Die negativen Auswirkungen von Abfällen auf die Meeresumwelt

Susanne Kühn, Elisa L. Bravo Rebolledo and Jan A. van Franeker

Kapitel 4: Die negativen Auswirkungen von Abfällen auf die Meeresumwelt

Übersetzt und bearbeitet von Elena Zerlin und Emma Armenante

Abstract

Seit mehreren Jahrzehnten ist bekannt, dass von Menschen verursachte Abfälle in der Meereswelt verheerende Auswirkungen auf Meeresorganismen haben (vgl. Shomura und Yoshida 1985; Laist 1997; Derraik 2002; Katsanevakis 2008). Dies gilt insbesondere für Kunststoffmüll. Die Produktion dieses Materials steigt jedes Jahr um 5 % (vgl. Andrady and Neal 2009). Gegenstände aus Kunststoff enden als Müll auf dem Meeresboden in solchem Ausmaße, dass sie zu einem globalen Problem werden (vgl. UNEP 2011). In letzter Zeit wächst das Bewusstsein, dass sich Kunststoff nicht wirklich zersetzt, sondern lediglich in immer kleinere Partikel zerfällt, auch als „ Plastiksuppe“ (Andrady 2015) bezeichnet. Die Zerkleinerung des Kunststoffs lässt sich durch abiotische Faktoren (vgl. Ibid. 2011) oder die Verdauungsprozesse von Tieren (vgl. Van Franeker et al. 2011) erklären. Je kleiner die Partikel sind, desto höher ist die Möglichkeit, dass Tiere am Ende der Nahrungskette sie verschlucken können. In den nächsten Abschnitten werden die schädlichen Auswirkungen der Meeresverschmutzung auf die Meereswelt behandelt.

Das Verfangen im Müll

Die marine Flora und Fauna verheddert sich leicht in den Abfällen, wie z. B. in treibenden Seilen und Fanggeräten. Dieses Phänomen tritt weltweit auf und betrifft alle Tierarten von Walen in der Arktis (vgl. Knowlton et al. 2012) und Robben im Südlichen Ozean (vgl. Waluda and Staniland 2013) bis zu Basstölpeln in Spanien (vgl. Rodríguez et al. 2013) und Tintenfischen in Japan (vgl. Matsuoka et al. 2005). Das erste Tier, das man in Müll verfangen fand, war ein Haifisch, der im Jahr 1931 in einen Autoreifen geraten war (vgl. Gudger and Hoffman 1931).

Für verlorengegangene oder verlassene Fischereiausrüstung wurde der Begriff „ ghost fishing“ geprägt (vgl. Breen 1990). Diese Geisternetze stellen nicht nur eine Gefahr für Tiere, sondern auch für die Lebewesen am Meeresboden dar, die geschädigt werden (vgl. Pawson 2003; Good et al. 2010). Die Größe und die Struktur der Netze (vgl. Sancho et al. 2003) sowie ihre Position auf dem Meeresboden spielen eine große Rolle. Zum Beispiel fangen auf dem Meeresboden liegende Netze eine größere Anzahl an Organismen. Der Zeitraum, über den die verlorenen Fanggeräte den Tod von Lebenswesen verursachen, kann sich geschätzt von 30 Tagen bis zu 568 Tagen erstrecken (vgl. Matsuoka et al. 2005), aber die Zahl an verfangenen Organismen kann sich mit der Zeit drastisch vergrößern (vgl. Erzini 1997; Tschernij and Larsson 2003; Ayaz et al. 2006; Baeta et al. 2009). Zusätzlich zu Fischereigeräten gibt es andere Gegenstände, die vom Land ins Meer gelangen, wie Seile, Luftballons, Kunststoffbeutel, Kunststoffblätter und Six-Pack-Verpackungen, in welchen sich Tiere verfangen und dann verenden (vgl. Plotkin and Amos 1990; Norman et al. 1995; Camphuysen 2001; Matsuoka et al. 2005; Gomerčić et al. 2009; Votier et al. 2011; Bond et al. 2012; Moore et al. 2009, 2013; Rodríguez et al. 2013). Die Verhaltensmerkmale von Tieren stellen einen wichtigen Faktor dar, weil sie das Risiko des Verhedderns im Müll erhöhen können (vgl. Shaughnessy 1985; Woodley and Lavigne 1991). Man stellte fest, dass sich Haie oft verfangen, wenn sie in verlorenen Fischereigeräten nach Futter suchen (vgl. Bird 1978). Tölpel sowie andere Arten von Seevögeln sind ein anderes Beispiel, da sie Nester bauen, die nicht nur aus Seegras bestehen, sondern auch aus Seilen, Netzen und anderen Abfällen, die zum Tod von erwachsenen Vögeln und Küken führen (vgl. Podolski and Kress 1989; Montevecchi 1991; Hartwig et al. 2007; Votier et al. 2011; Bond et al. 2012; Lavers et al. 2013; Verlis et al. 2014). Manchmal können Fische durch ihr Verhalten andere Fischarten gefährden. Das ist der Fall, wenn sie in dem Müll vor Räubern Schutz suchen (vgl. Cliff et al. 2002).

Auswirkungen

Verfangene Tiere sind nicht mehr in der Lage, Futter zu finden oder vor Raubtieren zu fliehen, da die Wunden, die sie erleiden, ihre Überlebensmöglichkeiten einschränken (vgl. Arnould and Croxall 1995; Laist 1997; Moore et al. 2009; Allen et al. 2012). Der Kontakt mit dem Müll kann auch Infektionen verursachen oder zum Verlust von Körperteilen führen wie z. B. bei Schildkröten, die durch das Verheddern im Kunststoff an Infektionserkrankungen der Haut leiden und Ihre Beine verlieren beim Versuch sich von Netzen oder anderen Abfällen zu befreien (vgl. Orós et al. 2005; Barreiros and Raykov 2014). In manchen Fällen ist es den Tieren nicht mehr möglich, den Mund zu öffnen, was bei Haien zu einer Atmungsbehinderung führen kann und die Aufnahme von Futter beeinträchtigt (vgl. Sazima et al. 2002).

Auch Lebewesen am Meeresboden werden durch die Müllablagerungen schwer beeinträchtigt, da die Müllteile Meeresorganismen bedecken und beschädigen, was zu deren Tod durch Ersticken führen kann. Die Pflanzen, die unter Kunststofftüten oder Fischernetzen begraben werden, bekommen nicht mehr genügend Licht für die Photosynthese, die sie durchführen müssen, um Nährstoffe zu bilden (vgl. Uhrin et al. 2005). Dadurch wird nicht nur das Wachstum der Pflanzen verhindert, sondern auch das fragile Ökosystem und die Biodiversität des Meeresgrundes gefährdet. Mordecai et al. (2011) berichten über sauerstoffarmes Sediment unter einer Kunststofftüte in der Tiefsee des Nazaré-Canyons und sie weisen darauf hin, dass dies die Infauna-Gemeinschaft darunter negativ beeinflussen könnte, da der Austausch zwischen dem Porenwasser im Sediment und den darüber liegenden Wassermassen dadurch verringert wird. Die Abfälle, die über dem Boden schweben, ändern dessen biogeochemische Eigenschaften und stellen dadurch eine Bedrohung für den fragilen Lebensraum der Pflanzen und Korallen dar. Nach Schätzungen von Yoshikawa und Asoh (2004) wurden 65 % der Korallenkolonien in Oahu (Hawaii) von Fischernetzen bedeckt, davon waren 80 % teilweise oder gänzlich abgestorben. Eine andere Studie (vgl. Richard und Berger 2011) zeigte, dass die Größe der von Müll bedeckten Korallenfläche abnimmt, je höher die Dichte der Mikropartikel ist. Wenn Korallen sterben und die Müllteile freigeben, treiben diese zu einem neuen Ort und wiederholen den negativen Kreislauf. Die Abfälle können auch positive Auswirkungen haben, z. B. bieten sie einen Zufluchtsort für nicht ortsgebundene Organismen und stellen einen Lebensraum für sesshafte Organismen dar, was von Katsanevakis und al. (2007) experimentell nachgewiesen wurde. Im Osten Indonesiens ließ sich eine höhere Meiofaunadichte in von Müll bedecktem Boden erkennen, was auf die Zersetzung der organischen Bestandteile des Mülls zurückzuführen ist (vgl. Uneputty und Evans 2011).

Aufnahme von Kunststoff

Die Aufnahme von Kunststoff mit der Nahrung stellt auch eine wachsende Bedrohung dar. Im Vergleich zu dem im Jahr 1997 verfassten Bericht von Laist hat sich die Anzahl an betroffenen Vogel-, Schildkröten- und Säugetierarten bis 2014 um 10 % erhöht. Wasserschildkröten sind am meisten betroffen (alle sieben Arten) gefolgt von Walen (59 %, 47 von 80 Arten), Robben (36 %, 12 von 33 Arten) und Wasservögeln (40 %, 164 von 406 Arten). In letzter Zeit wurden auch Studien durchgeführt, um die Gefahr von verschlucktem Kunststoff bei Fischen und wirbellosen Tierarten einzuschätzen.

Die ersten Aufzeichnungen von Kunststoffaufnahme führen in die 1960er Jahre zurück, als die Kunststoffproduktion in großem Maßstab anfing. Die Aufnahme nahm in den folgenden Jahrzehnten immer mehr zu, bis sie in dem Zeitraum zwischen 1985 und 1995 ihren Höhepunkt erreichte (vgl. Moser and Lee 1992; Robards et al. 1995; Spear et al. 1995; Mrosovsky et al. 2009; Van Franeker et al. 2011).

Bewusste Aufnahme von Kunststoff

Die Aufnahme von Kunststoffteilen durch Meeresorganismen kann beabsichtigt oder unbeabsichtigt sein. Eine Reihe von verschiedenen Faktoren beim absichtlichen Verschlucken ist in Betracht zu ziehen. Sie können von Tierart zu Tierart sehr unterschiedlich sein und können sich gegenseitig beeinflussen. Bei Wasservögeln spielen die Strategien zur Futtersuche eine große Rolle (vgl. Day und al. 1985; Arezzo und Van Vleet 1987; Ryan 1987; Tourinho et al. 2010). Nach einer Studie von Day et al. (1985) sind Tauchervögel am meisten betroffen, gefolgt von Vogelarten, die an der Meeresoberfläche jagen, und Spezies, die bei der Nahrungssuche nur mit dem Kopf und einem Teil des Körpers in das Wasser eintauchen. Provencher et al. (2010) berichten, dass Seevögel, welche sich von Krebstieren und Kopffüßern ernähren, eine größere Menge an Kunststoffteilen mit der Nahrung verschlucken als fischfressende Tiere. Am häufigsten verwechseln Allesfresser Beute mit Kunststoffmüll (im Gegensatz zu spezialisierten Jägern). Viele Möwenarten tauchen nicht nur nach Futter, sondern suchen auch den Strand und Deponiebereiche nach Nahrung ab, was die Wahrscheinlichkeit der Kunststoffaufnahme erhöht. Allerdings erscheinen verschluckte Müllteile bei der Sezierung nicht immer im Magen-Darm-Trakt, da sie normalerweise beim Hochwürgen von harten Resten entfernt werden (vgl. Hays and Cormons 1974; Ryan and Fraser 1988; Lindborg et al. 2012). Bei Meeressäugetieren erwecken Kunststoffteile Interesse und Neugier, was die Tiere dazu verleitet, Teile zu verschlucken oder sich in dem Müll zu verheddern (vgl. Mattlin and Cawthorn 1986; Laist 1987). Große Raubfische und Raubvögel suchen häufig gezielt nach Futter in den Kunststoffresten, von welchen sie kleine Stücke abbeißen. Cadée (2002) zeigte auf, dass 80 % des Schaumstoffs an der niederländischen Küste Anzeichen von Vogelfraß aufwiesen, da die Tiere wahrscheinlich Polyester-Schaumstoff mit Muschelschalen oder anderen Nahrungsarten verwechselt hatten. Nach den Ergebnissen einer ähnlichen Studie von Carson et al. (2013) sind Bissspuren von Haien und anderen Raubfischen auf 16 % von den auf den Stränden von Hawaii liegenden Kunststoffteilen zu erkennen.

Ein weiterer Faktor, der die Aufnahme von Meeresabfällen beeinflusst, ist die Farbe; sie kann die Aufmerksamkeit von Raubtieren erregen, insbesondere dann, wenn sie der Farbe der Beutetiere ähnelt. Ein gutes Beispiel stellen Rotschnabelalke dar. Diese Seevogelart, die an der Küste Alaskas lebt, ernährt sich vor allem von hellbraunen Krebstieren; sie verschlucken deshalb häufig dunkle Kunststoffgranulate, die die Tiere wegen ihrer Farbe an ihre Nahrung erinnern (vgl. Day et al. 1985).

Was das Alter betrifft, sind junge Tiere öfter als ältere betroffen. Man kennt den genauen Grund dafür nicht. Bei Seevögeln lässt sich dies zum Teil dadurch erklären, dass Küken hochgewürgtes Futter der Eltern fressen. Mit der Nahrung verschlucken die Küken große Menge an Kunststoffteilen, die sich in dem Drüsenmagen der Eltern über einen langen Zeitraum angesammelt haben. Außerdem ist die Fähigkeit des Magens, die Nahrung zu zersetzen, bei jungen Exemplaren noch nicht voll entwickelt, was den Kunststoffabbau und das Ausscheiden durch den Darm verlangsamt. Allerdings lassen sich die großen Mengen an Kunststoffmüll in dem Magen von jungen Eissturmvögeln durch das Füttern und die eingeschränkte Funktionsweise des Magens nicht erklären. Wahrscheinlich spielt die mangelnde Erfahrung bei der Futtersuche und dem damit verbundenen Mangel an Präzision bei der Auswahl der Beute eine Rolle (vgl. Day et al. 1985; Baird and Hooker 2000; Denuncio et al. 2011).

Unbewusste und sekundäre Aufnahme von Kunststoff

Marine Filterorganismen wie kleine Krustentiere, Schalentiere sowie Fische und einige Seevögel nehmen ihre Nahrung durch das Filtern von großen Mengen an Wasser auf; daher können sie leicht anfällig für die Aufnahme von Kunststoff sein, weil im Wasser auch Müllteile enthalten sein können, die nicht unbedingt ausgestoßen werden (vgl. u. a. Goldstein, Goodwin 2013). Die Aufnahme von Kunststoff kann jedoch auch bei anderen Arten der Nahrungsaufnahme geschehen. Um nur eine zu nennen: In einer Studie von Bravo Rebolledo et al. (2013) in den Niederlanden wurden in den Mägen von Seehunden Kunststoff und andere Non-Food-Artikel gefunden, die möglicherweise bei der Jagd nach Beutefischen unabsichtlich aufgenommen wurden. Bei Raubtieren (bspw. Raubmöwen, vgl. Ryan 1987) und Aasfressern können die Müllteile auch durch sekundäre Aufnahme geschluckt werden, wenn Beutetiere gefressen werden, die selbst schon Müll aufgenommen haben. Letztgenannte Möglichkeit scheint häufiger vorzukommen als bisher gedacht (vgl. Boerger et al. 2010; Davison, Asch).

Auswirkungen

Auswirkungen der Kunststoffaufnahme können aufgeteilt werden in sofortige Mortalität und langsamere subletale physikalische und chemische Folgen. Auch wenn die direkte Mortalität oft schwer nachweisbar ist, gibt es durchaus beispielhafte Fälle, in denen der Magen-Darm-Trakt durch die Aufnahme von Kunststoff blockiert oder beschädigt wird, was zum sofortigen Tod führt (s. die Perforation der Magenwand eines Magellan-Pinguins, vgl. Brandao et al. 2011).

Nicht letale Auswirkungen sind schwer zu nachzuweisen, jedoch relevant, wenn sie viele Individuen einer Population betreffen. (Funktions-)Schäden im Verdauungstrakt wie eine vorgespielte Sättigung durch Kunststoffteilplanen an der Darmwand können langfristig zu Unterernährung oder Dehydrierung und somit schließlich einem schlechten körperlichen Zustand führen (vgl. Auman et al. 1997; Day et al. 1985; Hoss, Settle 1990). Neben den direkten physikalischen Auswirkungen können chemische Zusätze, vor allem in größeren Organismen mit längeren Verdauungsprozessen, zusätzliche Schäden verursachen. Hierzu gibt es jedoch bisher kaum Forschungsergebnisse (vgl. Kühn et al. 2015: 94 f.). Ein weiteres Problem ist die Interartenverkettung: Marine Flora und Fauna – vor allem Seevögel – ermöglichen nach der Aufnahme von Kunststoff durch biologischen Transport die weltweite Verteilung. In einer Studie über Buntfuß-Sturmschwalben fand das Forscherteam um Van Franeker und Bell (1988) heraus, dass 75 % der vor dem Flüggewerden gestorbenen Küken Kunststoff in ihren Mägen aufwiesen, der durch ihre Eltern an sie verfüttert worden war. Dieser Kunststoff ist nun permanent in den antarktischen Brutkolonien verteilt.

Auch wenn es noch viele offene Fragen gibt, ist eines sicher: Die Zahlen sind auffällig angestiegen; zwischen Untersuchungen, die 1997 (vgl. Laist) durchgeführt wurden, und Untersuchungen von 2014 (vgl. Tabelle 4.3 Kühn et al. 2015: 97-102) hat sich die Anzahl der durch Aufnahme oder Verfangen in Kunststoffmüll betroffenen Tiere von 267 auf 557 mehr als verdoppelt. Aufgrund der vielen Vernetzungen in der marinen Nahrungskette ist es unwahrscheinlich, dass ein Tier innerhalb dieser Nahrungskette gar keinen Kunststoffmüll durch seinen Magen-Darm-Trakt prozessiert. Daher ist es laut den Autoren für den Ausbau unseres Wissensstandes hinsichtlich schädlicher Auswirkungen von Müll auf das marine Leben immens wichtig, weitere Studien mit vergleichbaren standardisierten Daten bezüglich der Häufigkeit des Auftretens (Anzahl der betroffenen Tiere in einer Population), der Quantifizierung der Aufnahme und der Kategorisierung des aufgenommenen Mülls durchzuführen. Allein das Zusammenspiel von Studien, die sich u. a. mit den eben genannten Auswirkungen auf verschiedene Tierarten und ihrer Interaktion (Schädigungsschwere, Menge des aufgenommenen Mülls) beschäftigen, und beobachtenden oder experimentellen Studien kann uns letztendlich das Wissen über die ganze Bandbreite der schädlichen Auswirkungen auf die Tier- und Pflanzenwelt vollständig vermitteln. (vgl. Kühn et al. 2015: 96, 103)

Einige Empfehlungen der Autoren für eine Sammlung qualitativ hochwertiger Daten werden im Folgenden aufgeführt: Im ersten Schritt sind ein ausgearbeitetes A-Priori-Protokoll und der Einsatz erfahrener Forscher wichtig. Problematisch ist heute noch die Unterscheidung des Verhedderns in treibenden Fischernetzen zu dem Verfangen in Kunststoffmüll; zur Differenzierung werden momentan Vorschläge ausgearbeitet. Hinsichtlich der Aufnahme von Kunststoff sollten nicht nur die Häufigkeit des Auftretens und die aufgenommene Menge, sondern auch die große Anzahl verschiedener Kunststoffkategorien beachtet werden. Die Kategorisierung sollte mindestens die Unterscheidung von industriellem Kunststoff (Pellets) und Verbrauchsrückstandkunststoff[1] berücksichtigen. Zudem sollte für den Datendurchschnitt die Information als ein Populationsdurchschnitt mit Standardfehlern des Mittelwerts angegeben werden; dabei sollten unbedingt auch nicht betroffene Tiere mit einbezogen werden. Beispiele für Protokolle zur Aufnahme von Kunststoffmüll in den Magen-Darm-Trakten von größeren Organismen können z. B. in MSFD-TSGML (2013) gefunden werden (vgl. Kühn et al. 2015: 103).

Genaue Schlussfolgerungen über den schädlichen Einfluss von Kunststoffmüll auf die marine Flora und Fauna werden erst nach vielen noch nötigen Studien und Datenerhebungen möglich sein. Dennoch sollten nach Ansicht der Autoren das schon heute bekannte Leiden und Sterben von Tieren und die wahrscheinlichen weitreichenden Folgen auf Interartenebene sowie die vermutlichen chemischen und physikalischen Auswirkungen auf marine Nahrungsketten (vgl. u. a. Van Cauwenberghe, Janssen 2014; Rochman et al. 2013, 2014) und somit potentielle Auswirkungen auch auf den menschlichen Endkonsumenten (vgl. Galloway 2015) ausreichender Grund für die sofortige Reduzierung von Kunststoffmüll in der marinen Umgebung sein.

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[1] Wenn möglich, ist hier eine weitere Unterteilung in u. a. Schaumstoff, Kunststoffplanen und -fäden, Hartkunststoff und anderen Arten von Nicht-Kunststoff-Müll vorzunehmen

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