Auswirkungen von Mikroplastik auf die im Boden lebenden Organismen
Verringerte Fruchtbarkeit, geschädigter Stoffwechsel
Wenn es um die Auswirkungen von Plastik und Mikroplastik auf die Umwelt geht, geht der Blick meist hinaus aufs Meer. Wale, Delphine und Riesenschildkröten mit einer Plastiktüte im Magen, die daran verenden, rühren den Menschen und erzeugen große mediale Aufmerksamkeit. Ob und wie Mikroplastik die im Boden lebenden Regen-, Watt- und Fadenwürmer, Käfer, Spinnen, Milben und kleinen Säugetiere wie Wühlmäuse beeinträchtigen –, steht weniger im Fokus, obwohl sie für das Ökosystem Erde existenziell sind. Durch ihre Beteiligung an Ab- und Aufbauprozessen bestimmen sie die Fruchtbarkeit des Bodens – des Nährbodens aller Pflanzen.
Wissenschaftler des TU-Fachgebietes Bodenkunde unter Leitung von Prof. Dr. Martin Kaupenjohann haben nun eine umfassende Auswertung der weltweit zur Verfügung stehenden Studien der vergangenen Jahrzehnte vorgenommen, die untersuchten, wie Mikroplastik die im Boden lebenden Organsimen beeinträchtigt. Das Review entstand im Rahmen des vom Bundesforschungsministerium geförderten Projektes „Entwicklung Neuer Kunststoffe für eine Saubere Umwelt unter Bestimmung Relevanter Eintragspfade (ENSURE)“. „Die Auswertung der Studien zeigte, dass sich die Aufnahme von Mikroplastik auf den Stoffwechsel, die Fortpflanzung und das Wachstum diverser Bodenorganismen negativ auswirkt. Studien, die die Folgen von Mikroplastik auf die Reproduktion untersuchten, kommen zu dem Schluss, dass sich die Fruchtbarkeit verringert. Regenwürmer, Fadenwürmer, Rädertierchen und Springschwänze haben weniger und kleinere Nachkommen. Ebenso sind Störungen im Stoffwechsel, festzustellen, die einhergehen mit entzündlichen Veränderungen und oxidativem Stress“, so das Fazit von Dr. Frederick Büks, wissenschaftlicher Mitarbeiter im ENSURE-Projekt am TU-Fachgebiet Bodenkunde.
Dr. Frederick Büks wertete die Studien hinsichtlich von vier Kategorien aus: Erstens: Verteilen die Organismen das Mikroplastik im Boden, ohne es aufzunehmen? Zweitens: Fressen die Organismen das Mikroplastik? Drittens: Wird es im Organismus angereichert? Und viertens: Gibt es negative Effekte auf den Metabolismus, also den Stoffwechsel der Organismen? „Die Frage, ob das Mikroplastik von den Bodenlebewesen im Boden verteilt wird, können wir eindeutig mit Ja beantworten. Ebenso die Frage, ob die Organismen das Mikroplastik fressen“, so Büks. Ob sich das Mikroplastik im Organismus anreichert, hängt davon ab, wie groß die Plastikpartikel sind, die aufgenommen werden, und dies wiederum ist abhängig von der Größe des Organismus, auch wie schnell und gezielt sie wieder ausgeschieden werden können. „Bei Regenwürmern zum Beispiel bleiben Partikel, die größer sind als 50 Mikrometer, das sind 0,05 Millimeter, im Magen und Darm. Kleinere Partikel werden ausgeschieden. Der Wattwurm dagegen reichert vor allem eher Teilchen, die kleiner sind als 30 Mikrometer, im Körper an. 0,5 Millimeter große und größere nimmt er gar nicht erst auf“, erläutert Frederick Büks.
Aber gerade die kleineren Partikel im Bereich bis 100 Mikrometer scheinen mit Störungen von Stoffwechsel, Wachstum oder Fortpflanzung bei verschiedenen Organismen in Verbindung zu stehen.
„Wie alarmierend diese Befunde über Wachstums-, Fortpflanzungs- und Stoffwechselstörungen bei den Bodenlebewesen sind und was sie für die Gesundheit des Bodens bedeuten, lässt sich derzeit jedoch noch nicht beantworten“, sagt Dr. Frederick Büks. Das liegt zum einen daran, dass Laborversuche immer eine Reduktion der Wirklichkeit sind. Zum anderen sind die Konzentrationen an Mikroplastik, mit denen in den Studien geforscht wurden, teilweise viel höher, als sie in der Natur vorkommen. Grund dafür ist, dass lange keine Daten zu Mikroplastikkonzentrationen in Böden vorhanden waren und auch heute noch sehr wenige vorliegen. Es ist methodisch schwer, das Plastik zu extrahieren und zu messen. Außerdem wurde in den Studien, die Büks für sein Review zugänglich waren, auch nicht dokumentiert, ob die Versuchsplastik-Partikel genau denen entsprechen, die in der Natur vorkommen, also ob mit verwitterten oder nicht verwitterten Teilchen der in die Natur gelangenden Formen wie Fasern oder Bruchstücke experimentiert wurde und ob diese zum Beispiel mit Mikroorganismen besiedelt waren oder nicht. „Was wir aber zweifelsfrei sagen können, ist, dass die Konzentrationen an Mikroplastik, mit denen die Laborversuche durchgeführt wurden, Wachstum, Fortpflanzung und den Stoffwechsel einiger im Boden sehr wichtigen Organismengruppen wie Regen- und Fadenwürmer schädigen“, erklärt Büks.
Der Forschungsbedarf ist hinsichtlich der Auswirkungen von Mikroplastik auf den Boden und seine Lebewesen enorm. Belastbares Wissen über Zusammenhänge rar. „Aber angesichts der Kausalkette, dass die Ernährung und Verdauung des Regenwurms entscheidend die Fruchtbarkeit des Bodens bestimmt, ist zumindest die Hypothese zulässig, dass, wenn der Regenwurm in seinem Stoffwechsel durch Mikroplastik geschädigt wird, auch der Boden geschädigt wird. Und das ist im Prinzip auf andere Bodenorganismen wie Rädertierchen und Springschwänze übertragbar“, sagt Büks.
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