Letzten Sommer reisten wir auf einer Reise zum abgelegenen Gebiet des arktischen Observatoriums Hausgarten in der östlichen Framstraße (westlich von Spitzbergen, Norwegen). Forschungsschiff. Zu den Proben, die wir dort sammelten, gehörten Eiskerne, Meerwasser und Eisalgen aus großen schwimmenden Eisschollen, sogenannten Eisschollen. Diese bilden 1–2 Meter dicke „Platten“ aus Meereis über dem Arktischen Ozean, von denen einige im Sommer schmelzen.
Auf der Unterseite dieser Eisschollen wachsen Algen. Melosira arctica – wegen ihrer klebrigen, schleimigen und grünen Natur auch „Rotz“ genannt – ist eine der wichtigsten Algenarten im Arktischen Ozean. Es ist ein lebenswichtiger Organismus sowohl im arktischen Nahrungsnetz als auch für das Meeresleben insgesamt.
Diese Eisalgen versorgen Plankton und verschiedene andere Meeresorganismen in der Arktis mit Nahrung. Die Algen wirken auch als Förderband für Lebensmittel für die Organismen, die auf dem Meeresboden leben. Wenn das Eis schmilzt, lösen sich die Algen und sinken auf den Boden, wo sie von Tieren gefressen werden Seegurken Und Schlangensterne.
Eisalgen sind auch Kohlenstoffsenken, da sie CO₂ aus der Atmosphäre und Lichtenergie von der Sonne nutzen, um durch Photosynthese organisches Material zu produzieren – ein Prozess, der in der Ökologie als „Primärproduktion„. Im Jahr 2012 diese Algen machte 45 % aus der Primärproduktion der Arktis.
Aber jetzt wir haben es gefunden dass arktische Eisalgen Mikroplastik enthalten. Das ist an sich vielleicht nicht überraschend: Es wurde Plastik gefunden jede Umgebung bisher auf der Erde untersucht. Aber die Mengen, die wir fanden, waren erschreckend.
Wir haben durchschnittlich 31.000 Mikroplastikpartikel pro Kubikmeter Melosira arctica entdeckt – eine Größenordnung, die zehnmal höher ist als im umgebenden Wasser. Die meisten dieser Partikel waren sehr klein (weniger als 10 Mikrometer) und enthielten viele verschiedene Arten von Kunststoffen. Die Kontamination der Eisalgen könnte erhebliche Folgen für Ökosysteme und das Klima haben.
Ein Aufzug zum Meeresboden
Diese Partikel können aus dem umgebenden Meerwasser stammen Stützendes Meereis (entweder eingeschlossen, wenn sich das Meereis bildet, oder durch die Bewegung von Flüssigkeiten und Partikeln durch das Eis, wenn es schmilzt) oder von atmosphärisches Mikroplastik die sich auf dem Eis und der Meeresoberfläche abgelagert haben. Obwohl der Prozess, durch den Meereisalgen diese Mikroplastiken aufnehmen, noch nicht vollständig verstanden ist, ist es klar, dass sie diese kleinen Plastikpartikel sehr effektiv „einsammeln“.
In unsere frühere ForschungWir wunderten uns darüber, dass die größte Menge an Mikroplastik auf dem arktischen Meeresboden immer unterhalb der Meereisschmelzzone entlang der Eiskante gefunden wurde, selbst in Tiefseesedimenten. Die Bewegung von Melosira-Klumpen von der Meeres- und Eisoberfläche zum Meeresboden hilft, den Grund dafür zu erklären.
Die Geschwindigkeit, mit der die Algenklumpen absinken, führt dazu, dass sie schnell und fast geradlinig unter die Eiskante fallen. Andere Algen, die zu „Meeresschnee“ werden (eine Bezeichnung für organisches Material, das langsam zum Meeresboden driftet), fallen viel langsamer ab. Diese werden beim Absinken oft gefressen und zudem durch Strömungen zur Seite gedrückt, sodass sie viel weiter von der Eiskante entfernt auf den Meeresboden sinken.
Warum ist das ein Problem?
Melosira ernährt die lebenswichtige Arktis Meeresboden und Meeresökosysteme. Aufgrund seiner Position am unteren Ende der Nahrungskette besteht die Gefahr, dass Mikroplastik durch das marine Nahrungsnetz nach oben gelangt.
Diese Bedrohung ist in dem von uns untersuchten Gebiet besonders akut, da in der Melosira-Probe sogar sehr kleine Mikroplastikpartikel gesammelt wurden. Kleinere Mikroplastikpartikel werden eher durch Zellmembranen transportiert.
Untersuchungen haben ergeben, dass Mikroplastik und die damit verbundenen Chemikalien die Umwelt verändern können Wachstum, Funktion und Zucht von Meereslebewesen wie Plankton und Fischen. Aufgrund der Herausforderungen, die mit der Nachbildung ihrer Umweltbedingungen verbunden sind, ist es äußerst schwierig, Experimente an arktischen oder Tiefseearten durchzuführen. Jedoch, eine Laborstudie fanden heraus, dass die Mikroplastikbelastung dazu führte, dass die Eierproduktionsraten im arktischen Zooplankton um das Achtfache anstiegen – eine Reaktion, die wahrscheinlich auf Stress zurückzuführen ist.
Die Auswirkungen der Mikroplastik-Kontamination auf Melosira selbst sind noch nicht bekannt. Es ist jedoch möglich, dass Mikroplastik die Fülle, Lebensdauer und Gesundheit von Melosira verändert.
Mikroplastik, das an der Außenseite von Algen haftet, könnte die Photosyntheserate senken, indem es das Sonnenlicht blockiert. Und wenn Partikel in die Algenzellen eindringen, könnten sie die Teile der Zelle, in denen die Photosynthese stattfindet (die sogenannten Chloroplasten), schädigen und somit auch diesen Prozess behindern. Dies könnte den Kohlenstoffexport von Melosira aus der Luft oder dem Meer zum Meeresboden beeinträchtigen und somit die Prozesse verändern, die dieser wichtigen Kohlenstoffsenke in der Arktis zugrunde liegen.
Arktische Eisalgen sammeln große Mengen an Mikroplastik – ein bisher unbekannter Hotspot. Aber unsere Ergebnisse sind wahrscheinlich nur die „Spitze des Eisbergs“. Sie sollten Gespräche über die Bedeutung und mögliche Auswirkungen von Mikroplastik in arktischen Meereisalgen auf die Ökosysteme, die diese lebenswichtigen Algen unterstützen, beschleunigen.
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