Während die Welt mit den Folgen ihrer eigenen Produktion konfrontiert ist, wird der Kampf gegen die Plastikverschmutzung, der als zentrales Thema des gestrigen Weltumwelttages unter dem globalen Motto #BeatPlasticPollution hervorgehoben wurde, immer dringlicher. In einer Zeit, in der erschreckende Zahlen belegen, dass jährlich mehr als 11 Millionen Tonnen Plastik in den Gewässern landen und weitere 13 Millionen Tonnen den Boden verseuchen, übernimmt die wissenschaftliche Gemeinschaft eine Schlüsselrolle. In Kroatien hebt sich das Institut Ruđer Bošković (IRB) als einer der Vorreiter in diesem Kampf hervor, wo Experten durch innovative Projekte und interdisziplinäre Forschung versuchen, eine der größten ökologischen Herausforderungen unserer Zeit zu beleuchten und Lösungen anzubieten.

Die Forschungen werden mit großer Intensität in der Abteilung für Meeres- und Umweltforschung (ZIMO) in Zagreb sowie im Zentrum für Meeresforschung (CIM) in Rovinj durchgeführt, wodurch ein umfassender Ansatz für das Problem gewährleistet wird, von den kontinentalen Gewässern bis zur Adria.

Eine unsichtbare Bedrohung, die den Planeten durchdringt

Plastik, einst als revolutionäres Material gefeiert, zeigt heute seine dunkle Seite. Das Problem geht über den sichtbaren Abfall hinaus, der in den Ozeanen schwimmt oder auf Mülldeponien liegt. Die wahre Gefahr verbirgt sich in dem, was für das Auge unsichtbar ist. Durch langwierige Abbauprozesse unter dem Einfluss von Sonne, Wasser und mechanischen Kräften zerfallen größere Plastikteile in Mikroplastik (Partikel kleiner als 5 Millimeter) und Nanoplastik. Diese winzigen Fragmente sind allgegenwärtig geworden und wurden auf den höchsten Gipfeln des Planeten und in den tiefsten ozeanischen Gräben gefunden. Ihre Infiltration in die Nahrungsketten ist systematisch und alarmierend. Wir nehmen sie durch das Wasser, das wir trinken, die Nahrung, die wir essen, und sogar die Luft, die wir atmen, auf. Jüngste Studien haben ihre Anwesenheit im menschlichen Blut, in der Lunge und sogar in der Muttermilch bestätigt, was ernsthafte Fragen über die langfristigen Folgen für die menschliche Gesundheit aufwirft. Ihre Gefahr liegt nicht nur in ihrer physischen Präsenz, sondern auch in ihrer chemischen Natur. Sie wirken wie Schwämme, die andere gefährliche Schadstoffe aus der Umwelt an sich binden, wie Schwermetalle, persistente organische Schadstoffe und Pestizide, und diese so konzentriert in Organismen einschleusen.

Die wissenschaftliche Antwort des IRB: Modellierung der ökologischen Kosten von Plastik

Um den tatsächlichen Schaden, den Plastik verursacht, zu quantifizieren, wird am Institut Ruđer Bošković eine Reihe fortschrittlicher Forschungen durchgeführt. „Plastik ist heute nicht nur Abfall, es ist ein Schadstoff, der ein langes Leben hat“, erklärt Dr. sc. Nina Marn vom Labor für Informatik und Umweltmodellierung anschaulich. Sie leitet das Projekt QPlast, das von der Kroatischen Stiftung für Wissenschaft (HRZZ) finanziert wird und dessen Ziel es ist, die physischen, chemischen und verhaltensmäßigen Folgen der Exposition gegenüber Plastik auf lebende Organismen präzise zu messen.

Im Rahmen dieses Projekts wenden Wissenschaftler hochentwickelte Computermodelle an, die als DEB-Modelle (Dynamic Energy Budget) bekannt sind. Diese Werkzeuge ermöglichen die Simulation und Vorhersage, wie die Anwesenheit von Mikroplastik die grundlegenden Lebensprozesse von Organismen beeinflusst – von der Aufnahme und Verteilung von Energie über Wachstum und Entwicklung bis hin zur Fortpflanzungsfähigkeit und Verhaltensänderungen. „Mit diesem Projekt wollen wir zeigen, dass es möglich ist, die verschiedenen Auswirkungen von Plastik in der Natur zu verbinden, aber auch, dass wir interdisziplinäre Werkzeuge benötigen, um den Schaden, den Plastik verursacht, wirklich zu verstehen“, betont Dr. sc. Marn. Damit entfernt sich die Wissenschaft von der reinen Erfassung des Problems und bewegt sich hin zu einem prädiktiven Verständnis der ökologischen Kosten, die wir als Gesellschaft für die Plastikverschmutzung bezahlen.

Der Fluss Krka als Forschungsschwerpunkt: Von der Forelle zum Parasiten

Eines der wertvollsten natürlichen Laboratorien in Kroatien, der Fluss Krka, ist zum zentralen Standort für ein weiteres Schlüsselprojekt des IRB mit dem Namen PlastOrgAnoTox geworden. In der einzigartigen Karstlandschaft untersuchen Wissenschaftler die komplexe Interaktion von Mikroplastik und Organismen. Das Projekt, das von Dr. sc. Vlatka Filipović Marijić vom Labor für biologische Wirkungen von Metallen geleitet wird, umfasst den gesamten Flusslauf – von Bachforellen in den sauberen Quellgebieten bis zu Goldbrassen und Muscheln an der Mündung ins Meer. Ein solcher Ansatz ermöglicht einen Einblick in das Schicksal und den Einfluss von Plastik in verschiedenen Süßwasser- und Brackwasser-Ökosystemen. Die zahlreichen Touristen, die dieses Gebiet besuchen, sind sich oft nicht der wissenschaftlichen Anstrengungen bewusst, die zum Erhalt seiner Schönheit unternommen werden.

„Im Rahmen des Projekts werden wir Organismen aus der natürlichen Umgebung und aus Zuchtanlagen analysieren, aber auch experimentelle Expositionen durchführen, um festzustellen, wie Mikroplastik und andere Schadstoffe, die es transportiert, die biochemischen und physiologischen Veränderungen in Wasserorganismen und damit indirekt die menschliche Ernährung beeinflussen“, erklärt Dr. sc. Filipović Marijić. Ein besonders innovatives Segment der Forschung ist die Analyse von Darmparasiten von Fischen als potenzielle Bioakkumulatoren von Mikroplastik. „Dies eröffnet uns eine völlig neue Perspektive in der Forschung, um zu beweisen, ob es einen Transfer von Mikroplastik innerhalb des Organismus selbst gibt, d.h. vom Wirt zu den Symbionten, die seine inneren Mikroökosysteme bewohnen“, fügt die Wissenschaftlerin hinzu. Die Forschungen, die im Nationalpark Krka durchgeführt werden, sind von entscheidender Bedeutung für das Verständnis des Schicksals von Plastik in Karstflüssen.

Der winzige Wasserfloh im Dienste der Wissenschaft

Im selben Labor steht im Mittelpunkt der Forschung von Dr. sc. Tatjana Mijošek Pavin einer der kleinsten, aber ökologisch äußerst wichtigen Organismen – der Wasserfloh (Daphnia magna). Dieser Süßwasserkrebs ist ein Schlüsselglied in den aquatischen Nahrungsketten, das die Algen, von denen er sich ernährt, mit den Fischen verbindet, die sich von ihm ernähren. Aufgrund seiner extremen Empfindlichkeit gegenüber Veränderungen in der chemischen Zusammensetzung des Wassers ist der Wasserfloh ein idealer Modellorganismus für ökotoxikologische Untersuchungen.

Die Forschungen konzentrieren sich auf die kombinierten, synergistischen Effekte von Mikroplastik und anderen chemischen Schadstoffen. „Besonders besorgniserregend ist, dass Plastik in der Umwelt oft nicht allein wirkt, sondern gefährliche Chemikalien an sich bindet, wie polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK), die als krebserregend bekannt sind“, betont Dr. Mijošek Pavin. Ihr Team führt Immobilisationstests durch, bei denen beobachtet wird, wie die Kombination von Mikroplastik und PAK die Beweglichkeit von Wasserflöhen beeinflusst. „Diese Tests zeigen, inwieweit die kombinierten Effekte von den einzelnen abweichen – d.h. ob ihre gemeinsame Wirkung additiv, synergistisch oder antagonistisch ist“, erklärt sie. Die Ergebnisse sind entscheidend für die Bewertung des tatsächlichen Risikos in Ökosystemen, einschließlich geschützter Gebiete wie dem Nationalpark Krka.

Plastik in der Umwelt ist mehr als ein Abfallproblem

Wissenschaftliche Forschungen am Institut Ruđer Bošković bestätigen unzweifelhaft, dass Plastik kein inerter Abfall ist, sondern ein chemisch und biologisch aktives Agens, das die Umwelt grundlegend verändert. Angesichts der Tatsache, dass weltweit nur neun Prozent des produzierten Plastiks recycelt werden, landen riesige Mengen in der Natur, wo sie aufgrund ihrer Beständigkeit jahrhundertelang verbleiben, allmählich fragmentieren und in alle Poren des Lebens auf der Erde eindringen. Die von den IRB-Wissenschaftlern durchgeführten Initiativen, die durch Programme wie die der Kroatischen Stiftung für Wissenschaft finanziert werden, sind notwendig, um die Grundlage für zukünftige Umweltschutzpolitiken und Entscheidungen zu schaffen, die auf überprüften wissenschaftlichen Daten beruhen. Genau diese Synergie von Wissenschaft, Politik und Öffentlichkeit ist entscheidend für den Sieg im Kampf gegen die Plastikverschmutzung, weshalb das Institut einen Aufruf zum gemeinsamen Handeln an alle gesellschaftlichen Akteure gerichtet hat.