#Rädertierchen „kauen“ Mikro- zu Nanoplastik

Auch die „Mühlen der Natur“ tragen offenbar erheblich zum globalen Umweltproblem der Kunststoffpartikel-Verschmutzung bei, belegt eine Studie: Demnach verwandeln die weltweit in Gewässern vorkommenden Rädertierchen sehr effektiv Mikroplastik in das noch problematischere Nanoplastik. Ein einzelnes Exemplar dieser mikroskopischen Wesen kann dabei bis zu 366.000 solcher Kleinstpartikel an einem Tag erzeugen, geht aus den Ergebnissen hervor. Dieser biologische Faktor sollte nun in die derzeitige Erforschung des Ausmaßes und der Folgen dieser schwer fassbaren Umweltproblematik einfließen, sagen die Wissenschaftler.

Es ist das hässliche Markenzeichen der modernen Zivilisation: Die Menschheit erzeugt gigantische Mengen an Kunststoffprodukten – und wenn sie nicht mehr gebraucht werden, landen sie leider oft in der Umwelt. Das Problem ist dabei, dass synthetische Plastikstoffe kaum biologisch abgebaut werden. Die Teile zerfallen stattdessen nur in immer kleinere Stückchen, bis man sie als Mikroplastik und ab Größen unter einem Mikrometer schließlich als Nanoplastik bezeichnet.

Dies verkleinert das Problem nicht etwa – im Gegenteil: Es wimmelt in der Umwelt von diesen künstlichen Teilchen, sie dringen bis in die entlegensten Bereiche der Welt vor und werden von zahlreichen Lebewesen aufgenommen. Auch in Geweben des Menschen wurden sie schon nachgewiesen. Die genaue Bedeutung dieser Belastung ist zwar noch unklar, doch es wird befürchtet, dass sich die Partikel in komplexer Weise negativ auf die menschliche Gesundheit sowie auf Ökosysteme auswirken könnten.

Neben den unklaren Wirkungen von Mikro- und Nanoplastik gibt es allerdings auch noch immer offene Fragen zu den Bildungsprozessen. Grundsätzlich ist bekannt, dass physikalische und chemische Faktoren zum Zerfall in immer kleinere Fragmente führen: Sonnenlicht zermürbt Kunststoffe und Wasserbewegungen führen zu einer Zerkleinerung an harten Oberflächen. Das Forscherteam um Seniorautor Baoshan Xing von der University of Massachusetts Amherst ist nun hingegen dem möglichen Beitrag von Lebewesen nachgegangen.

Biologischer Fragmentierung auf der Spur

In ihrem Fokus standen dabei die in den Meeren und Süßgewässern der Welt weitverbreiteten Rädertierchen. Die über 2000 verschiedenen Arten dieser Organismen kommen in manchen Gewässern in teils hohen Bestandsdichten vor: Ein Liter Wasser kann bis zu 23.000 einzelne Rädertierchen beherbergen. Auf den ersten Blick wirken diese 0,1 bis 0,5 Millimeter kleinen Wesen wie winzige „Schredder-Maschinen“. Denn ihren Namen haben die Rädertierchen Wimpernkränzen zu verdanken, mit denen sie sich Nahrung zuführen. Die eigentliche mechanische Einheit bildet jedoch der Kauapparat in ihrem Inneren. Es handelt sich um Hartstrukturen, mit denen sie Schalen von Nahrungspartikeln knacken können. So kam bei den Forschern der Verdacht auf, dass sie mit diesem Kauapparat möglicherweise auch Mikroplastikpartikel abraspeln können.

Um dies zu überprüfen, führten Xing und seine Kollegen Versuche mit verschiedenen Meeres- und Süßwasserarten von Rädertierchen durch. Sie konfrontierten sie dabei mit Mikroplastik-Partikeln, wie sie in der Umwelt heute vielerorts auftreten können. Die Plastikteilchen besaßen dabei Größen, die von den Rädertierchen in ihr Kau- und Verdauungssystem aufgenommen werden können. Wie sie mit den Gebilden umgingen und inwieweit sie diese durch Bearbeitung in kleinere Fragmente umwandeln, erfassten die Wissenschaftler durch mikroskopische Untersuchungen sowie durch Analysen der Ausscheidungen.

Von winzigen „Gebissen“ zerkrümelt

So zeigte sich: Alle Rädertierchen nahmen Mikroplastik mit einer Größe von bis zu zehn Mikrometern auf und „kauten“ dann mit ihrem harten „Gebiss“ auf den Gebilden herum. Wie die Analysen ergaben, führte dies zu einer Freisetzung von großen Mengen an Nanoplastik-Partikeln. Jedes Rädertierchen kann demnach zwischen 348.000 und 366.000 der Teilchen pro Tag produzieren. Mit dem chinesischen Poyang-See als Beispiel ergaben dabei die Berechnungen: Bei den dortigen Mengen von Mikroplastik und Rädertierchen könnten am Tag 1,33 mal 10¹⁶ Partikel entstehen. Mit Blick auf die Meere und Gewässer der Welt erscheint das Ausmaß der Produktion somit unvorstellbar groß.

„Wir zeigen damit nun erstmals die Bedeutung der allgegenwärtigen Fragmentierung von Mikroplastik durch Rädertierchen auf“, sagt Jian Zhao, von der Ocean University of China in Qingdao. „Dies ist eine neu entdeckte Quelle von Nanoplastik sowohl in Süß- als auch in Meerwassersystemen weltweit, zusätzlich zu den bekannten physikalischen und photochemischen Fragmentierungen. Diese Erkenntnis kann somit nun helfen, den globalen Fluss von Nanoplastik genauer einzuschätzen“, resümiert der Forscher.

Abschließend sagt Xing dazu: „Unsere Arbeit ist nur der erste Schritt. Wir sollten jetzt auch die Rolle anderer Organismen an Land und im Wasser bei der biologischen Fragmentierung von Mikroplastik erforschen. Die Informationen können dann in Untersuchungen einfließen, um herauszufinden, was diese Nanoplastik-Plage mit uns macht“, so Xing.

Quelle: University of Massachusetts Amherst, Fachartikel: Nature Nanotechnology, doi: 10.1038/s41565-023-01534-9

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