Plastik stimuliert Mikroben im Meer

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Wie ändert sich die Aktivität der Bakterien?

Die Wiener Forscher um Prof. Dr. Gerhard J. Herndl untersuchten die Auswirkungen von Plastik und dessen Inhaltsstoffe auf die Aktivität von Bakterien in den Oberflächengewässern des Meeres. Die häufigsten Plastikmaterialien, die an der Meeresoberfläche treiben, Polypropylen und Polyethylen, wurden in dieser Studie verwendet. Die Menge an gelösten Stoffen, die aus dem Plastik herausgelöst werden, wurde quantifiziert. Rechnet man die Ergebnisse der Studie auf die ca. 10 Millionen Tonnen Plastik hoch, die jährlich im Meer landen, so werden ca. 23.600 Tonnen an gelösten organischen Verbindungen jedes Jahr ins Wasser abgegeben.

Die Bakterien, ca. 1 Million pro Milliliter oder Kubikzentimeter im Oberflächenwasser, nahmen innerhalb von fünf Tagen etwa 60% dieser gelösten organischen Verbindungen aus dem Plastik auf. Das heißt, die marinen Bakterien haben eine zusätzliche Nahrungsquelle, die durch den Menschen ins Meer eingebracht wird.

Das an der Meeresoberfläche treibende Plastik ist vielfach hoher Sonneneinstrahlung ausgesetzt. Auch die Wirkung des Sonnenlichtes auf die Freisetzung und Aufnahme dieser gelösten organischen Substanzen wurde untersucht. Der ultraviolette Anteil des Sonnenlichtes reduzierte die Aufnahme dieser gelösten organischen Substanzen. Offenbar führt Sonneneinstrahlung zu strukturellen Veränderungen der sich aus dem Plastik lösenden organischen Verbindungen, sodass Bakterien diese Stoffe weniger effizient aufnehmen.

Wovon hängt die Besiedlung des Plastiks ab?

Plastik im Meer wird rasch von Mikroben besiedelt. Die Zusammensetzung der Bakteriengemeinschaft, die sich auf dem Plastik entwickelt, ist abhängig vom Material und wahrscheinlich von den verwendeten Weichmachern und Inhaltsstoffen. Generell wurden in der ersten Besiedlungsphase Bakterien gefunden, die Erdöl abbauen können.

Gegenwärtig wird untersucht, wie viele der natürlich vorkommenden Bakterien in der Lage sind, Plastik abzubauen. Es scheint mehr Bakterien zu geben, die Teile des Plastiks im Meer abbauen können. Allerdings ist das ein sehr langsamer Prozess und der Eintrag in das Meer ist wesentlich höher als die Abbauraten. Nach der ersten Phase der Besiedlung von Plastik im Meer durch vorwiegend Bakterien, die in der Lage sind, Kohlenwasserstoffe abzubauen, entwickelt sich ein Biofilm, in dem dann auch Algen und Mikroben siedeln. Diese verwenden das Plastik nur als Oberfläche zum siedeln, jedoch nicht direkt als Nahrungsquelle.

Große Auswirkungen auf den Kohlenstoffkreislauf

Es wird angenommen, dass sich in den nächsten zehn Jahren die globale Plastikproduktion beinahe verzehnfachen wird. Das würde auch eine drastische Zunahme von organischem Material bedeuten, dass sich aus dem Plastik löst und die Bakterien in ihrem Stoffwechsel stimuliert. Dadurch verändert sich auch der natürliche Kohlenstoffkreislauf im Meer direkt an der Basis der marinen Nahrungsnetze.

Literatur

[1] „Dissolved organic carbon leaching from plastics stimulates microbial activity in the ocean“: Cristina Romera-Castillo, Maria Pinto, Teresa Langer, Xose Anton Álvarez-Salgado, Gerhard J. Herndl. Nature Communications. doi: 10.1038/s41467-018-03798-5

* Prof. Dr. G. J. Herndl, Universität Wien, 1090 Wien/Österreich

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