Von Manaus, der Hauptstadt des Bundesstaates Amazonas, aus dauert die Bootsfahrt den Negro-Fluss hinauf acht bis neun Stunden, um die 100 Kilometer zum Nationalpark Anavilhanas zurückzulegen. Dieses Schutzgebiet beherbergt einen der weltweit größten Süßwasser-Archipele, der aus mehr als 400 Inseln und 60 Seen besteht. Dazu gehört auch der Prato-See, der etwa 3,5 Kilometer lang und 1,5 Kilometer breit ist. Doch selbst hier, in einem Schutzgebiet fernab städtischer Belastungen, wurden Mikroplastikpartikel im Verdauungstrakt von Fischen gefunden.
Eine aktuelle Studie ergab eine durchschnittliche Konzentration von 0,25 Mikroplastikpartikeln pro Liter im Wasser des Prato-Sees. Die Partikel waren auch in den untersuchten Fischen vorhanden, unabhängig von deren Fressgewohnheiten, mit durchschnittlich 3,3 Partikeln pro Exemplar. Insgesamt enthielten etwa acht von zehn Fischen Mikroplastik, obwohl sie in einem geschützten Gebiet fernab von städtischen Zentren lebten.
„Aufgrund der umfassenden Vernetzung der aquatischen Lebensräume im Amazonasgebiet findet sich Plastik sogar an den entlegensten Orten“, sagte der Mitautor der Studie, Adalberto Val, Biologe am Nationalen Institut für Amazonasforschung (INPA). Die wahrscheinliche Reise des Plastiks beginnt lange bevor es den See erreicht. Die meisten der in den Fischen gefundenen Partikel bestanden aus Filamenten aus Polyamid, auch bekannt als Nylon, sowie aus Fragmenten von Materialien wie PET.
Synthetische Bekleidungsfasern, ausrangierte Fischernetze, Verpackungen und Flaschen gelangen nach ihrer Nutzung in Städten, lokalen Gemeinden und auf Booten in die Umwelt. Im Laufe der Zeit wird ein Teil dieses Materials durch Sonne, Hitze und Reibung in Fragmente zersetzt und durch Regen, kleine Waldbäche, sogenannte Igarapés, sowie Flüsse in andere Gewässer transportiert.
Während saisonaler Hochwasser verbinden steigende Wasserstände Flussufer, Wälder, Kanäle und Seen miteinander. In Niedrigwasserzeiten bleibt ein Teil dieses Plastiks im Boden hängen, verfängt sich in der Vegetation oder lagert sich am Flussbett ab. Selbst wenn die unmittelbare Umgebung eines Gebiets frei von direktem städtischem Einfluss ist, wie im Fall des Prato-Sees, bleibt es dennoch mit einem ausgedehnten Wassernetz verbunden, das diese Partikel transportiert und verteilt.
In einer separaten Studie fand der spanische Forscher Andreu Rico ebenfalls Mikroplastik in Anavilhanas, und zwar in Konzentrationen von 5–8 Partikeln pro Kubikmeter. „Diese Konzentrationen sind viel niedriger als die in amazonischen Städten gemessenen und stellen keine Vergiftungsgefahr für Tiere dar“, sagte Rico. „Aber sie zeigen, wie sich Kunststoffe durch Wasser oder Luft verbreiten und dass in jeder entnommenen Probe Mikroplastik enthalten ist.“
In den Igarapés: Unsichtbare Auswirkungen an der Grundlage des Lebens
Die Reise des Mikroplastiks durch den Amazonas beginnt wahrscheinlich in den Igarapés (Igarapés sind schmale natürliche Wasserläufe im Amazonasgebiet. Sie ähneln kleinen Flüssen, Bächen oder Seitenarmen und führen häufig durch dicht bewachsenen Regenwald. Das Wort stammt aus der indigenen Sprache Tupi und bedeutet sinngemäss «Kanuweg»). Diese nehmen insbesondere in Großstädten wie Manaus und Belém ungeklärtes Abwasser und nicht abgeholten Müll direkt auf. Infolgedessen sind die Mikroplastikkonzentrationen in diesen Bächen hunderte Male höher als im Hauptstrom des Amazonas.
In diesen Gewässern, die viel kleiner sind als Flüsse und Seen, stellen Mikroplastikpartikel schwerwiegende Stressfaktoren für Organismen an der Basis der Ökosysteme dar. Dies gilt insbesondere für Wasserinsekten, die Blätter zerkleinern, wodurch sie die Zersetzung organischer Substanzen beschleunigen und als wichtige Nahrungsquelle für Fische und andere Wildtiere dienen.
Ein Experiment mit amazonischen Köcherfliegen ergab hohe Sterblichkeitsraten bei den lokal als moscas-d’água (Phylloicus elektoros) bekannten Wasserinsekten nach 15-tägiger Exposition gegenüber Mikroplastik. Bei einer der getesteten Konzentrationen, die über den derzeit als üblich geltenden Umweltbedingungen liegt, starben 96 % der Insekten. „Die Sterblichkeit steigt im Vergleich zu einer verschmutzungsfreien Umgebung um etwa das Siebenfache. In einem längeren Experiment könnten sie alle sterben“, sagte einer der Autoren der Studie, Renato Tavares Martins, Forscher am Nationalen Institut für Wissenschaft und Technologie Adapta.
Der Kontaminationsmechanismus steht in direktem Zusammenhang mit der Lebensweise dieser Insekten. Als Aasfresser ernähren sie sich von organischen Abfällen wie Blättern, die in die Igarapés fallen. Wenn sich Mikroplastik auf diesen Blättern ansammelt, nehmen die Insekten es zusammen mit ihrer Nahrung auf. Viele Arten atmen zudem über äußere Kiemen. Wenn kontaminiertes Wasser über diese Strukturen fließt, können Kunststoffpartikel sie verstopfen und so die für die Atmung verfügbare Oberfläche verringern.
Einmal aufgenommen, können Mikroplastikpartikel den Verdauungstrakt physisch blockieren und sich in den Ausscheidungsorganen ansammeln. Doch damit ist der Schaden noch nicht begrenzt. Da sie die Grundlage der Nahrungskette und des Nährstoffkreislaufs in den Flüssen des Amazonas bilden, können kontaminierte Köcherfliegen und andere Wasserinsekten Mikroplastik in terrestrische Lebensräume und auf andere Tiere übertragen. „Wenn ein Raubtier, beispielsweise ein Fisch, ein zerkleinerndes Insekt frisst, nimmt es auch das darin enthaltene Mikroplastik auf“, sagte Tavares.
Ein wesentlicher Teil der Ernährung dieser Insekten hängt zudem von Konidienpilzen ab, die nach ihrer Fortpflanzung über Sporen – den sogenannten Konidien – benannt sind. Diese noch winzigeren Organismen besiedeln abgefallene Blätter in den Bächen und sorgen für eine „mikrobielle Aufbereitung“, die die Blätter aufweicht und sie für Insekten nährstoffreicher macht. In einem Experiment, bei dem Mikroplastik mit der durch den Klimawandel bedingten Erwärmung kombiniert wurde, zeigten diese Pilze jedoch einen Rückgang der Sporenproduktion und eine verlangsamte Zersetzungsrate.
Mit Blick auf diese kleine Welt, die durch das Vorhandensein von Mikroplastik beeinträchtigt wird, sieht Tavares weitreichende Auswirkungen auf das gesamte Ökosystem. „Diese Organismen verwerten grobe organische Substanzen wie Blätter und Baumstämme und wandeln sie im Grunde in Nahrung für andere um“, sagte er. Wenn Mikroplastik diesen Kreislauf stört, erklärte er, beeinträchtigt es das empfindliche ökologische Gleichgewicht, das das Funktionieren der Bäche aufrechterhält.
Vom Wasser ans Land: Mikroplastik in Tapiren und Fledermäusen
Von den Flüssen des Amazonas aus erstreckt sich die Reise des Mikroplastiks über das Wasser hinaus. Während einige Partikel im Wasser verbleiben, gelangen andere in den umliegenden Wald. Wasserinsekten sind eine dieser Brücken; sie verbringen ihr erstes Lebensstadium im Wasser, schlüpfen jedoch als ausgewachsene Tiere, bewegen sich im Wald und dienen anderen Tieren als Nahrung. Auch Partikel in der Luft setzen sich leicht auf Blättern und Früchten ab und können so zu Kontaminationswegen für andere Tiere werden.
Die Forschung zur Kunststoffbelastung in terrestrischen Lebensräumen ist nach wie vor spärlich, insbesondere im Amazonasgebiet. Daher war es eine Überraschung, als Danielle Regina Ribeiro-Brasil, eine Forscherin an der Bundesuniversität von Mato Grosso (UFMT), Mikroplastik bei einem unerwarteten Organismus fand: bei Fledermäusen aus dem Amazonasgebiet.
Ribeiro-Brasil war Mitautorin von Studien, in denen Kunststoffbelastung bei Fischen aus kleinen Flüssen und bei Wasserinsekten nachgewiesen wurde, doch sie hatte nicht erwartet, Mikroplastik bei Fledermäusen zu finden. „Wir dachten: Da sollte kein Mikroplastik sein; das wird der einzige Fall sein, in dem es keines gibt. Und wir haben uns geirrt“, sagte sie. In einer Studie, an der Ribeiro-Brasil als Mitautorin beteiligt war, fanden die Forscher Mikroplastik in 95 % der untersuchten Fledermäuse.
Die Partikel waren im Verdauungstrakt, in der Leber und sogar in den Atemwegen vorhanden, was darauf hindeutet, dass die Tiere sie aus der Luft eingeatmet hatten. Bei bestimmten Arten wie den blutsaugenden Fledermäusen (Desmodus rotundus, Diaemus youngii und Diphylla ecaudata) lag die Kontaminationsrate bei 100 %. „Mikroplastik bleibt im Fell der Tiere hängen, wenn die Fledermaus auf Futtersuche geht. Dabei nimmt sie Mikroplastik und Fasern auf, die am Fell haften“, erklärte Ribeiro-Brasil.
Bei den meisten der gefundenen Partikel handelte es sich um synthetische Fasern. Die Ergebnisse spiegeln den Lebensraum der Fledermäuse wider: Die Studie fand im „Bogen der Entwaldung“ statt, in Gemeinden wie Altamira und Vitória do Xingu im Bundesstaat Pará, einem Gebiet, das stark von Umweltzerstörung und menschlicher Aktivität betroffen ist.
Auch anderswo in Pará, insbesondere in den vom Bauxitabbau betroffenen Gebieten in Paragominas, zeigt ein weiteres Landsäugetier Anzeichen einer Kontamination: der Flachlandtapir (Tapirus terrestris). Für seine noch unveröffentlichte Masterarbeit analysierte David Silva Sousa Tapirkotproben aus dem Amazonasgebiet, dem Cerrado und den Feuchtgebieten des Pantanals. Er fand in etwa 77 % der Proben Mikroplastik. Die höchste durchschnittliche Belastung wurde im Amazonasgebiet mit 2,6 Partikeln pro Gramm trockener Exkremente festgestellt.
„Unabhängig von der Umgebung waren die Tapire belastet“, sagte Ana Cristina Mendes de Oliveira, Zoologin an der Bundesuniversität von Pará (UFPA), die die Studie betreute. „Wir haben festgestellt, dass der Tapir ein äußerst gefährdetes Tier ist, da er ein Pflanzenfresser ist und täglich große Mengen an Nahrung zu sich nimmt, wodurch er letztendlich Mikroplastik aufnimmt, das an den Blättern haftet.“
Da in der Studie ausschließlich Kot untersucht wurde, lässt sich nicht nachweisen, dass das Mikroplastik in die Organe der Tapire gelangt ist. Die Ergebnisse zeigen jedoch, dass diese Partikel von einem weit wandernden Tier aufgenommen werden, das große Mengen an Pflanzen frisst und mit Wasser in Kontakt kommt. Oliveira erklärte, dies mache die Art zu einem hervorragenden Indikator für die Verschmutzung eines Gebiets. „Wir untersuchen Tapire, aber jedes Tier in diesem Gebiet ist wahrscheinlich ebenfalls kontaminiert“, sagte sie.
In Flussausläufern: Kontaminierte Krabben und “blaue Nester”
Ob sie nun durch die Luft in abgelegene Wälder treiben oder über Bäche in große Flüsse fließen – Mikroplastik durchquert das gesamte Biom, bis es das Mündungsgebiet bei Belém erreicht. Dort, wo das Flusswasser auf die Meeresgezeiten trifft, laufen Partikel aus Städten, städtischen Kanälen, Fischereien und den flussaufwärts gelegenen Gewässern zusammen. Auf diesem letzten Abschnitt der Flussreise zeigen sich einige der sichtbarsten Anzeichen der Verschmutzung.
UFPA-Professor José Eduardo Martinelli Filho war einer der ersten Forscher, der sich mit der Mikroplastikverschmutzung im Amazonasgebiet befasste. Er wies darauf hin, dass die erste wissenschaftliche Arbeit zu diesem Thema in diesem Biom im Jahr 2018 veröffentlicht wurde.
Seitdem hat sich die Forschung ausgeweitet und ein weit verbreitetes Problem aufgezeigt. „An den meisten Orten, an denen wir Proben entnehmen können, finden wir sie“, sagte er. In Flussausläufern spielen Gezeiten eine entscheidende Rolle beim Einfangen von Plastik. „Bei steigender Flut gelangen diese Partikel zurück in die Flussläufe; bei sinkender Flut werden sie wieder abgetragen. Der Schadstoff gelangt also hinein und wieder hinaus“, erklärte Martinelli. Einmal, beim Sammeln von Sedimenten, habe sein Team die Baggerausrüstung zehnmal auswerfen müssen, um Plastiktüten zu entfernen, bevor sie den Flussgrund erreichen konnten.
Vielleicht war das der Grund, warum er Teil von Teams war, die das dokumentiert haben, was sie „blaue Nester“ nennen. Haubenoropendolas (Psarocolius decumanus) verweben Plastikmüll in ihre Nester, die an Bäumen hängen. Die Studie, die in einer Mangrovenlichtung in der Nähe eines Fischerdorfes auf der Insel Maiandeua vor der Küste von Pará durchgeführt wurde, fand in 67 % der 36 untersuchten Nester Plastik. Im Mangrovenwald selbst enthielt jedes einzelne Nest Plastik.
Die Forscher nannten das Phänomen „blaue Nester“, da Plastik in die Strukturen eingewoben war. Die Farbe weist auf die Art des Materials hin, das die Verschmutzung verursacht: ausrangierte Fischereiausrüstung wie Netze und Seile, die sich in Mangroven und deren Umgebung ansammeln.
Laboranalysen bestätigten, dass 97,5 % der Fasern aus Polyethylen bestanden, einem weit verbreiteten Kunststoff, der in flexiblen Verpackungen, Kabelummantelungen und Fischereiausrüstung verwendet wird. Der blaue Farbton stammt von Kobaltphthalocyanin, einem chemischen Zusatzstoff, der zwar wasserunlöslich ist, aber beim Einatmen, bei wiederholter Exposition oder bei längerem Kontakt giftig sein kann. „Plastik an sich ist nicht giftig, aber diese chemischen Zusatzstoffe und Farbstoffe sind es.
Einige stehen im Zusammenhang mit Krebserkrankungen“, sagte Martinelli. Er fügte hinzu, dass in der nächsten Phase der Forschung untersucht werden soll, ob diese Toxizität Auswirkungen auf Küken und Eier hat. Eine weitere laufende Studie untersucht, ob Nester aus Kunststoff mehr Wärme speichern als solche ohne Kunststoff, was möglicherweise die Entwicklungsbedingungen der Vögel verändert.
„Als Kind war ich oft an Badeplätzen, um Flüsse oder Strände zu genießen. Im Laufe der Jahre sah ich, wie diese Umgebung immer schmutziger wurde und sich mit Plastik füllte“, sagte Nicole Aleixo, die einen Master-Abschluss in Ozeanographie besitzt. Sie untersuchte die Mikroplastikbelastung bei Beißenden Winkerkrabben (Minuca mordax), die lokal als sararás oder chama-marés bekannt sind und in den Mündungsgebieten rund um Belém weit verbreitet sind.
Diese kleinen Krabben sind eines der letzten Glieder im mikroplastischen Kreislauf des Amazonas, bevor der Fluss ins Meer mündet. Die Krabben verbringen den größten Teil ihres Lebens damit, sich in den Gezeitenschlamm einzugraben und sich von Mikroalgen, Bakterien und organischen Ablagerungen zu ernähren. Während sie das Sediment durchsieben, nehmen sie Mikroplastik auf, das Aleixo in ihren Mägen, Kiemen und im Hepatopankreas fand. Diese Krabben sind wiederum eine wichtige Nahrungsquelle für lokale Vogelarten.
Bei den Krabben zeigte sich dasselbe Muster: Bei den meisten der gefundenen Kunststoffteile handelte es sich um blaue Fasern und Fragmente. Die Forscher sammelten die Exemplare an sechs Standorten im Großraum Belém, darunter die Guajará-Bucht und andere Teile des Pará-Flussmündungsgebiets, die stark von städtischem Wachstum, Fischerei, Abfallkreislauf und mangelnder Abwasserbehandlung betroffen sind.
Für Aleixo beantwortet der Nachweis von Mikroplastik in den Krabben die Frage nicht; er verlagert lediglich den Fokus. „Wir wissen, dass Mikroplastik vorhanden ist, aber was bewirkt es?“, sagte sie. In Flussströmen folgt diese Frage den Partikeln bis zum Ende ihrer Reise durch den Amazonas: Von städtischen Wasserläufen zu hängenden Nestern und vom Schlamm in die Körper der kleinen Krabben, die anderen Tieren als Nahrung dienen.
