Mit geschätzten 8 Millionen Tonnen Plastikmüll, die jedes Jahr in unsere Ozeane gelangen, wirkt sich die Plastikverschmutzung nachteilig auf die Umwelt, das Klima und sogar auf unsere Gesundheit aus. Viele Kunststoffprodukte zersetzen sich im Ozean und werden von Meerestieren aufgenommen. Wissenschaftler können diese Organismen als potenzielle Bioindikatoren untersuchen, um zu messen, wie viel Plastik in verschiedenen Meeresregionen vorhanden ist, und dabei helfen, den Gesamtzustand der Meeresumwelt zu beurteilen.
Um diese Bemühungen voranzutreiben, haben mehrere Forschungsorganisationen, darunter das National Institute of Standards and Technology (NIST), eine Metaanalyse durchgeführt, in der sie die aktuelle wissenschaftliche Literatur statistisch analysiert und kombiniert haben, um wichtige Meeresarten für die Überwachung der Plastikverschmutzung im Norden zu identifizieren Pazifik See. Die Studie bietet einen systematischen Rahmen für die Erhebung von Daten dieser Meeresarten, um die Variabilität der Ergebnisse zu minimieren, die zwischen verschiedenen Organisationen beobachtet werden. Die Ergebnisse werden dazu beitragen, Informationen zu verbessern, die wichtig sind, um das Ausmaß der Plastikverschmutzung im Nordpazifik, die Wirksamkeit von Maßnahmen zur Plastikreduzierung und mögliche Auswirkungen auf die Tierwelt zu verstehen.
Die Forscher veröffentlichten ihre Ergebnisse in der Fachzeitschrift Umweltverschmutzung.
„Die wissenschaftliche Gemeinschaft verfügt über eine unglaubliche Menge an Daten darüber, welche Meeresarten bisher Plastikverschmutzung aufnehmen. Es ist unerlässlich, diese Daten zu synthetisieren und sie in Wissen umzuwandeln, das uns helfen kann, dieses Problem zu verstehen und zu mindern“, sagte Matthew Savoca, ein Forscher bei Hopkins Marine Station der Stanford University in Pacific Grove, Kalifornien.
Plastikverschmutzung ist ein Problem, das alle Weltmeere betrifft. Die Forscher konzentrierten sich auf den Nordpazifik, weil sie Teil einer Arbeitsgruppe einer multinationalen Wissenschaftsorganisation namens North Pacific Marine Science Organization (PICES) sind, die die Forschung in der Region koordiniert. Der Nordpazifik, Standort des „Great Pacific Garbage Patch“, ist eine Meeresregion, die am stärksten von Plastikverschmutzung betroffen ist, was die Bedeutung der Studie weiter unterstreicht.
Die Forscher führten eine umfassende Literaturrecherche durch und verwendeten statistische Analysen zu Schlüsselinformationen, die aus Forschungsartikeln zu einer Vielzahl von Gruppen von Meerestieren wie Wirbellosen, Fischen, Seevögeln, Meeressäugern und Meeresschildkröten extrahiert wurden.
Die Zusammenarbeit konzentrierte sich auf Meerestierarten, von denen bereits bekannt ist, dass sie Plastikverschmutzung aufnehmen. „Diese Tiere suchen im Ozean nach Nahrung, nehmen das Plastik auf und bringen es zu uns zurück. Dies erleichtert die menschliche Aufgabe, die Plastikverschmutzung zu überwachen. Wir nutzen Tiere, die bereits aus verschiedenen Gründen gestorben sind, optimal und sammeln sie die Daten von ihnen“, sagte NIST-Forscherin Jennifer Lynch.
Unter Verwendung einer Bewertungsrubrik, die von einer ähnlichen, von einer Arbeitsgruppe der Vereinten Nationen verwendeten modifiziert wurde, bewerteten die Forscher 352 verschiedene Meeresarten und identifizierten 12 als die besten potenziellen Bioindikatoren für den Nordpazifik.
Diese besten Bioindikatoren reichten von der Pazifischen Auster und dem Langnasen-Lanzettenfisch bis zur Grünen Meeresschildkröte und dem Schwarzfußalbatros. Unter den hervorgehobenen Arten gibt es einige, die zuvor nicht als potenzielle Bioindikatoren identifiziert wurden, wie die Manila-Muschel, mehrere Sardellenarten und ein kleiner Seevogel, bekannt als Leach’s Storm Petrel.
Die Kriterien für Arten, die als Bioindikatoren dienen sollten, umfassten eine Vielzahl von Faktoren, wie ihre Verbreitung im gesamten Ozean, sowohl im Nordpazifik als auch weltweit, und ob sie von Menschen verzehrt werden.
„Es gibt eine Handvoll Dinge, die einen guten Bioindikator ausmachen“, sagte Savoca. „Das erste ist die Zugänglichkeit: Ist es einfach, Proben dieser Arten zu bekommen? Zweitens suchen wir nach Arten, die von Plastik betroffen sind. Wir suchen nach Veränderungen der Plastikverschmutzung im Laufe der Zeit, um festzustellen, ob sich die Dinge verschlechtern oder bessern.“
Gleichzeitig sagte Lynch: „Wir wissen, dass es keine Spezies gibt, die alles abdecken kann. Wenn Meeresschildkröten nach Nahrung suchen, können sie das Vorhandensein bestimmter Kunststoffe offenbaren. Aber Muscheln wie Muscheln und Venusmuscheln könnten bessere Bioindikatoren für andere sein Plastik in der Nähe des Meeresbodens.“ Außerdem können verschiedene Arten Experten darin sein, das Vorhandensein von Kunststoffen einer bestimmten Größe zu erkennen, unabhängig davon, ob es sich um sichtbare Kunststoffteile oder fast unsichtbare Mikrofasern handelt.
Ein weiterer wichtiger Teil der Studie war die Entwicklung von Überwachungsplänen für diese Meeresarten. Die Autoren geben Empfehlungen für die Häufigkeit der Probennahme (mindestens einmal pro Jahr), die Anzahl der entnommenen Proben und die beste Art, sie zu sammeln und zu lagern. Die Forscher schlugen neue Überwachungspläne sowie solche vor, die bereits von anderen Organisationen verwendet werden.
Zum Beispiel empfehlen die Autoren für die Überwachung von Meeresschildkröten ein bestehendes Projekt namens Biological and Environmental Monitoring and Archival of Sea Turtle Tissues (BEMAST), das eine Zusammenarbeit zwischen NIST, der National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) und dem US Geological Survey (USGS) ist ).
Die von BEMAST überwachten Meeresschildkröten wurden in der gesamten hawaiianischen Langleinenfischereiregion versehentlich von Fanggeräten gefangen und getötet. Wissenschaftler können dann postmortale Untersuchungen des Magen-Darm-Trakts der Schildkröten durchführen, um die Kunststoffe aufzudecken und zu quantifizieren, die die Schildkröten zwei bis drei Wochen vor ihrem Tod gefressen hatten. Mit einer Vielzahl von Labortechniken können sie diese Kunststoffe analysieren, um Daten zu Farbe, Form, Größe, Masse, Polymertyp und Markierungen zu sammeln, die auf die Herkunft des Kunststoffabfalls hinweisen.
Für jede Kategorie von Meeresarten empfehlen die Forscher einen detaillierten Überwachungsplan, damit bei Verwendung dieser Methoden durch andere Organisationen konsistente Ergebnisse erzielt werden. Darüber hinaus können die Überwachungspläne für politische Entscheidungsträger nützlich sein, indem sie als potenzielle Schritte zur Minderung der Plastikverschmutzung dienen.
Diese Studie ist Teil einer Reihe von Artikeln, die sich jeweils auf verschiedene Aspekte der Überwachung der Plastikverschmutzungsmengen im Nordpazifik konzentrieren. Die von Forschern der PICES-Arbeitsgruppe erstellten Papiere untersuchen neben Bioindikatoren auch die Plastikverschmutzung im Meerwasser und an Küsten.
Für das, was sich am Horizont abzeichnet, „besteht der nächste Schritt darin, neue Überwachungsprogramme zu initiieren, zusätzlich zur Aufrechterhaltung bestehender. Wir müssen darüber nachdenken, das, was wir in dem Papier vorschlagen, in die Realität umzusetzen“, sagte Savoca.
Matthew S. Savoca et al., Auf dem Weg zu einem langfristigen Überwachungsprogramm für die Verschmutzung durch Kunststoff im Nordpazifik: Eine Überprüfung und Empfehlungen für Bioindikatoren für die Aufnahme von Kunststoffen, Umweltverschmutzung (2022). DOI: 10.1016/j.envpol.2022.119861