Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Birgt Mikroplastik zusätzliche Gefahren durch Besiedlung mit schädlichen Bakterien?

21.02.2018

Die alarmierende Allgegenwart von Mikroplastik in Flüssen, Seen und Ozeanen steht zunehmend im Fokus der Forschung. Bislang gab es aber keine gesicherten Erkenntnisse, ob Mikroplastik in Wasserökosystemen die Entstehung spezieller Bakteriengemeinschaften oder gar die Ausbreitung von Krankheitserregern fördert. Mit diesem Thema hat sich das Projekt MikrOMIK* unter Federführung des IOW befasst. In einer neuen Studie im Rahmen des Projektes wurde nun erstmals systematisch untersucht, ob sich bakterielle Biofilme auf Mikroplastik von denen auf natürlichen Materialien unterscheiden und welchen Einfluss verschiedene Umweltfaktoren dabei haben – etwa Salzgehalt oder Nährstoffe im umgebenden Wasser.

Mikroplastik – Kunststoffteilchen kleiner als 5 Millimeter – kann mittlerweile überall in der Umwelt nachgewiesen werden. In Meeren und Flüssen werden viele 100.000 Teilchen pro Quadratkilometer gefunden, und das nicht nur in der Nachbarschaft zu Zivilisationshotspots, wie etwa im Nordatlantik vor New York oder im Mündungsbereich des Rheins mit seinen insgesamt rund 60 Mio. Einwohnern im Einzugsgebiet.


Mikroplastik entsteht oft durch Zerfall größerer Partikel und kann mittlerweile überall in der Umwelt nachgewiesen werden. Im Wasser siedeln sich dort trotz der geringen Größe bakterielle Biofilme an.

IOW / B. Hentzsch

Auch fernab jeder menschlichen Besiedlung im arktischen Eis, den Sedimenten der Tiefsee oder mitten im Pazifik findet sich der Minimüll in riesigen Mengen. Nicht nur seine Allgegenwart hat die Wissenschaft alarmiert, sondern auch erste Befunde über die Schädlichkeit der Partikel, die Umweltgifte an ihrer Oberfläche anreichern und Tiere schädigen können, die Mikroplastik mit der Nahrung aufnehmen.

„Obwohl sich die Forschung seit fast 15 Jahren verstärkt mit dem Phänomen der Mikroplastikanreicherung in den Meeren beschäftigt, ist erstaunlich wenig darüber bekannt, welchen Einfluss die Teilchen auf Ökosysteme haben und welches Schadpotenzial tatsächlich von ihnen ausgeht“, sagt Mikrobiologe Matthias Labrenz vom Leibniz-Institut für Ostseeforschung Warnemünde (IOW) und Leiter des Projekts MikrOMIK*, das sich über drei Jahre intensiv mit der Rolle von Mikroplastik in der Ostsee und seiner Interaktion mit verschiedenen Organismen befasst hat.

Von besonderem Interesse war, welche Mikroorganismen sich auf Mikroplastik ansiedeln. Denn die im Wasser treibenden Partikel bieten trotz ihrer geringen Größe eine feste Oberfläche, auf der sich wie bei natürlichen Treibseln dichte Biofilme bilden können.

„Zum einen beschäftigt uns die Frage, ob es Bakterien gibt, die sich auf die Besiedlung von Plastik spezialisiert haben. Zum anderen gab es beunruhigende Einzelbeobachtungen, die darauf hindeuteten, dass sich gesundheitsbedrohliche Keime wie etwa Wundbrand verursachende Vibrionen auf Mikroplastik anreichern könnten“, sagt Labrenz. Solche Krankheitserreger gehören zur normalen Bakterienflora im Meer. Verdünnt im freien Wasser seien sie meist unproblematisch.

„Eine Anreicherung als Biofilm auf Mikroplastik könnte sie deutlich gefährlicher machen, da die Plastikpartikel schneller und weiter verdriftet werden als einzelne Bakterienzellen, was eine Ausbreitung der Pathogene fördern und damit die Gefahren durch Mikroplastik für den Menschen erhöhen würden“, so der IOW-Forscher.

Um zu klären, ob sich Biofilme auf Kunststoff überhaupt von solchen auf natürlichem Material unterscheiden und welche Umweltfaktoren sich auf ihre Zusammensetzung auswirken, setzte Sonja Oberbeckmann, ebenfalls IOW-Wissenschaftlerin und Autorin der kürzlich im Rahmen von MikrOMIK* publizierten neuen Studie, Pellets aus Plastik und Holz in einem Feldversuch verschiedenen Umweltbedingungen aus.

Diese deckten einen Gradienten von einer nährstoffarmen, salzigen Meeresumwelt in der Ostsee über zunehmenden Süßwassereinfluss in der Warnow-Mündung bis hin zu nährstoffreichen Süßwasserbedingungen in der Unterwarnow und in einem Klärwerk ab. Die auf den Pellets neu entstehenden Biofilme wurden nach zweiwöchiger Inkubation im Freiland genetisch charakterisiert, um ihre Zusammensetzung vergleichen zu können.

„Eine gute Nachricht vorweg: Wir haben zwar Vibrionen in unseren Proben gefunden, allerdings haben sie sich nicht auf Plastik angereichert. Im Gegenteil: Wir konnten sogar zeigen, dass sie dort im Vergleich zu natürlichen Partikeln in geringeren Anzahlen vorkommen“, kommentiert Projektleiter Matthias Labrenz die Ergebnisse. „Dies passt zu Ergebnissen vorangegangener MikrOMIK*-Studien. Die haben untersucht, ob Miesmuscheln und Wattwürmer, beides Organismen, die im Meer häufig und als natürliche Vibrionen-Träger bekannt sind, Mikroplastikpartikel in ihrem Verdauungstrakt mit Vibrionen anreichern. Dies war nicht der Fall“, so Labrenz weiter.

„Ein anderer Befund unserer aktuellen Freiland-Studie in Warnow und Ostsee verdient allerdings besondere Aufmerksamkeit“ fügt Sonja Oberbeckmann hinzu. „Im Klärwerk hat sich die Bakteriengattung 'Sphingopyxis' verstärkt auf Plastik angesiedelt, die häufig Antibiotika-Resistenz ausbildet. Mikroplastik-Partikel sind also möglicherweise Hotspots für die Weitergabe von solch potenziell gefährlichen Resistenzen. In welchem Umfang dies geschieht und ob diese Prozesse ein Umweltrisiko darstellen, dazu haben wir gerade neue Untersuchungen gestartet“, so die Mikrobiologin.

Das Forscherteam konnte auch andere Bakterien identifizieren, die sich vermutlich auf die Besiedlung von Plastik spezialisiert haben. „Interessant sind beispielsweise die Vertreter der Gattung 'Erythrobacter', denn sie können giftige polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe abbauen, die sich durch menschliche Aktivitäten weltweit in der Umwelt finden und die sich aufgrund ihrer chemischen Eigenschaften verstärkt an Mikroplastik anlagern“, erläutert Oberbeckmann.

Ob sich auf Mikroplastik spezielle Bakteriengemeinschaften entwickeln oder nicht, hängt aber im Wesentlichen von den jeweiligen Umweltbedingungen ab. An den nährstoffreichen Stationen des Freilandexperiments habe man in den Biofilmen – egal ob auf Holz oder Kunststoff – viele der „üblichen Verdächtigen“ gefunden, die eine sesshafte Lebensweise auf Partikeln gegenüber dem Leben im Freiwasser bevorzugen, so Sonja Oberbeckmann.

An vergleichsweise nährstoffarmen Stationen dagegen bildeten sich auf Mikroplastik Bakteriengemeinschaften, die sich von den natürlichen Gemeinschaften deutlich unterschieden. Ein endgültiges Fazit, ob Mikroplastik zusätzliche Gefahren durch die Besiedlung mit Bakterien birgt, können beide IOW-Forscher nicht ziehen.

„Unsere Ergebnisse deuten aber darauf hin, dass Plastikverschmutzung in nährstoffarmer Umgebung eine weitaus höhere ökologische Relevanz hat, als bisher vermutet. Denn dort wird tatsächlich die Entstehung spezieller Plastik-Bakterienpopulationen gefördert. Dies gilt insbesondere für die Plastikakkumulationsgebiete im Meer wie beispielsweise die riesigen Plastikstrudel im Atlantik“, so Sonja Oberbeckmann und Matthias Labrenz abschließend.

#Wichtige Originalpublikationen im Rahmen von MikrOMIK*
(*kurz für „Die Rolle von Mikroplastik als Träger mikrobieller Populationen im Ökosystem Ostsee“, mehr unter http://www.io-warnemuende.de/mikromik-home.html):

- Oberbeckmann, S., Kreikemeyer, B., Labrenz, M. (2018): „Environmental Factors Support the Formation of Specific Bacterial Assemblages on Microplastics“, Frontiers in Microbiology 8:2709, http://doi.org/10.3389/fmicb.2017.02709

- Kesy, K., Hentzsch, A., Klaeger, F., Oberbeckmann, S., Mothes, S., Labrenz, M. (2017): „Fate and stability of polyamide-associated bacterial assemblages after their passage through the digestive tract of the blue mussel Mytilus edulis“, Marine Pollution Bulletin 125, 132–138

- Kesy, K., Oberbeckmann, S., Müller, F., Labrenz, M. (2016): „Polystyrene influences bacterial assemblages in Arenicola marina-populated aquatic environments in vitro“, Environmental Pollution 219, 219-227

#Fragen zur Studie beantworten:
Dr. Sonja Oberbeckmann | 0381 5197 3464 | sonja.oberbeckmann@io-warnemuende.de
PD Dr. Matthias Labrenz | 0381 5197 378 | matthias.labrenz@io-warnemuende.de

#Kontakt Presse- & Öffentlichkeitsarbeit:
Dr. Kristin Beck | Tel.: 0381 – 5197 135 | kristin.beck@io-warnemuende.de
Dr. Barbara Hentzsch | Tel.: 0381 5197-102 | Barbara.Hentzsch@io-warnemuende.de


Das IOW ist Mitglied der Leibniz-Gemeinschaft, zu der zurzeit 91 Forschungsinstitute und wis-senschaftliche Infrastruktureinrichtungen für die Forschung gehören. Die Ausrichtung der Leibniz-Institute reicht von den Natur-, Ingenieur- und Umweltwissenschaften über die Wirtschafts-, Sozial- und Raumwissenschaften bis hin zu den Geisteswissenschaften. Bund und Länder fördern die Institute gemeinsam. Insgesamt beschäftigen die Leibniz-Institute etwa 18.100 MitarbeiterInnen, davon sind ca. 9.200 WissenschaftlerInnen. Der Gesamtetat der Institute liegt bei mehr als 1,6 Mrd. Euro. (http://www.leibniz-gemeinschaft.de)

Dr. Kristin Beck | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Geowissenschaften:

nachricht Biber verändern das Gesicht der Arktis
16.07.2018 | Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung

nachricht Drohnen zählen Tiere in Afrika
11.07.2018 | Schweizerischer Nationalfonds SNF

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Geowissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Superscharfe Bilder von der neuen Adaptiven Optik des VLT

Das Very Large Telescope (VLT) der ESO hat das erste Licht mit einem neuen Modus Adaptiver Optik erreicht, die als Lasertomografie bezeichnet wird – und hat in diesem Rahmen bemerkenswert scharfe Testbilder vom Planeten Neptun, von Sternhaufen und anderen Objekten aufgenommen. Das bahnbrechende MUSE-Instrument kann ab sofort im sogenannten Narrow-Field-Modus mit dem adaptiven Optikmodul GALACSI diese neue Technik nutzen, um Turbulenzen in verschiedenen Höhen in der Erdatmosphäre zu korrigieren. Damit ist jetzt möglich, Bilder vom Erdboden im sichtbaren Licht aufzunehmen, die schärfer sind als die des NASA/ESA Hubble-Weltraumteleskops. Die Kombination aus exquisiter Bildschärfe und den spektroskopischen Fähigkeiten von MUSE wird es den Astronomen ermöglichen, die Eigenschaften astronomischer Objekte viel detaillierter als bisher zu untersuchen.

Das MUSE-Instrument (kurz für Multi Unit Spectroscopic Explorer) am Very Large Telescope (VLT) der ESO arbeitet mit einer adaptiven Optikeinheit namens GALACSI. Dabei kommt auch die Laser Guide Stars Facility, kurz ...

Im Focus: Diamant – ein unverzichtbarer Werkstoff der Fusionstechnologie

Forscher am KIT entwickeln Fenstereinheiten mit Diamantscheiben für Fusionsreaktoren – Neue Scheibe mit Rekorddurchmesser von 180 Millimetern

Klimafreundliche und fast unbegrenzte Energie aus dem Fusionskraftwerk – für dieses Ziel kooperieren Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler weltweit. Bislang...

Im Focus: Wiener Forscher finden vollkommen neues Konzept zur Messung von Quantenverschränkung

Quantenphysiker/innen der ÖAW entwickelten eine neuartige Methode für den Nachweis von hochdimensional verschränkten Quantensystemen. Diese ermöglicht mehr Effizienz, Sicherheit und eine weitaus geringere Fehleranfälligkeit gegenüber bisher gängigen Mess-Methoden, wie die Forscher/innen nun im Fachmagazin „Nature Physics“ berichten.

Die Vision einer vollständig abhörsicheren Übertragung von Information rückt dank der Verschränkung von Quantenteilchen immer mehr in Reichweite. Wird eine...

Im Focus: Was passiert, wenn wir das Atomgitter eines Magneten plötzlich aufheizen?

„Wir haben jetzt ein klares Bild davon, wie das heiße Atomgitter und die kalten magnetischen Spins eines ferrimagnetischen Nichtleiters miteinander ins Gleichgewicht gelangen“, sagt Ilie Radu, Wissenschaftler am Max-Born-Institut in Berlin. Das internationale Forscherteam fand heraus, dass eine Energieübertragung sehr schnell stattfindet und zu einem neuartigen Zustand der Materie führt, in dem die Spins zwar heiß sind, aber noch nicht ihr gesamtes magnetisches Moment verringert haben. Dieser „Spinüberdruck“ wird durch wesentlich langsamere Prozesse abgebaut, die eine Abgabe von Drehimpuls an das Gitter ermöglichen. Die Forschungsergebnisse sind jetzt in "Science Advances" erschienen.

Magnete faszinieren die Menschheit bereits seit mehreren tausend Jahren und sind im Zeitalter der digitalen Datenspeicherung von großer praktischer Bedeutung....

Im Focus: Erste Beweise für Quelle extragalaktischer Teilchen

Zum ersten Mal ist es gelungen, die kosmische Herkunft höchstenergetischer Neutrinos zu bestimmen. Eine Forschungsgruppe um IceCube-Wissenschaftlerin Elisa Resconi, Sprecherin des Sonderforschungsbereichs SFB1258 an der Technischen Universität München (TUM), liefert ein wichtiges Indiz in der Beweiskette, dass die vom Neutrino-Teleskop IceCube am Südpol detektierten Teilchen mit hoher Wahrscheinlichkeit von einer Galaxie in vier Milliarden Lichtjahren Entfernung stammen.

Um andere Ursprünge mit Gewissheit auszuschließen, untersuchte das Team um die Neutrino-Physikerin Elisa Resconi von der TU München und den Astronom und...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Stadtklima verbessern, Energiemix optimieren, sauberes Trinkwasser bereitstellen

19.07.2018 | Veranstaltungen

Innovation – the name of the game

18.07.2018 | Veranstaltungen

Wie geht es unserer Ostsee? Ein aktueller Zustandsbericht

17.07.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Automatisiertes Befüllen von Regalen im Einzelhandel

19.07.2018 | Verkehr Logistik

Mobilfunkstrahlung kann die Gedächtnisleistung bei Jugendlichen beeinträchtigen

19.07.2018 | Studien Analysen

Mit dem Nano-U-Boot gezielt gegen Kopfschmerzen und Tumore

19.07.2018 | Medizin Gesundheit

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics