Arktische Eisalgen stark mit Mikroplastik verseucht, berichtet neue Forschung

Die Alge Melosira arctica, die unter arktischem Meereis wächst, enthält zehnmal so viele Mikroplastikpartikel wie das umgebende Meerwasser. Diese Konzentration an der Basis des Nahrungsnetzes stellt eine Bedrohung für Lebewesen dar, die sich von den Algen an der Meeresoberfläche ernähren. Auch Klumpen abgestorbener Algen transportieren das Plastik mit seinen Schadstoffen besonders schnell in die Tiefsee – und können so die hohen Mikroplastik-Konzentrationen im dortigen Sediment erklären. Das berichten Forscher um das Alfred-Wegener-Institut jetzt im Fachblatt Umweltwissenschaft und -technologie.

Sie ist ein Nahrungsaufzug für am Boden lebende Tiere in der Tiefsee: Die Alge Melosira arctica wächst in den Frühlings- und Sommermonaten in rasantem Tempo unter dem Meereis und bildet dort meterlange Zellketten. Wenn die Zellen absterben und das Eis schmilzt, an deren Unterseite sie haften, verkleben sie zu Klumpen, die innerhalb eines Tages mehrere tausend Meter auf den Grund der Tiefsee sinken können. Dort bilden sie eine wichtige Nahrungsquelle für am Boden lebende Tiere und Bakterien.

Neben Lebensmitteln transportieren diese Zuschlagstoffe aber auch eine dubiose Fracht in die arktische Tiefsee: Mikroplastik. Ihre Ergebnisse hat nun ein Forscherteam um die Biologin Dr. Melanie Bergmann vom Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) veröffentlicht.

„Wir haben endlich eine plausible Erklärung dafür gefunden, warum wir selbst in Tiefseesedimenten immer die größten Mengen an Mikroplastik im Bereich der Eiskante messen“, berichtet Melanie Bergmann.

Bisher wussten die Forscher nur aus früheren Messungen, dass sich Mikroplastik bei der Meereisbildung im Eis anreichert und beim Schmelzen in das umgebende Wasser abgegeben wird. „Die Geschwindigkeit, mit der die Alge absteigt, bedeutet, dass sie fast in einer geraden Linie unter den Rand des Eises fällt. Meeresschnee hingegen ist langsamer und wird von Strömungen zur Seite gedrückt, sodass er weiter weg sinkt. Mit der Melosira, die Mikroplastik aufnimmt direkt auf den Grund, hilft es zu erklären, warum wir unter der Eiskante höhere Mikroplastikzahlen messen“, erklärt der AWI-Biologe.

Auf einer Expedition mit dem Forschungsschiff Polarstern im Sommer 2021 sammelte sie mit einem Forschungsteam Proben von Melosira-Algen und dem umgebenden Wasser von Eisschollen. Die Partner vom Ocean Frontier Institute (OFI), der Dalhousie University und der University of Canterbury analysierten diese dann im Labor auf Mikroplastikgehalte. Das überraschende Ergebnis: Die Algenklumpen enthielten durchschnittlich 31.000 ± 19.000 Mikroplastikpartikel pro Kubikmeter, etwa die zehnfache Konzentration des umgebenden Wassers.

„Die fadenförmigen Algen haben eine schleimige, klebrige Textur, sodass sie möglicherweise Mikroplastik aus der atmosphärischen Ablagerung auf dem Meer, dem Meerwasser selbst, aus dem umgebenden Eis und jeder anderen Quelle, an der es vorbeikommt, sammeln. Sobald sie im Algenschleim eingeschlossen sind, reisen sie als B. in einem Aufzug zum Meeresboden, oder von Meerestieren gefressen werden“, erklärt Deonie Allen von der University of Canterbury und der Birmingham University, die Teil des Forschungsteams ist.

Da die Eisalgen für viele Tiefseebewohner eine wichtige Nahrungsquelle darstellen, könnte das Mikroplastik dort somit in das Nahrungsnetz gelangen. Es ist aber auch eine wichtige Nahrungsquelle an der Meeresoberfläche und könnte erklären, warum Mikroplastik unter eisassoziierten Zooplanktonorganismen besonders weit verbreitet war, wie eine frühere Studie mit AWI-Beteiligung zeigt. Auf diese Weise kann es auch hier in die Nahrungskette gelangen, wenn das Zooplankton von Fischen wie Polardorsch gefressen wird und diese von Seevögeln und Robben und diese wiederum von Eisbären gefressen werden.

Die detaillierte Analyse der Kunststoffzusammensetzung zeigte, dass in der Arktis eine Vielzahl unterschiedlicher Kunststoffe zu finden sind, darunter Polyethylen, Polyester, Polypropylen, Nylon, Acryl und viele mehr. Neben diversen Chemikalien und Farbstoffen entsteht so ein Mix aus Stoffen, deren Auswirkungen auf Umwelt und Lebewesen schwer abzuschätzen sind.

„Menschen in der Arktis sind für ihre Proteinversorgung in besonderem Maße auf das marine Nahrungsnetz angewiesen, beispielsweise durch Jagd oder Fischfang. Dadurch sind sie auch dem darin enthaltenen Mikroplastik und den darin enthaltenen Chemikalien ausgesetzt. Mikroplastik wurde bereits im menschlichen Darm nachgewiesen, Blut, Venen, Lunge, Plazenta und Muttermilch und können Entzündungsreaktionen hervorrufen, aber die Gesamtfolgen sind bisher kaum erforscht“, berichtet Melanie Bergmann.

„Mikro- und Nanokunststoffe wurden im Grunde überall im menschlichen Körper und in einer Vielzahl anderer Arten entdeckt, an denen Wissenschaftler gesucht haben. Es ist bekannt, dass es Verhaltensweisen, Wachstum, Fruchtbarkeit und Sterblichkeitsraten in Organismen verändert, und viele Kunststoffchemikalien sind bekanntermaßen Toxine Menschen“, sagt Steve Allen, OFI Dalhousie University, Mitglied des Forschungsteams.

Darüber hinaus ist das arktische Ökosystem bereits durch die tiefgreifenden Umweltveränderungen bedroht, die durch die Klimakrise verursacht wurden. Werden die Organismen nun zusätzlich Mikroplastik und den darin enthaltenen Chemikalien ausgesetzt, kann es sie weiter schwächen.

„Wir haben also eine Kombination aus planetaren Krisen, die wir dringend wirksam angehen müssen. Wissenschaftliche Berechnungen haben gezeigt, dass der effektivste Weg zur Reduzierung der Plastikverschmutzung darin besteht, die Produktion von neuem Plastik zu reduzieren“, sagt Melanie Bergmann und fügt hinzu: „Das sollte daher unbedingt im Rahmen des derzeit verhandelten globalen Kunststoffabkommens priorisiert werden.“ Deshalb begleitet Bergmann auch die nächste Verhandlungsrunde, die Ende Mai in Paris beginnt.