Bakterien können Plastikverschmutzungen aus Seen entfernen
Eine Studie an 29 europäischen Seen hat ergeben, dass einige natürlich vorkommende Seebakterien auf den Überresten von Plastiktüten schneller und effizienter wachsen als auf natürlichen Materialien wie Blättern und Zweigen.
Die Bakterien bauen die Kohlenstoffverbindungen im Kunststoff ab, um sie als Nahrung für ihr Wachstum zu verwenden.
Die Wissenschaftler sagen, dass die Anreicherung von Wasser mit bestimmten Bakterienarten ein natürlicher Weg sein könnte, Plastikverschmutzung aus der Umwelt zu entfernen.
Der Effekt ist deutlich: Die Bakterienwachstumsrate hat sich mehr als verdoppelt, als die Plastikverschmutzung den Gesamtkohlenstoffgehalt im Seewasser um nur 4 % erhöhte.
Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Plastikverschmutzung in Seen die Bakterien auf ein schnelles Wachstum „vorbereitet“ – die Bakterien bauen nicht nur das Plastik ab, sondern sind dann auch besser in der Lage, andere natürliche Kohlenstoffverbindungen im See abzubauen.
Es wurde festgestellt, dass Seebakterien Kohlenstoffverbindungen aus Kunststoff gegenüber natürlichen bevorzugen. Die Forscher vermuten, dass die Kohlenstoffverbindungen aus Kunststoffen für die Bakterien leichter abzubauen und als Nahrung zu nutzen sind.
Die Wissenschaftler warnen davor, dass dies die anhaltende Plastikverschmutzung nicht duldet. Einige der Verbindungen in Kunststoffen können insbesondere in hohen Konzentrationen toxische Wirkungen auf die Umwelt haben.
Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Nature Communications veröffentlicht .
„Es ist fast so, als würde die Plastikverschmutzung den Bakterien Appetit machen. Die Bakterien nutzen das Plastik zuerst als Nahrung, weil es leicht abzubauen ist, und dann sind sie besser in der Lage, einige der schwierigeren Lebensmittel abzubauen – die natürlichen organischen Stoffe im See“, sagte Dr. Andrew Tanentzap von der Universität von Cambridge Department of Plant Sciences, Hauptautor der Abhandlung.
Er fügte hinzu: „Dies deutet darauf hin, dass die Plastikverschmutzung das gesamte Nahrungsnetz in Seen stimuliert, denn mehr Bakterien bedeuten mehr Nahrung für die größeren Organismen wie Enten und Fische.“
Die Wirkung variierte je nach Vielfalt der im Seewasser vorhandenen Bakterienarten – Seen mit mehr verschiedenen Arten waren besser darin, die Plastikverschmutzung abzubauen.
Eine von den Autoren im vergangenen Jahr veröffentlichte Studie ergab, dass europäische Seen potenzielle Hotspots für Mikroplastikverschmutzung sind.
Wenn Kunststoffe zerfallen, setzen sie einfache Kohlenstoffverbindungen frei. Die Forscher fanden heraus, dass sich diese chemisch von den Kohlenstoffverbindungen unterscheiden, die beim Abbau organischer Stoffe wie Blätter und Zweige freigesetzt werden.
Es wurde gezeigt, dass die Kohlenstoffverbindungen aus Kunststoffen von Additiven stammen, die für Kunststoffprodukte einzigartig sind, einschließlich Klebstoffen und Weichmachern.
Die neue Studie ergab auch, dass Bakterien mehr Plastikverschmutzung in Seen entfernten, die weniger einzigartige natürliche Kohlenstoffverbindungen enthielten. Denn die Bakterien im Seewasser hatten weniger andere Nahrungsquellen.
Die Ergebnisse werden dazu beitragen, Seen zu priorisieren, bei denen der Umweltschutz am dringendsten ist. Wenn ein See viel Plastikverschmutzung, aber eine geringe Bakterienvielfalt und viele verschiedene natürliche organische Verbindungen aufweist, ist sein Ökosystem anfälliger für Schäden.
„Leider werden Kunststoffe unsere Umwelt noch Jahrzehnte lang belasten. Auf der positiven Seite trägt unsere Studie dazu bei, Mikroben zu identifizieren, die genutzt werden könnten, um Plastikmüll abzubauen und die Umweltverschmutzung besser zu bewältigen“, sagte Professor David Aldridge vom Institut für Zoologie der Universität Cambridge, der an der Studie beteiligt war.
Im Rahmen der Studie wurden zwischen August und September 2019 29 Seen in ganz Skandinavien beprobt. Um eine Reihe von Bedingungen zu bewerten, unterschieden sich diese Seen in Breitengrad, Tiefe, Fläche, durchschnittlicher Oberflächentemperatur und Vielfalt der auf gelöstem Kohlenstoff basierenden Moleküle.
Die Wissenschaftler zerschnitten Plastiktüten von vier großen britischen Einkaufsketten und schüttelten diese in Wasser, bis ihre Kohlenstoffverbindungen freigesetzt wurden.
An jedem See wurden Glasflaschen mit Seewasser gefüllt. Der Hälfte davon wurde eine kleine Menge „Plastikwasser“ zugesetzt, um die Menge an Kohlenstoff darzustellen, die aus Kunststoffen in die Umwelt ausgelaugt wird, und den anderen wurde die gleiche Menge destilliertes Wasser zugesetzt. Nach 72 Stunden im Dunkeln wurde die Bakterienaktivität in jeder der Flaschen gemessen.
Die Studie maß das Bakterienwachstum – durch Massenzunahme und die Effizienz des Bakterienwachstums – durch die Menge an Kohlendioxid, die beim Wachstumsprozess freigesetzt wurde.
Im Wasser mit Kohlenstoffverbindungen aus Kunststoff hatten die Bakterien ihre Masse sehr effizient verdoppelt. Etwa 50 % dieses Kohlenstoffs wurden in 72 Stunden in die Bakterien eingebaut.
„Unsere Studie zeigt, dass Tragetaschen, die in Seen und Flüsse gelangen, dramatische und unerwartete Auswirkungen auf das gesamte Ökosystem haben können. Hoffentlich werden unsere Ergebnisse die Menschen ermutigen, noch vorsichtiger mit der Entsorgung von Plastikmüll umzugehen“, sagte Eleanor Sheridan von der Universität vom Department of Plant Sciences in Cambridge, Erstautor der Studie, der die Arbeit im Rahmen eines Bachelor-Projekts im Abschlussjahr durchführte.
Die Forschung wurde vom Europäischen Forschungsrat finanziert.
- Sheridan, E.A. et al: ‘Plastic pollution fosters more microbial growth in lakes than natural organic matter.’ Nature Communications, 2022. DOI: 10.1038/s41467-022-31691-9
