic right whale Eubalaena glacialis entanglement rates: a 30 year retrospective. Marine Ecology Progress Series, 466, 293-302. doi:10.3354/meps09923
- Rist, S., Assidqi, K., Zamani, N., Appel, D., Perschke, M., Huhn, M. & Lenz, M. (2016). Suspended micro-sized PVC particles impair the performance and decrease survival in the Asian green mussel Perna viridis. Marine Pollution Bulletin, 111(1-2), 213-220. doi:10.1016/j.marpolbul.2016.07.006
- Savoca M. S., Slager, C. J. (2017). Odours from marine plastic debris induce food search behaviours in a forage fish. Proceedings of the Royal Society B, 284(1860):20171000. doi:10.1098/rspb.2017.1000
- Savoca M. S., Wohlfeil, M. E., Ebeler, S. E. & Nevitt, G. A. (2016). Marine plastic debris emits a keystone infochemical for olfactory foraging seabirds. Vol. 2, no. 11. Science Advances, 2(11):e1600395. doi:10.1126/sciadv.1600395
Weiterführende Informationen
Mikroplastik könnte an der Basis der Nahrungskette ansetzen: Wie gut sind die Nachweismethoden und wie relevant die ökologischen Folgen für Tiere und Pflanzen?
Interview mit Dr. Mark Lenz zu den ökologischen Folgen.