Plankton und Plastik der Ozeane: Treibstoff und Untergang des Lebens

Mit unserem Konsumverhalten wächst exponentiell die vagabundierende, maritime Plastikmüll-Verschmutzung: dieser planktonartige Kunststoff bedroht alle Lebewesen – letztlich uns selbst.

 

Von Hans-Jörg Müllenmeister

Weltweit wabern zwei existenz-entscheidende Phänomene durch die Weiten der Ozeane: das eine ist lebensspendend, das andere todesverheißend. Die natürlichen Erscheinungen, Phyto- und Zoo-Plankton, sind die Basis allen Lebens; sie drohen zu versiegen. Dagegen wächst mit unserem Konsumverhalten exponentiell die vagabundierende, maritime Plastikmüll-Verschmutzung: dieser planktonartige Kunststoff bedroht alle Lebewesen – letztlich uns selbst. Dazu wollen wir Fakten aufzeigen und die Erscheinungen näher untersuchen.


Erdgeschichte zeitgerafft
Vorab: Unter dem Begriff Plankton verstanden die alten Griechen „das Umherirrende“. Das trifft für alle Organismen zu, die in der Freiwasserzone, im Pelagial der Meere leben und ohne wesentliche Eigenbewegung passiv durch Strömungen driften.


Im Erdaltertum des Perm vor 252 Millionen Jahren gab es eine Katastrophe, die 90% aller Organismen auslöschte, auch die Herrschaft der „grünen“ Mikroalgen. Aber schon bald blühte im Erdmittelalter vor 225 Millionen Jahren im Trias erneut das Leben auf, sogar in noch größerer Vielfalt: Auf dem Land begann die Herrschaft der Dinosaurier. Und in den Ozeanen konnten durch ein besseres Nahrungsangebot – dank der „roten Algen“, (Kieselalgen) als Grundnahrung – eine neuartige Tierwelt entstehen, erstmals auch Raubfische.


Aqua incognita
Die Weltmeere bergen eine unglaubliche Artenvielfalt, denn obwohl 70% der Erdoberfläche von Ozeanen bedeckt ist, sind uns etwa sechs mal mehr Landlebewesen als Meeresorganismen bekannt. Gemessen an den irdischen Ökosystemen, sind die Lebewesen der riesigen Weiten in den Weltmeeren mit ihren schier endlosen Tiefen wenig erforscht. So weiß man verhältnismäßig wenig über die Verbreitung von Plankton im Großökosystem Meer. Trotz der Winzigkeit einzelner Bestandteile, spielt das Plankton eine herausragende Rolle: einerseits als wesentlicher Treiber der globalen biogeochemischen Kreisläufe, andererseits als Nahrungsgrundlage maritimer Ökosysteme.


Pflanzen-Winzlinge versorgen die Welt mit Sauerstoff
Mit dem pflanzlichen, dem Phyto-Plankton beginnt die Nahrungskette in der aquatischen Welt; sie ist Dreh- und Angelpunkt für das ökologische Gleichgewicht. Phyto-Plankton besteht zu 90% aus Algen. Diese spalten die im Meer enthaltene Mineralsalze und den Kohlenstoff bei Sonnenlicht auf (Photosynthese), und zwar in organische Stoffe und Sauerstoff. Keiner anderen Lebensgemeinschaft gelingt dieser Geniestreich. Die Pflanzenzwerge sind in der Tat der Biotreibstoff der Meere; sie sind essentiell für die Sauerstoffversorgung der Erdatmosphäre und ebenso wichtig wie unsere Regenwälder. Ein Großteil des aufgenommenen Kohlenstoffs sinkt mit dem Absterben dieser Organismen in die Tiefe der Weltmeere ab. Als Klimaregulator entzieht das Phyto-Plankton also der Atmosphäre Kohlendioxid. Plankton steuert auch den maritimen Stickstoffkreislauf und kann über den Schwefelkreislauf sogar die Wolkenbildung beeinflussen.


Droht dem Plankton irgendwann der Garaus?

Pflanzliches Plankton produziert 92% der maritimen Biomasse, etwa 50 Milliarden Tonnen pro Jahr. Das ist die Nahrungsgrundlage der tierischen maritimen Lebewesen der zweiten Reihe, dem Zoo-Plankton. Diese sind übrigens die ersten eingefleischten Ur-Veganer auf unserem Planeten. Ihr „Drei-Gänge-Menü“ besteht aus Mikroorganismen, und zwar überwiegend aus drei Gruppen einzelliger Algen: Kieselalgen (Diatomeae), Panzer- und Kalkgeißler und Blaualgen (Cyanobacteria). Die letzten beiden Gruppen gehören zum Nano-Plankton, das sich mit Netzen nicht abfangen lässt.


Eine besorgniserregende Entwicklung droht, denn diese Basis für alle weiteren Nahrungsketten auf dem Planeten schwindet. Die Population der Schwebeteilchen ist im vergangenen Jahrhundert in fast allen Weltmeeren enorm geschrumpft. Als Ursache sehen die Forscher vor allem die Erwärmung der Ozeane. Der Plankton-Rückgang beeinflusst alles, was in der Nahrungskette höher steht ‒ den Menschen eingeschlossen.


Auf- und Abbau der Biomasse Phyto-Plankton?
Wenn die Temperaturen im Frühjahr langsam ansteigen und es mehr Tageslicht gibt, vermehrt sich das pflanzliche Plankton nahe der Wasseroberfläche und baut dabei aus Kohlendioxid und Nährstoffen Biomasse auf. Nach Absterben dieser pflanzlichen Organismen sinkt ein Teil der gebildeten Biomasse in die Tiefe ab ‒ inklusive des in ihr gebundenen Kohlenstoffs. Doch diese biologische Kohlenstoffpumpe schwächelt langsam. Der Grund: In dem Maße wie der Aufbau der Biomasse durch die Photosynthese nur gering durch die Wassererwärmung beeinflusst wird, nimmt sein Abbau durch Bakterien bei höheren Temperaturen weitaus stärker zu. Dadurch zersetzt sich ein größerer Anteil der pflanzlichen Biomasse, bevor sie in tiefere Schlünde der Meere absinkt. Es verbleibt insgesamt mehr Kohlendioxid in den oberflächennahen Wasserschichten, die demzufolge weniger CO2 aus der Luft aufnehmen können. Bedenklich ist, dass vor allem durch ansteigende Meerestemperaturen die Menge des maritimen Phyto-Plankton seit 1950 um 40% zurückgegangen ist.


In den meisten Ozeanregionen nahm das Phyto-Plankton im 20. Jahrhundert ab. Offenbar führten steigende Temperaturen im Ozean dazu, dass sich das Meerwasser stärker schichtet. Es kommt nicht mehr zu einer guten vertikalen Verteilung der Nährstoffe von unten nach oben. Besonders in den Tropen und Subtropen sank der gesamte Plankton-Gehalt. Dagegen nahm im Indischen Ozean das Plankton zu. Indes, der globale Rückgang um insgesamt zwei Drittel seit dem 20. Jahrhundert ist eindeutig; die Schwankungen hängen von regionalen Wetterphänomenen ab, wie El-Niño, Meeresströmungen und Niederschläge.


Woher bezieht das Phyto-Plankton seine Nahrung?
Phyto-Plankton braucht zum Wachsen und Gedeihen vor allem ein Spurenelement; erst wenn genügend molekulares Eisen im Wasser gelöst ist, können diese Kleinstlebewesen Nitrate bilden und damit großzügig wachsen. Bisher haben die Wissenschaftler angenommen, die wichtigste Quelle für den Eisendünger im Meer sei mit dem Wind verfrachteter Wüstenstaub. Es gibt aber eine weitere sehr ergiebige Eisenquelle als Plankton-Dünger: Neuere Messungen im Schelfgebiet des Nordpazifiks vor der Halbinsel Kamtschatka zeigten hohe Eisenkonzentrationen in 100 bis 200 Meter Wassertiefe. Dieses ausgelaugte Eisen stammt aus submarinem vulkanischem Gestein.


Zoo-Plankton eingebunden im biogeochemischen Kreislauf
Zoo-Plankton scheint in den Weltmeeren ähnlich viel Biomasse zu enthalten wie pflanzliches. Alle planktischen Organismen, die keine Photosynthese betreiben, zählen definitionsgemäß zum Zoo-Plankton. Hier gibt es ebenfalls winzige Vertreter, etwa Bakterien von denen sich bis zu zwei Millionen in einem Teelöffel Meerwasser tummeln. Auch Meter-große Quallen zählen dazu, da sie nicht gegen Strömungen anschwimmen können. Von der Phyto-Biomasse ernähren sich Zooplankton-Organismen. Diese wiederum dienen als Nahrungsquelle den Fischen und ihren Larven sowie vielen anderen Meeresbewohnern bis hin zu den Plankton-filternden Bartenwalen.


Hauptvertreter des Zoo-Planktons: der Krill
Ruderfußkrebse der Gattung Calanus bilden zusammen mit dem Krill riesige Mengen an tierischer Biomasse im Plankton. Der Krill mit seinen garneleförmigen Krebstierchen ist Hauptvertreter des Zoo-Planktons. Auf eine Masse von unglaublichen 130 Millionen Tonnen schätzen sogar einige Experten den Krill allein im südlichen Ozean. Der antarktische Krill liebt und braucht die Nähe zum Meereis. Er weidet die grün-bräunlich leuchtenden Kieselalgen regelrecht von den Meereisschollen ab. Bei Helligkeit versteckt er sich in tieferen, dunkleren Wasserschichten vor Räubern. Erst bei Dunkelheit traut er sich in obere Meereszonen, wo sein Tisch mit seiner Leibspeise aus „blühenden“ Kieselalgen gedeckt ist.


Plankton-Steckbrief in Zahlen
Vorweg gesagt: Die Schätzungen und Hochrechnungen haben eine große Schwankungsbreite. Von der geschätzten 40 Milliarden Tonnen Gesamtmasse aller Lebewesen in den Ozeanen nimmt allein das Phyto-Plankton, der pflanzliche Teil des Planktons, eine Masse von über zehn Milliarden Tonnen ein. Eine ungeheure Menge, die 62.500 mal dem Gewicht des Kölner Doms entspricht.


Andererseits: Gemäß einer Studie aus dem Jahre 2014, treiben allein 5,25 Billionen Plastikteilchen mit einem Gesamtgewicht von fast 269.000 Tonnen an der Wasseroberfläche. Derweil produziert die Menschheit jährlich rund 240 Millionen Tonnen Plastik. Davon landen mehr als 6,4 Millionen Tonnen in den Ozeanen. Jahr für Jahr. Das entspricht ziemlich genau dem Gewicht der Cheopspyramide. Der eklatante Unterschied: das Kulturgut Cheopspyramide zählt zu den sieben Weltwundern, die Kunststoff-Müllhalden der Ozeane zu den Schandflecken unserer zivilisierten Welt. Man schätzte vor zehn Jahren das Plastik-zu-Plankton-Verhältnis 6:1, heute sind es 60:1. Und 70% des Meeresmülls besiedelt den Meeresgrund. Konservativen Hochrechnungen zufolge enthält ein Quadratkilometer Sediment der Tiefsee im Indischen Ozean etwa vier Billiarden (4 x 10 hoch 15) Plastikfasern. Die unberührte Tiefsee dient so dem Plastikmüll als Senke.


Saure Ozeane bremsen die biologische Kohlenstoffpumpe
In den zunehmend sauren Ozeanen sorgen chemische Reaktionen dafür, dass es im Wasser weniger Calciumkarbonat gibt. Das ist die Bausubstanz der Kalkskelette vieler frei schwimmender Kleinstlebewesen wie die Kalkalge Emiliania huxleyi. Dies wiederum schwächt die biologische Kohlenstoffpumpe. Jährlich sinken mit den abgestorbenen Kalkalgen Millionen von Tonnen gebundener Kohlenstoff in die Tiefsee.


Durch das zunehmend saure Wasser lagert sich weniger Kalk im Algenpanzer ein. Es breiten sich dafür andere pflanzliche Plankton-Arten stärker aus. Sie sind leichter als jene Algen mit Kalk-Ballast ‒ sie sinken nach dem Ableben wesentlich langsamer in die Tiefe. Damit haben Bakterien mehr Zeit, das abgestorbene Plankton in den höheren Wasserschichten abzubauen. Das verbraucht mehr Sauerstoff. Sein Gehalt sinkt, vor allem in Gewässern entlang des Äquators zwischen 200 bis 800 Meter Tiefe. Der Sauerstoffmangel wiederum bedroht das Leben zahlreicher anderer Meerestiere in diesen Regionen.


Die globale Gefahr: giftige Plastik-Inseln im Strudel
Unterschiedliche Meeresströmungen der Ozeane laufen zu enormen Wirbeln zusammen – etwa so groß wie Mitteleuropa. Allein im nordpazifischen Strudel zirkulieren rund 100 Millionen Tonnen Kunststoffmüll (ein gedachter, kompakter etwa 500-m-Würfel) als Gift-Inseln. Die bunten „Prachtstücke“ der Zivilisation werden in der Wassermühlenwüste zerrieben, bis hin zu mikroskopisch kleinen Partikeln.


Muscheln, Krebse und Fische gönnen sich nichts ahnend eine Henkersmahlzeit aus diesen Kunststoffteilchen, denn sie verwechseln die Plastikteile mit natürlichem Plankton. Selbst das Zoo-Plankton ernährt sich mitunter von Plastikschwebeteilchen.


Die maritimen Nahrungsketten reichen den Kunststoff nach oben weiter, bis er zuletzt bei uns auf dem Teller landet. Unentdeckt! Aber nicht reinrassig, sondern angereichert mit krebserregenden Chemikalien wie DDT. Damit sind vielfach die Plastikteilchen im Meer benetzt. Auch der Großmüll hat verheerende Folgen für die Bewohner der Ozeane. So kann eine Plastik-Tüte einer Meeresschildkröte den Erstickungstod bringen und Seevögel können elendig verhungern bei vollen Plastikmägen. Weltweit sterben jährlich etwa eine Million Seevögel und 100.000 Meeressäuger daran. In Schottland fand man am Strand einen verendeten Zwergwal – mit 800 Kilogramm Plastik im Bauch. Mehr noch, 15% des Plastikschrotts strandet wieder. Selbst an einsamsten Stränden der Südsee wird eine Plastikflut aus Kunststoffmüll herangespült, gespickt mit giftiger PC-Flaschenpost der zivilisierten Welt. Da bekommt der Begriff Strand-gut eine eher zynische Bedeutung.


Die Crux ist, dass nur 15% des „entsorgten“ Kunststoff-Mülls auf den Weltmeeren sichtbar umher vagabundiert. Astronauten kennen den abscheulichen Anblick aus dem Weltall auf unseren Blauen Planeten. Der übrige Plastikmüll sinkt zu 70% für eine halbe Ewigkeit auf den Meeresgrund, ehe er in einigen Jahrhunderten abgebaut ist. Auf einen Quadratkilometer Meeresboden könnten demnach Billiarden von Plastikfasern kommen. Konservativen Hochrechnungen zufolge enthält ein Quadratkilometer Sediment der Tiefsee im Indischen Ozean etwa vier Billiarden Plastikfasern. Die Tiefsee muß als Senke für den Plastikmüll herhalten.


Gesundheitliche Probleme durch Plastik-Additive
Aus Kunststoff-Abfällen, die mit inzwischen verbotenen Weichmachern behandelt sind, lösen sich krebserregende Giftstoffe heraus, die von Mikroorganismen aufgenommen und in der Fresshierarchie bis zu den größten Fischen weiter gereicht werden. Auch Biphenol A (BPA), das den Hormonhaushalt von Mensch und Tier beeinflussen kann, ist nachweisbar.


Nachforschungen zeigten, dass in unserem Blut und Urin nennenswerte Konzentrationen von BPA schwimmen: Mittlerweile sind wir chronisch mit Bisphenol A belastet, ein synthetisches Hormon, das östrogene Wirkung hat. Seine Aufnahme kann zu Fettleibigkeit, Diabetes und Herzkreislauferkrankungen führen.
BPA hielt als Zusatz Eingang in die Plastikproduktion, weil es kleine Erdöl- oder Erdgas-Moleküle in eine lange Molekülkette vereinen kann. Besonders weitreichende Auswirkungen haben hormonell wirksame Substanzen. Dazu gehören Weichmacher wie Phthalate. Problematisch sind vor allem die Kunststoffe Polyvinylchlorid (PVC) und Polycarbonat (PC). Weiches PVC besteht meist zu einem großen Anteil aus schädlichen Weichmachern. Diese Chemikalien können sich aus dem Kunststoff lösen, besonders stark bei Erwärmung.


Die Plastik-Zukunft, 100 Jahre nach Entdeckung des Kunststoffs
Mantrahaft hören wir täglich, wie gesund eine maritime, Omega-reiche Ernährung ist. Nimmt unsere manische Verschmutzungssucht weiterhin so zu, die Ozeane durch Plastikmüll „anzureichern“, landen die nächsten Menschen-Generationen als Zombies in die Ausstellung „Körperwelten“. Nicht scheibchenweise postmortal, sondern zu Lebzeiten durch den Verzehr Plastik-verseuchter Meeresfische. Der Anatom Gunther von Hagens, alias Gerhard Liebchen würde mit seiner Erfindung recht alt aussehen: Das Plastinieren toter Körper durch Austausch der Zellflüssigkeit mit reaktivem Kunststoff geschähe nicht postmortal, es geschähe einträufelnd zu Lebzeiten!

Sensationelle Bilder von oben: Oliver Krautscheid Dronestagram.  Auch auf YouTube

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