Plastikmüll in den Ozeanen gilt längst als eines der größten Umweltprobleme unserer Zeit. Jedes Jahr gelangen Millionen Tonnen Kunststoff in Flüsse, Meere und schließlich in die großen Müllstrudel der Ozeane. Sichtbar werden vor allem schwimmende Flaschen, Verpackungen oder Fischernetze. Weniger sichtbar, aber mindestens genauso spannend und problematisch, ist das Leben auf diesen Kunststoffoberflächen. Denn Plastik ist im Meer längst mehr als nur Abfall. Es ist zu einem eigenen Lebensraum geworden.
Plastisphäre: Wie Mikroben auf Plastik im Meer überleben
Wissenschaftler sprechen dabei von der sogenannten Plastisphäre. Gemeint ist damit die Gesamtheit der Mikroorganismen, die sich auf Plastikpartikeln ansiedeln. Dazu gehören Bakterien, Algen, Pilze, Viren und andere winzige Lebewesen. Sie bilden auf dem Kunststoff einen Biofilm, also eine dünne Schicht aus Mikroorganismen und Stoffwechselprodukten.
Neue Forschungen des Helmholtz-Zentrums für Umweltforschung und des GEOMAR zeigen nun, dass die Mikroben der Plastisphäre erstaunlich gut an die extremen Bedingungen im offenen Ozean angepasst sind. Sie verfügen über besondere Gene, größere Genome und clevere Überlebensstrategien. Gleichzeitig machen die Ergebnisse deutlich, warum Plastik im Meer kein vorübergehendes Problem ist.
Was ist die Plastisphäre?
Der Begriff Plastisphäre beschreibt den Lebensraum, der sich auf Kunststoffpartikeln im Wasser bildet. Sobald Plastik längere Zeit im Meer treibt, lagern sich Mikroorganismen an der Oberfläche an. Schon nach wenigen Stunden entsteht ein erster Biofilm. Im Laufe von Tagen und Wochen wird daraus ein komplexes Mini-Ökosystem.
Die Plastisphäre unterscheidet sich deutlich vom normalen Meeresplankton. Während Plankton frei im Wasser schwebt, leben die Mikroorganismen der Plastisphäre fest auf einer Oberfläche. Das verschafft ihnen Vorteile. Sie können enger zusammenarbeiten, Stoffe austauschen und sich besser gegen Umweltstress schützen.
- Bakterien
- Algen
- Pilze
- Viren
- Kleinstlebewesen im Biofilm
- Organismen auf Mikroplastik und Makroplastik
Besonders häufig entsteht die Plastisphäre auf Plastikstücken, die über lange Zeit an der Wasseroberfläche treiben. Dort sind die Bedingungen extrem: starke UV-Strahlung, wenig Nährstoffe, Temperaturschwankungen und Salzwasser. Trotzdem gelingt es vielen Mikroben, dort dauerhaft zu überleben.
Warum Plastik im Meer ein neuer Lebensraum ist
Plastik ist sehr langlebig. Eine Plastikflasche kann mehrere hundert Jahre im Meer bestehen bleiben. Dadurch bietet sie Mikroorganismen einen dauerhaften Untergrund. Im Gegensatz zu natürlichen Materialien wie Holz oder Pflanzenresten wird Kunststoff nur sehr langsam abgebaut.
Für Mikroben bedeutet das: Sie finden einen stabilen Platz, auf dem sie sich ansiedeln und vermehren können. Gleichzeitig können sie auf dem Plastik in Gemeinschaft leben. Innerhalb des Biofilms tauschen sie Stoffe aus und unterstützen sich gegenseitig.
Gerade in den nährstoffarmen Regionen der offenen Ozeane ist das ein großer Vorteil. Dort gibt es normalerweise nur wenig Nahrung. Auf einem Plastikteilchen können Mikroorganismen dagegen gemeinsam Nährstoffe sammeln und verwerten.
Die Rolle der Müllstrudel
Besonders deutlich wird die Plastisphäre in den großen Müllstrudeln der Weltmeere. Diese sogenannten Garbage Patches entstehen durch Meeresströmungen. Plastik sammelt sich dort über Jahre an.
Im Pazifik und Atlantik gibt es mehrere solcher Regionen. Zwei davon wurden von Forschern genauer untersucht:
- Der nordpazifische Müllstrudel zwischen Singapur und Kanada
- Der nordatlantische Müllstrudel südwestlich der Azoren
Auf Expeditionen mit den Forschungsschiffen SONNE und POSEIDON sammelten Wissenschaftler Plastikstücke von der Meeresoberfläche. Anschließend untersuchten sie die darauf lebenden Mikroben.
Forscher haben Plastik aus den großen Müllstrudeln im Atlantik und Pazifik untersucht und die DNA der darauf lebenden Mikroben analysiert.
Warum ist das relevant?
Die Ergebnisse zeigen, dass Plastik im Meer nicht nur Abfall ist, sondern einen völlig neuen Lebensraum schafft.
Für wen ist das wichtig?
Für Umweltforscher, Politiker, Küstenschutz, Gesundheitsbehörden und letztlich für jeden Menschen.
Wie Wissenschaftler die Plastisphäre untersucht haben
Die Forscher konzentrierten sich auf sogenannte Metagenome. Ein Metagenom umfasst die gesamte DNA aller Organismen einer Lebensgemeinschaft. Dadurch lässt sich erkennen, welche Arten vorhanden sind und welche Fähigkeiten sie besitzen.
Im Mittelpunkt standen die funktionellen Gene. Diese Gene bestimmen, welche biologischen Prozesse möglich sind. Sie steuern zum Beispiel:
- Die Aufnahme von Nährstoffen
- Den Aufbau von Zellstrukturen
- Die Reparatur beschädigter DNA
- Die Nutzung von Energiequellen
- Die Abwehr von UV-Strahlung
Insgesamt analysierten die Forscher rund 340 funktionelle Gene. Anschließend verglichen sie die Mikroben der Plastisphäre mit normalem Meeresplankton.
Das Ergebnis war eindeutig: Die Mikroorganismen auf Plastik besitzen deutlich mehr Gene für Überleben, Wachstum und Anpassung als die frei lebenden Mikroben im Meer.
Warum Mikroben in der Plastisphäre besser überleben
Die Bedingungen auf der Meeresoberfläche sind für Mikroorganismen extrem. Es gibt wenig Nahrung, starke Sonneneinstrahlung und häufige Temperaturschwankungen. Dennoch schaffen es die Mikroben der Plastisphäre, sich erfolgreich anzupassen.
Mehr Gene für die Nährstoffaufnahme
Die Mikroben auf Plastik besitzen besonders viele Genkopien für die Aufnahme und Verarbeitung von Nährstoffen. Dadurch können sie selbst kleinste Mengen an Kohlenstoff oder Stickstoff effizient nutzen.
Im offenen Ozean ist Nahrung knapp. Wer vorhandene Nährstoffe schneller aufnehmen kann, hat einen klaren Vorteil. Genau das gelingt den Mikroben der Plastisphäre.
Bessere Reparatur von UV-Schäden
An der Wasseroberfläche trifft intensive UV-Strahlung auf die Mikroorganismen. Diese Strahlung kann die DNA schädigen. Die Plastisphäre-Mikroben besitzen jedoch spezielle Reparaturmechanismen.
Sie verfügen über Gene, mit denen beschädigte DNA schnell wiederhergestellt werden kann. Dadurch überstehen sie Bedingungen, die für andere Mikroorganismen problematisch wären.
Alternative Energiegewinnung
Einige Bakterien der Plastisphäre können eine Form der Photosynthese nutzen, bei der kein Sauerstoff entsteht. Fachleute sprechen von anoxygener Photosynthese.
Diese Fähigkeit hilft den Mikroben, auch dann Energie zu gewinnen, wenn klassische Bedingungen für die Photosynthese fehlen. Damit sind sie flexibler als viele andere Organismen.
Ein einzelnes Plastikstück im Meer kann für Mikroorganismen ähnlich wichtig sein wie eine kleine Insel in der Wüste. Dort finden sie Schutz, Nährstoffe und andere Mikroben, mit denen sie zusammenarbeiten können.
Warum die Genome der Plastisphäre größer sind
Ein besonders spannendes Ergebnis der Studie betrifft die Größe der Genome. Das Genom ist die Gesamtheit aller Erbinformationen eines Organismus.
Normales Meeresplankton besitzt oft sehr kleine Genome. Das liegt daran, dass sich diese Organismen über Millionen Jahre an die nährstoffarme Umgebung angepasst haben. Kleine Genome benötigen weniger Energie.
Die Mikroben der Plastisphäre gehen einen anderen Weg. Ihre Genome sind deutlich größer. Sie enthalten mehr Gene und mehr Kopien bestimmter Funktionen. Das kostet zwar Energie, bringt aber Vorteile:
- Mehr Möglichkeiten zur Anpassung
- Schnellere Reaktion auf Stress
- Bessere Nutzung verschiedener Energiequellen
- Effizientere Zusammenarbeit im Biofilm
Da die Mikroorganismen auf Plastik gemeinsam leben, profitieren sie von einer Art Arbeitsteilung. Manche produzieren Nährstoffe, andere verwerten sie. Dadurch können auch größere Genome sinnvoll sein.
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Warum die Plastisphäre das ökologische Gleichgewicht verändern kann
Die Plastisphäre ist nicht nur ein interessanter Lebensraum. Sie verändert möglicherweise auch das Gleichgewicht der Ozeane.
Im Biofilm auf Plastik fanden die Forscher relativ hohe Konzentrationen von Chlorophyll. Chlorophyll ist der grüne Farbstoff, den Pflanzen und Algen für die Photosynthese benötigen.
Hohe Chlorophyll-Werte bedeuten, dass die Mikroorganismen auf Plastik viel Biomasse produzieren können. Das wiederum kann lokale Bereiche schaffen, die deutlich nährstoffreicher sind als das umgebende Meer.
Die Wissenschaftler sprechen hier von eutrophen Nischen. Das sind kleine Zonen mit hoher biologischer Aktivität in einer ansonsten nährstoffarmen Umgebung.
Welche Folgen könnte das haben?
- Veränderung der natürlichen Artenzusammensetzung
- Verdrängung empfindlicher Meeresorganismen
- Beeinflussung von Nährstoffkreisläufen
- Veränderung der Sauerstoffverhältnisse
- Mögliche Ausbreitung krankheitserregender Keime
Noch ist nicht vollständig geklärt, wie stark diese Effekte sind. Sicher ist aber: Plastik verändert die Ozeane nicht nur optisch, sondern auch biologisch.
Die Forschung zeigt, dass Plastik im Meer nicht neutral bleibt. Es schafft neue ökologische Bedingungen. Diese Entwicklung betrifft langfristig die Stabilität ganzer Meeresökosysteme.
Kann die Plastisphäre Plastik abbauen?
Immer wieder taucht die Hoffnung auf, dass Mikroorganismen das Plastik im Meer vielleicht abbauen könnten. Tatsächlich gibt es einzelne Bakterien und Pilze, die bestimmte Kunststoffe langsam zersetzen.
Die aktuelle Forschung macht jedoch deutlich, dass dies im offenen Ozean kaum eine relevante Rolle spielt. Die meisten Mikroben nutzen Plastik nicht als Nahrung, sondern lediglich als Untergrund.
Das bedeutet: Die Mikroorganismen leben auf dem Kunststoff, ohne ihn nennenswert zu beseitigen. Deshalb ist nicht zu erwarten, dass die Plastisphäre das Plastikproblem von selbst löst.
Warum der Abbau so schwierig ist
- Kunststoffe sind chemisch sehr stabil
- Im Meer fehlen oft die richtigen Bedingungen für einen schnellen Abbau
- UV-Strahlung und Salzwasser verändern das Plastik nur langsam
- Mikroorganismen bevorzugen meist andere Energiequellen
Selbst wenn einzelne Bakterien Kunststoff abbauen können, dauert dieser Prozess oft Jahrzehnte oder sogar Jahrhunderte.
Welche Risiken bestehen für Tiere und Menschen?
Die Plastisphäre betrifft nicht nur Mikroben. Sie kann auch Auswirkungen auf größere Tiere und möglicherweise auf den Menschen haben.
Meerestiere nehmen Mikroplastik häufig mit der Nahrung auf. Dadurch gelangen auch die darauf lebenden Mikroorganismen in ihren Körper. Einige Forscher vermuten, dass Plastikpartikel Krankheitserreger verbreiten könnten.
Wenn sich auf Plastik schädliche Bakterien ansiedeln, können diese über Strömungen große Entfernungen zurücklegen. So gelangen sie möglicherweise in Regionen, in denen sie vorher nicht vorkamen.
Mögliche Folgen für die Gesundheit
- Verbreitung von Krankheitserregern
- Eintrag von Schadstoffen in die Nahrungskette
- Aufnahme von Mikroplastik und Nanoplastik durch den Menschen
- Belastung von Fischen und Meeresfrüchten
Medizinisch gibt es bisher keine eindeutigen Beweise dafür, welche konkreten Folgen die Mikroben der Plastisphäre für den Menschen haben. Hier liegen die Grenzen der bisherigen Forschung. Zwar wurden Mikroplastik und Nanoplastik bereits in menschlichem Gewebe nachgewiesen, doch welche gesundheitlichen Schäden daraus entstehen können, ist noch nicht abschließend geklärt.
Fest steht jedoch: Je mehr Plastik in die Umwelt gelangt, desto größer wird das Risiko für Tiere, Ökosysteme und möglicherweise auch für den Menschen.
- Bisher keine eindeutigen Aussagen zu langfristigen Gesundheitsschäden
- Keine sicheren Daten zur Rolle einzelner Keime auf Plastik
- Nanoplastik im menschlichen Körper wird noch erforscht
- Viele Studien liefern Hinweise, aber noch keine endgültigen Beweise
Rechtliche Einordnung: Wer ist für Plastik im Meer verantwortlich?
Die Plastikverschmutzung der Ozeane ist auch ein rechtliches Thema. International gibt es zahlreiche Abkommen, die verhindern sollen, dass Müll ins Meer gelangt.
Dazu gehören unter anderem:
- Das Londoner Übereinkommen gegen Meeresverschmutzung
- Die EU-Richtlinie zu Einwegplastik
- Nationale Verpackungsgesetze
- Internationale Pläne zur Reduzierung von Mikroplastik
In der Europäischen Union wurden bereits viele Einwegprodukte verboten oder eingeschränkt. Dazu gehören etwa Plastikstrohhalme, Wattestäbchen oder Einwegbesteck.
Trotzdem gelangen weiterhin große Mengen Kunststoff in die Umwelt. Der Grund: Ein Großteil stammt aus Verpackungen, Reifenabrieb, Textilien oder schlecht entsorgtem Müll.
Warum die bisherigen Regeln nicht ausreichen
Viele Gesetze konzentrieren sich auf sichtbaren Plastikmüll. Mikroplastik und die langfristigen Folgen der Plastisphäre spielen bislang nur eine untergeordnete Rolle.
Die neuen Forschungsergebnisse könnten deshalb politischen Druck erzeugen. Denn sie zeigen, dass Plastik im Meer nicht einfach nur liegen bleibt, sondern aktiv in die Ökosysteme eingreift.
Plastisphäre im Atlantik und Pazifik: Unterschiede und Gemeinsamkeiten
Die Forscher verglichen die Plastisphäre in zwei unterschiedlichen Ozeanen. Dabei zeigte sich: Die genaue Zusammensetzung der Arten unterscheidet sich.
Im Atlantik leben teilweise andere Bakterienarten als im Pazifik. Trotzdem besitzen die Mikroben in beiden Regionen ähnliche Funktionen.
Das bedeutet: Auch wenn andere Arten beteiligt sind, lösen sie die gleichen Probleme. Sie nehmen Nährstoffe auf, reparieren UV-Schäden und bilden Biofilme.
Für die Wissenschaft ist das wichtig. Denn es deutet darauf hin, dass sich weltweit ähnliche Lebensgemeinschaften auf Plastik entwickeln. Die Plastisphäre ist also kein lokales Phänomen, sondern ein globales.
Was Du selbst gegen Plastik im Meer tun kannst
Auch wenn das Problem riesig erscheint, kannst Du im Alltag einiges tun, um Plastikmüll zu vermeiden.
- Mehrweg statt Einweg verwenden
- Plastikverpackungen reduzieren
- Stofftaschen und Trinkflaschen nutzen
- Kosmetik ohne Mikroplastik kaufen
- Müll korrekt entsorgen
- Bei Umweltaktionen und Clean-ups mitmachen
Besonders wichtig ist es, Plastik gar nicht erst in die Umwelt gelangen zu lassen. Denn sobald es im Meer angekommen ist, lässt es sich kaum noch vollständig entfernen.
Dokumentation und weiterführende Informationen
Wenn Du mehr über die Plastisphäre und das Leben auf Plastik im Meer erfahren möchtest, lohnt sich die Dokumentation von Arte. Dort wird anschaulich gezeigt, wie Mikroorganismen und andere Lebewesen auf Plastikpartikeln leben und welche Folgen das für die Ozeane hat.
Zur Arte-Dokumentation: Leben auf Plastik
Zusammenfassung: Warum die Plastisphäre mehr ist als nur ein Forschungsthema
Die Plastisphäre zeigt, wie stark der Mensch die Natur verändert hat. Plastik im Meer ist längst nicht mehr nur Müll. Es ist zu einem künstlichen Lebensraum geworden, auf dem Mikroorganismen eigene Gemeinschaften bilden.
Die neuen Studien belegen, dass diese Mikroben hervorragend an die harten Bedingungen im offenen Ozean angepasst sind. Sie besitzen größere Genome, mehr funktionelle Gene und besondere Überlebensstrategien.
Gleichzeitig ist das kein positives Zeichen. Denn die Plastisphäre verändert natürliche Ökosysteme, schafft neue Nischen und könnte langfristig das Gleichgewicht der Meere stören. Einen schnellen biologischen Abbau des Plastiks wird es wahrscheinlich nicht geben.
Deshalb bleibt die wichtigste Botschaft: Plastikverschmutzung muss verhindert werden, bevor der Müll überhaupt ins Meer gelangt.
Quelle / Infos / Pressemitteilung: https://idw-online.de/de/news868810 und https://doi.org/10.1016/j.envpol.2026.127830
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Autor und Bild: Chad Gregor Paul Thiele
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