In „Bio-Sand“ wird Plastik eingebaut

Mehr als nur winzige Kieselsteine ​​– Strandsand kann größtenteils aus den Kalksteinschalen mikroskopisch kleiner Meereslebewesen bestehen. Wie eine Studie nun gezeigt hat, kann dieser „biologische Sand“ offenbar Nanoplastik enthalten: Forscher haben gezeigt, wie sogenannte Foraminiferen die Partikel in ihre sedimentbildenden Schalen einbauen. Welche Bedeutung dies für wichtige Baustofflieferanten an vielen Küsten der Welt hat, muss laut Wissenschaftlern noch genauer geklärt werden.

Die hässliche Signatur der Zivilisation ist vielerorts nicht zu übersehen: Müll liegt herum oder plätschert an den Ufern. Plastik ist besonders problematisch, weil es nicht biologisch abbaubar ist. Stattdessen zerfallen die Teile einfach in immer kleinere Teile, bis sie als Mikroplastik und schließlich als Nanoplastik mit Größen unter einem Mikrometer bezeichnet werden. Das mindert das Problem nicht – im Gegenteil: Studien zeigen, dass die Umwelt voll von diesen winzigen Partikeln ist und sie von vielen verschiedenen Lebewesen aufgenommen werden. Im Körper von Organismen können sie dann problematische Wirkungen hervorrufen. Die genaue Bedeutung der wachsenden Belastung durch Mikro- und Nanoplastik bleibt jedoch unklar. Bei der Untersuchung dieser Frage erscheinen Informationen darüber, wie sich Partikel auf ökologisch besonders wichtige Lebewesen auswirken könnten, besonders wichtig.

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Wichtige Kleinigkeiten im Blick

Forscher um Marlene Jopien vom Leibniz-Zentrum für Marine Tropenforschung in Bremen fokussieren sich nun auf sogenannte Foraminiferen. Das sind Einzeller, die zum Teil bis zu mehrere Millimeter große Kalkschalen mit Kammern bilden, die an winzige Muscheln oder Schnecken erinnern. Sie kommen auf der ganzen Welt vor, aber hauptsächlich in warmen, flachen Küstengebieten. Dort tragen sie mit ihren Muscheln maßgeblich zur Sandbildung bei, die sich an den Stränden und am Meeresboden absetzt. Sie sind daher von großer Bedeutung für die Küstenstabilität. Jopien und ihre Kollegen haben sich nun frühere Hinweise genauer angesehen, dass Foraminiferen Plastikpartikel aufgenommen haben.

„Diese Organismen ernähren sich unter anderem von Mikroalgen oder Partikeln organischen Materials, die sie auf dem Meeresboden finden. „Mikro- und Nanoplastikpartikel sind ähnlich groß und können leicht mit potenziellem Futter verwechselt werden“, erklärt Jopien. Um die relevanten Prozesse zu untersuchen, führten die Wissenschaftler Experimente mit Foraminiferen aus der Amphistegina-Gruppe durch, die bis zu etwa einem Millimeter groß sind. In Meerwasserbecken setzten sie die winzigen Lebewesen Polystyrol-Nanopartikeln in einer Konzentration aus, die unter heutigen Umweltbedingungen vorkommen könnte. Anschließend untersuchten sie mithilfe der Fluoreszenzmikroskopie, inwieweit sie die Partikel aufgenommen und in ihre Kalksteinhülle eingebaut hatten.

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Gefressen und in das Kalkskelett integriert

Wie die Forscher berichten, fanden sie in den meisten Foraminiferen große Mengen gelb fluoreszierender Nanoplastikpartikel. „Wenn die Plastikpartikel klein genug sind, nehmen die Foraminiferen sie als Nahrung auf“, sagt Seniorautorin Marlin Stuhr vom Leibniz-Zentrum für Marine Tropenforschung. Obwohl einige der Protozoen das Plastik nach Fütterungsversuchen ablehnten, behielt etwa die Hälfte der Foraminiferen die Plastikladung bei. Nach acht Wochen zeigte die rasterelektronenmikroskopische Untersuchung, dass viele der Einzeller die Plastikpartikel bereits mit einer Kalkschicht überzogen hatten. Mit anderen Worten: Die Partikel werden in die Kalksteinhülle integriert. Die Inkorporation schien auch mit der Bildung neuer Kammern innerhalb der Strukturen verbunden zu sein, schrieben die Forscher.

Aber was bedeuten die Ergebnisse jetzt? „Der Partikeleinbau kann Vor- und Nachteile für die Umwelt haben. Beispielsweise könnten die Billionen von Foraminiferen auf dem Meeresboden eine Nanoplastiksenke darstellen – ein System, das Plastik aus dem Ozean entfernt“, sagt Stuhr. Andererseits könnten Partikel aber auch Kleinlebewesen schaden. Inwieweit dies der Fall ist, bleibt jedoch unklar. Wenn die Einzeller die Plastikpartikel jedoch mit ihrer natürlichen Nahrung verwechseln und sie in ihre Kalkhülle einbauen, kann ihre Fitness, Hüllenbildung und Stabilität beeinträchtigt werden – mit Folgen für ihre gesamte Population, sagen die Wissenschaftler.

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Dies wiederum kann langfristige Auswirkungen auf Küsten und Inseln haben, die bereits unter der Belastung durch den Meeresspiegelanstieg und verstärkte Erosionsprozesse leiden. Der Beitrag von Foraminiferen zum Küstenmaterial kann erheblich sein: An Stränden und in flachen Meeresgebieten werden Muscheln oft mit einer Dichte von mehr als einem Kilogramm pro Kubikmeter abgelagert. „Die vorliegenden Ergebnisse zeigen deutlich, dass die Auswirkungen der Plastikverschmutzung auf kalkbildende Organismen weiter untersucht werden müssen“, schreiben die Wissenschaftler abschließend.

Quelle: Leibniz-Zentrum für Marine Tropenforschung, Artikel: Scientific Reports, doi: 10.1038/s41598-022-18547-4

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