Langusten könnten ionisches Lithium aus ihrer Umgebung in die Nahrungskette übertragen

Von Mobiltelefonen über Uhren bis hin zu Elektroautos: Lithium-Ionen-Akkus versorgen eine Vielzahl von Geräten mit Strom. Der zunehmende Einsatz dieser Technologie bedeutet, dass mehr Lithium in die Umwelt gelangen könnte, wenn Verbraucher elektronische Produkte entsorgen.

Jetzt beschreiben Forscher, wie sich Lithium in einem gewöhnlichen südlichen Krebstier ansammeln kann: den Langusten. Während die Saison zum Fangen und Fressen von Schlammwanzen in vollem Gange ist, verdeutlichen die Ergebnisse der Forscher die möglichen Auswirkungen auf die öffentliche Gesundheit und die Umwelt.

Ihre Ergebnisse werden die Forscher heute im Frühjahr vorstellen treffen der American Chemical Society (ACS).

„Als Wasserorganismen können Langusten große Mengen an im Wasser gelöstem Lithium aufnehmen. Da andere Lebewesen – darunter auch Menschen – Langusten fressen, können wir durch ihre Betrachtung erkennen, wie Lithium durch die Nahrungskette und möglicherweise in uns gelangt“, sagt Joseph Kazery , Professor für Biologie.

Zwei Studenten in Kazerys Labor am Mississippi College, Andrew Doubert und Javian Ervin, präsentieren die Ergebnisse ihrer Experimente zur Aufnahme von ionischem Lithium durch verschiedene Langustenorgane sowie zum Einfluss saisonaler Temperaturen. „Wenn Langusten in der Nähe einer Mülldeponie oder eines verschmutzten Standorts aufgezogen werden, könnten sie durch Abflüsse Lithium ausgesetzt werden, mit Auswirkungen, die wir noch nicht vollständig verstehen“, sagt Ervin. „Ich selbst esse Langusten, daher liegt mir dieses Thema am Herzen.“

Lithiumverschmutzung ist nicht neu. Schon vor der Verbreitung von Lithium-Ionen-Batterien wurde und wird Lithium als Medikament zur Behandlung von Stimmungsstörungen eingesetzt. Bei diesen Anwendungen gelangt es in die Wasserversorgung, da bei der typischen Abwasserbehandlung Arzneimittelverunreinigungen nicht entfernt werden.

„In hohen Konzentrationen kann Lithium toxische Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit haben, einschließlich potenzieller Schäden an Herzmuskelzellen, sowie Verwirrung und Sprachstörungen verursachen. Bei anderen Tieren kann es zu Nierenschäden und Hypothyreose führen. Studien haben auch gezeigt, dass sich Lithium ansammelt.“ Bei Pflanzen kann es deren Wachstum hemmen“, sagt Kazery.

Obwohl die US-Umweltschutzbehörde empfiehlt, Lithium-Ionen-Batterien an speziellen Sammelstellen zu entsorgen, landen sie laut Kazery häufig auf Mülldeponien. Die steigende Nachfrage und die laxen Entsorgungspraktiken deuten darauf hin, dass Lithium kurz davor steht, zu einem erheblichen Umweltschadstoff zu werden, sagt er.

Langusten (Procambarus clarkii) sind vollständig aquatische Organismen, die ihr Leben in einem relativ kleinen Gebiet verbringen. Sie spiegeln die lokale Lithiumkontamination wider und könnten als starke Bioindikatoren für deren Präsenz in einer Umwelt dienen. Das darin enthaltene Lithium könnte über die Nahrungskette an Raubtiere, einschließlich des Menschen, weitergegeben werden, entweder direkt oder indirekt durch den Verzehr von Langustenfischen.

Für seine Experimente kaufte das Team zu Forschungszwecken gezüchtete Langusten. Da Doubert wusste, dass die Leber Giftstoffe aus dem menschlichen Körper sammelt und anschließend entfernt, fragte er sich, ob sich Lithium in der Langustenversion dieses Organs ansammeln würde: der Hepatopankreas. Um das herauszufinden, fügte er dem Futter von fünf Langusten ionisches Lithium hinzu und gab weitere fünf Futtermittel ohne Lithium.

Anschließend untersuchte er nach einer Woche die Menge an Lithium, die in vier ihrer Organe vorhanden war. Er fand im Durchschnitt das meiste Lithium im Magen-Darm-Trakt, gefolgt von den Kiemen, der Hepatopankreas und schließlich dem Bauchmuskel im Schwanz.

Die Forscher glauben, dass der Magen-Darm-Trakt wahrscheinlich den höchsten Gehalt enthielt, da die mit Lithium angereicherte Nahrung während der Verdauung dort verbleibt. Währenddessen nehmen die Kiemen und die Hepatopankreas es auf und entfernen es aus dem Körper. Menschen essen überwiegend den Schwanz, der offenbar Lithium aufnimmt, allerdings nicht so schnell wie die anderen untersuchten Körperteile.

Doubert stellte außerdem fest, dass 27,5 % des Lithiums, das er ihnen verfütterte, vom Magen-Darm-Trakt der Tiere in andere Gewebe gelangt war. Tiere weiter oben in der Nahrungskette können höhere Mengen toxischer Substanzen ansammeln, wenn sie kontaminierte Beute fressen, sodass Lithium wahrscheinlich in den Raubtieren der Langusten stärker konzentriert wird. Die Forscher gehen davon aus, dass die hohe Absorptionsrate, die Doubert beobachtete, diese Anreicherung sowohl beim Menschen als auch bei den anderen Tieren, die Langusten fressen, noch verstärken wird.

Die Wassertemperatur, in der Langusten leben, schwankt im Laufe des Jahres erheblich. Diese Veränderungen wirken sich auf den Stoffwechsel der Tiere aus und führen sogar dazu, dass sie im Winter inaktiv werden. Da Ervin dies wusste, beschloss er, die Auswirkungen der Temperatur auf die Lithiumaufnahme zu untersuchen. Er setzte Langusten in Tanks, die bei Temperaturen zwischen 50 und 90 Grad Fahrenheit gehalten wurden, und fügte dem Wasser eine konstante Konzentration an ionischem Lithium hinzu.

Nach fünf Tagen stellte er fest, dass die Lithiumaufnahme durch den Bauchmuskel und einen Teil der Langusten, den Doubert nicht untersuchte – das Exoskelett der Tiere – im wärmsten Becken zunahm. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Tiere laut Ervin in den warmen Monaten möglicherweise das meiste Lithium enthalten.

Auch das Gewicht der Langusten nahm in wärmerem Wasser ab. Zum jetzigen Zeitpunkt sei nicht klar, wie oder ob der Gewichtsverlust der Langusten mit dem von ihnen angesammelten Lithium zusammenhängt, sagt Ervin und weist darauf hin, dass das Team plant, diese Ergebnisse weiterzuverfolgen.

„Viele Leute denken, dass der Einsatz von Lithium-Ionen-Batterien derzeit eine gute Sache ist, aber es ist wichtig, die möglichen Auswirkungen zu untersuchen“, sagt Doubert.