Bodenplastisphäre

Barbara Schick,

Mikroorganismen und Mikroplastik in Böden

Während sich frühere Forschungsarbeiten vor allem mit den Auswirkungen von Kunststoffpartikeln in Ozeanen und anderen aquatischen Systemen befassten, rückt der mit Kunststoffen kontaminierte Boden zunehmend in den wissenschaftlichen Fokus und, da dort Lebensmittel angebaut werden, insbesondere Böden in landwirtschaftlichen Ökosystemen. Prof. Dr. Matthias C. Rillig von der Freien Universität Berlin hat mit zwei weiteren Wissenschaftlern im Fachmagazin "Nature Reviews Microbiology" ein Konzept der Bodenplastisphäre beschrieben und fasst Forschungsarbeiten zur mikrobiellen Lebensgemeinschaft, die Kunststoffpartikel besiedelt, zusammen.

Ein Bodenaggregat mit Mikroplasik-Fasern – aufgenommen während eines Experiments im Forschungslabor der Arbeitsgruppe Rillig (Rillig Lab). © Anika Lehmann / Rillig Lab

Der Begriff Plastisphäre bezeichnet – in aquatischen Bereichen verwendet – die mikrobielle Gemeinschaft, die Kunststoff besiedelt. Die Forschenden betrachten in ihrer Studie zu Kunststoffen in Böden, die "Bodenplastisphäre", die auch die unmittelbare Bodenumgebung der Kunststoffpartikel einschließt. "Plastik ist eine ziemlich einzigartige Form von Verschmutzung, da es aus Partikeln besteht – also Objekten mit einem inneren Volumen und einer Oberfläche", erklärt der Prof. Dr. Matthias C. Rillig. Damit unterscheiden sich Kunststoffe stark von anderen chemischen Schadstoffen. Die Partikelstruktur werfe zudem weitere Forschungsfragen auf – etwa die Frage, was mit diesen Partikeln in natürlichen Ökosystemen passiert und wie das Leben im Boden, insbesondere das mikrobielle Leben, mit diesen "neuen" Oberflächen interagiert.

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In ihrem Artikel definieren Rillig und seine Co-Autoren zunächst die Bodenplastisphäre als den Bodenbereich, der unter dem unmittelbaren Einfluss des Kunststoffpartikels steht. Dazu gehört der Boden selbst sowie die mikrobielle Lebensgemeinschaft in diesem Boden und auf der Kunststoffoberfläche. Untersucht werden müsse daher künftig, wie weit der "Plastisphären"-Effekt in den Boden ausstrahlt. Dabei werden vor allem die chemischen Verbindungen im Fokus stehen, die aus dem Inneren des Kunststoffpartikels stammen und in den Boden abgegeben werden (insbesondere die Additive, die den Kunststoffen ihre gewünschten Eigenschaften wie Farbe oder Elastizität verleihen). "Die große Herausforderung ist zu verstehen, wie sich die mikrobielle Lebensgemeinschaft auf der Kunststoffoberfläche und in der Plastisphäre zusammensetzt", betont Biologe Rillig.

Frühere Forschungsarbeiten hatten gezeigt, dass die mikrobielle Lebensgemeinschaft auf der Kunststoffoberfläche im Boden mit Antibiotikaresistenzgenen und auch mit mutmaßlichen Krankheitserregern angereichert sein kann. Noch ist wissenschaftlich nicht geklärt, warum dies geschieht. "Die mikrobielle Lebensgemeinschaft auf den Partikeln unterscheidet sich erheblich von der im übrigen Boden und ist weniger vielfältig; dies liegt daran, dass die physikalisch-chemischen Lebensraumbedingungen in der Nähe oder auf den Kunststoffpartikeln drastisch anders sind als im übrigen Boden", so Rillig und ergänzt mit Blick auf die langfristigen Folgen: "Die Plastisphäre ist ein neues Kompartiment in Böden aller Art und insbesondere in landwirtschaftlich genutzten Böden. Und das wird wahrscheinlich auch so bleiben. Daher ist es wichtig zu verstehen, was die Mikroben, die dieses Kompartiment besiedeln, prägt und welche Funktionen diese Mikroben haben."

Publikation:
Rillig, M.C., Kim, S.W. & Zhu, YG: The soil plastisphere. Nat Rev Microbiol (2023); https://doi.org/10.1038/s41579-023-00967-2

Quelle: Freie Universität Berlin

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