16.03.2021
Schädliche Wirkungen von Nanoplastik auf einzelne Organismen
Plastik in der Umwelt ist ein globales Problem; vor allem in kleinster Form als Mikroplastik oder als Nanokunststoff. Es gibt immer mehr Hinweise für die schädlichen Wirkungen von Nanoplastik auf einzelne Organismen. Aber es ist unklar, ob und wie die winzigen Kunststoffteilchen das Zusammenspiel von Arten beeinflussen und dadurch zu ökologischen
Schäden führen. Ein Team um Justyna Wolinska vom IGB hat die Wirkung von Polystyrol-Nanopartikeln auf die Wirt-Parasit-Interaktionen am Beispiel von Cyanobakterien und dessen Parasiten untersucht. Die Forschenden zeigen erstmals, dass Nanokunststoffe den Verlauf einer Erkrankung verändern können.
Jährlich werden über 350 Millionen Tonnen Kunststoffe produziert (PlasticsEurope 2019), von denen ein erheblicher Teil schließlich als Müll in Binnengewässern landet. Die Wirkung von Plastik auf aquatische Ökosysteme ist daher ein dringliches Forschungsthema.
Nanokunststoffe (NPs) - Partikel kleiner als 100 Nanometer - sind besonders besorgniserregend, denn sie können Zellmembranen überwinden, in Organe eindringen und sich in Organismen akkumulieren. Diese Gefahr wird durch die mögliche Adsorption von Schadstoffen verstärkt, welche die Toxizität der Kunststoffteilchen verstärken können. Es ist bekannt, dass Nanokunststoffe für eine Reihe von aquatischen Arten schädlich sind, aber ihre ökologischen Folgen sind noch unklar.
Nanopartikel mindern Infektionen von Cyanobakterien
Das Forschungsteam hat den Einfluss von Nanokunststoffen auf die Interaktion von Cyanobakterien und einem parasitären Pilz untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass Nanopartikel aus Polystyrol in hohen Konzentrationen das Wachstum von Cyanobakterien hemmen, aber bereits in niedrigen Konzentrationen mit ihnen interagieren und Aggregate auf ihrer Oberfläche bilden. NPs reduzieren so - wahrscheinlich als physische Barriere - die Infektion von Cyanobakterien mit ihren parasitären Pilzen.
"Der Verlauf einer Infektionskrankheit wird durch ein Dreieck von Wechselwirkungen zwischen Wirt, Erreger und ihrer gemeinsamen Umwelt gesteuert. Wir konnten zeigen, dass in diesem Dreieck die Anwesenheit von Nanokunststoffen sowohl das Phytoplankton als auch deren Parasiten beeinflusst", erklärt Masterstudentin Charlotte Schampera, die Erstautorin der Studie.
Plastikverschmutzung mit weitreichenden Folgen
Die Ergebnisse belegen, dass die Folgen der Nanoplastik-Verschmutzung weit über toxische Effekte auf einzelne Organismen hinausgehen und stattdessen die Art und Weise verändern, wie Arten in aquatischen Systemen miteinander interagieren.
"Das veränderte Zusammenspiel aquatischer Organismen löst Kaskadenprozesse auf Nährstoffkreisläufe und evolutionäre Prozesse aus. Daher warnen wir mit unseren Ergebnissen vor weitreichenden Folgen der Plastikverschmutzung für aquatische Ökosysteme", erklärt Professor Justyna Wolinska. "Als Ökologen müssen wir über die Auswirkungen auf einzelne Organismen hinausgehen und die Herausforderungen erkennen, die die Plastikverschmutzung auf höheren Ebenen der biologischen Komplexität mit sich bringt", fasst Dr. Ramsy Agha, der Leiter der Studie, zusammen.
Quelle: Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB)