Plastikmüll im Meer lebt – Plastisphäre wird zum neuen Ökosystem

Plastikmüll im Meer lebt – Forscher entdecken neues Ökosystem

Auf Plastik im Meer entsteht eine Plastisphäre: Mikroben nutzen Licht, Nährstoffe und schaffen neue Lebensräume.

Plastik im Meer treibt nicht nur an der Oberfläche, es verändert auch, was dort lebt. Eine neue Untersuchung zeigt, dass sich auf den Partikeln dichte Gemeinschaften aus Mikroorganismen bilden. Diese Plastisphäre macht aus Müll einen aktiven Teil des Ökosystems. In nährstoffarmen Meeresregionen entstehen so kleine Zonen mit eigener biologischer Dynamik.

Die Folgen reichen weit über den einzelnen Plastikfetzen hinaus. Ozeane liefern Nahrung, beeinflussen das Klima und tragen ganze Wirtschaftszweige. Wenn Plastik dort neue Lebensräume schafft, verschiebt das auf Dauer Nährstoffkreisläufe, Lebensbedingungen und womöglich auch Fischbestände.

Forscher lesen die DNA der Plastisphäre aus

Ein Team vom Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung untersuchte zwei große Müllstrudel. Die Proben stammen aus dem Nordpazifik zwischen Singapur und Kanada sowie aus dem Nordatlantik südwestlich der Azoren. Dort sammeln sich enorme Mengen Plastik.

Die Forschenden analysierten die DNA der Mikroben auf den Partikeln. Rund 340 untersuchte Gene steuern wichtige Prozesse im Stoffwechsel. „Funktionelle Gene enthalten genetische Informationen, die Mikroben befähigen, Proteine zu bilden, Stoffwechselprozesse zu steuern und Zellstrukturen aufzubauen“, erklärt der Mikrobiologe Erik Borchert.

Plastisphäre unterscheidet sich klar vom Plankton

Die Ergebnisse zeigen deutliche Unterschiede. Mikroben auf Plastik besitzen mehr Gene und größere Genome als freies Plankton. Sie sind damit flexibler und widerstandsfähiger.

Auch die Genomgröße fällt deutlich größer aus. Im Atlantik liegt sie bei rund 3,5 Megabasen, im Pazifik bei 3,7. Plankton erreicht nur 1,5 bis 1,9 Megabasen. „Die Mikroorganismen im Biofilm besitzen mehr Genkopien. So können sie Nährstoffe effektiv aufnehmen und Schäden am Erbgut schneller reparieren“, sagt Biologe Stefan Lips.

Mikroben profitieren vom engen Zusammenleben

Im offenen Ozean herrscht Mangel. Nährstoffe sind knapp. Plankton passt sich an und reduziert seine genetische Ausstattung. Auf Plastik gelten andere Bedingungen. Die Mikroben sitzen dicht beieinander und tauschen Stoffe aus.

„Über die funktionellen Strategien der Mikroorganismen ist bisher wenig bekannt, obwohl sie extremen Bedingungen wie Nährstoffmangel und starker UV-Strahlung ausgesetzt sind“, sagt die Hydrobiologin Mechthild Schmitt-Jansen.

Nährstoffe werden auf Plastik deutlich besser genutzt

Gerade in nährstoffarmen Regionen entscheidet der Zugang zu Stickstoff und Phosphor über das Überleben. Mikroben auf Plastik kommen damit deutlich besser zurecht. Zentrale Unterschiede:

75 Prozent der Mikroben auf Plastik können Nitrat vollständig verwerten
Im Plankton sind es nur 29 Prozent
Stickstofffixierung tritt deutlich häufiger auf
Phosphor wird effizienter aufgenommen und genutzt

„Die Mikroorganismen können eine größere Bandbreite an Kohlenstoffquellen nutzen und Nährstoffe effizient aufnehmen“, erklärt Lips. Dadurch entstehen kleine, produktive Zonen mitten im nährstoffarmen Ozean.

Schutz vor UV-Strahlung verschafft klare Vorteile

An der Oberfläche der Ozeane herrschen extreme Bedingungen. UV-Strahlung und reaktive Sauerstoffverbindungen belasten Zellen stark. Mikroben auf Plastik sind darauf vorbereitet. Die Studie zeigt:

Schutzmechanismen gegen UV-Strahlung treten deutlich häufiger auf
DNA-Reparaturprozesse sind ausgeprägter
Enzyme zur Entgiftung kommen verstärkt vor

Viele Mikroben nutzen Licht aktiv zur Energiegewinnung. Sie betreiben eine Form der Photosynthese ohne Sauerstoffproduktion. Laut Lips können sie „alternative Energiequellen nutzen und Schäden schnell ausgleichen.“

So entstehen auf Plastik neue Lebensräume. Die Forschenden fanden dort erhöhte Mengen an Chlorophyll. Das deutet auf eine größere Biomasse hin als im umliegenden Wasser. „Das schafft nährstoffreiche Nischen in einem eigentlich nährstoffarmen Ozean“, so Schmitt-Jansen. Diese Mikro-Ökosysteme bleiben bestehen, weil Plastik lange an der Oberfläche treibt.

Mikroben bauen Plastik kaum ab

Ein entscheidender Punkt bleibt jedoch: Die Mikroben lösen das Problem der Plastikverschmutzung der Meere nicht. Sie nutzen Plastik als Lebensraum, nicht als Hauptnahrung. Borchert stellt klar: „Da Mikroben Plastik als Lebensraum nutzen, ist es unwahrscheinlich, dass sie es abbauen.“ Das bedeutet, dass Plastik langfristig im Meer bleibt und weiter Lebensraum bietet.

Diese neuen Lebensräume verändern natürliche Prozesse im Meer. Kohlenstoff- und Nährstoffkreisläufe verschieben sich. Welche Auswirkungen das langfristig hat, ist noch nicht vollständig geklärt. Lips warnt daher:

Das ist kein gutes Zeichen für die Ozeane.

Kurz zusammengefasst:

Plastik im Meer wird zur Plastisphäre: Mikroben besiedeln die Oberfläche, bilden stabile Biofilme und machen aus Müll einen aktiven Teil des Ökosystems.
Diese Mikroben sind besser angepasst als Plankton: Sie besitzen größere Genome, nutzen Nährstoffe effizienter und überstehen UV-Stress deutlich leichter.
Plastik wird dadurch nicht abgebaut, sondern verstärkt das Problem: Es schafft neue Lebensräume, verändert Stoffkreisläufe und verschiebt die biologische Struktur der Ozeane.

Übrigens: Während Plastik im Meer neue Mikro-Ökosysteme schafft, verändert sich gleichzeitig die Basis der Nahrungskette: Phytoplankton wird nährstoffärmer und energiehaltiger. Was das für Fische, Meeresleben und den Menschen bedeutet – mehr dazu in unserem Artikel.