Bis zu 43 Kilogramm an Mikroplastik schluckt ein Blauwal


Der kühle Kalifornienstrom ist ein produktives und artenreiches Ökosystem vor der Westküste der USA. Die bis zu 30 Meter großen Blauwale fressen dort die wenige Zentimeter kleinen Krill-Garnelen, die etwas kleineren Finnwale erbeuten sowohl Krill als auch kleine Fische wie Sardellen und die bis zu 15 Meter großen und untersetzteren Buckelwale wählen Krill oder Sardellen. Doch in den garagengroßen Mäulern der schwimmenden Riesen landet nicht nur tonnenweise Nahrung. Zunehmend findet sich auch das im Meer allgegenwärtige Mikroplastik dort wieder. Partikel zwischen 0,001 bis 5 Millimetern – sie wurden bereits in über 1.500 verschiedenen Meerestier-Arten nachgewiesen.

Die genauen Auswirkungen auf die Gesundheit der Wale sind noch nicht genau bekannt. Klar ist aber: Die mit der Nahrung verschluckten Kunststoffpartikel sind besonders im Verdauungssystem konzentriert, viele werden mit dem Kot wieder ausgeschieden. Sehr kleine Partikel oder ihre Zerfallsprodukte wandern allerdings durch die Darmwand auch in andere Organe weiter, bei Walen bis in die sogenannte Blubberschicht. Doch um herauszufinden, welchen Schaden die Fremdkörper im Innern der Tiere anrichten, sind zunächst genaue Berechnungen nötig, wie und wieviel Mikroplastik Wale tatsächlich aufnehmen. Dieser Vorarbeit hat sich ein Wissenschaftlerteam um Shirel Kahane-Rapport von der California State University und Matthew Savoca von der Hopkins Marine Station an der Stanford University angenommen. Die Forschenden haben jetzt erstmals Modelle erstellt, um den Weg zu identifizieren und die Menge der Kunststoffpartikel in die Wale zu quantifizieren. Solche ökologischen Modellierungen sind heute wichtige Instrumente der theoretischen Ökologie.

Dazu haben sie Datensätze von 29 Finnwalen, 126 Blauwalen und 65 Buckelwalen genutzt, die zwischen 2010 und 2019 im California Current Ecosystem (CCE) gesammelt wurden. Dabei wurden die Bewegungen der Wale mittels CATs Tags – salzwasserresistenten Computern in der Größe von Smartwatches – erfasst. Diese und andere Arbeitsgruppen haben von Booten aus die vorbeiziehenden Wale getaggt und nutzen die Daten gemeinsam.



Shirel Kahane-Rapport (rechts) und Lauren Kashiwabara nehmen eine Mikroplastik-Probe.

(Bild: Matthew Savoca)

Für dieses Forschungsprojekt haben die Biologen die Informationen zur Häufigkeit und Dauer von über 36.000 Walmahlzeiten ausgewertet. So oft hatten die Tags die deutliche kinematische Signatur des sogenannten „Lunge Feeding“ aufgezeichnet: Dabei beschleunigt der Wal zunächst mit gewaltigen Flukenschlägen und stößt schnell in den Beuteschwarm hinein, um dann mit dem Maul Wasser und Nahrung zu umschließen. Dann verlangsamt die tonnenschwere Wasserfüllung die Vorwärtsbewegung, der Meeresgigant wird durch seinen Schwung aber noch weitergetragen. Beim Herausdrücken des Wassers und dem Schlucken der Biomasse vollführt der Meeresgigant dann seitliche Rollbewegungen. Das zeigen die Daten der Gyrometer und drei Achsen-Beschleunigungsmesser der Tags.

Da die aufgenommene Menge von Beute und Mikroplastik von der Größe des Wals abhängt, haben die Biologen per Video-Drohnen zunächst die Körperlängen erfasst. Die so ermittelten Längen von Buckel-, Finn- und Blauwalen kombinierten die Forscher mit Daten aus dem historischen Walfang, in denen neben der Gesamtlänge jedes Wals auch die Größe des Mauls dokumentiert war. Damit ließ sich das Maul-Volumen berechnen – ein Blauwalmaul fasst etwa 80.000 Liter.

Die Anzahl der Mahlzeiten und das Fassungsvermögen der Walmäuler ergänzten die Forscher mit dem Anteil von Mikroplastik in den Beutetieren der Wale. Wie viel Kunststoffteilchen tragen die kalifornischen Krillkrebse, Sardinen und Sardellen in sich? Für das Meeresgebiet ist das noch wenig erforscht, darum ergänzten die Biologen dafür Ergebnisse aus kalifornischen Gewässern mit denen aus anderen Meeresgebieten. Außerdem bestimmten sie mit Fischerei-Echoloten die Aufenthaltstiefe sowie die Schwarmdichte der Fisch- und Garnelenschwärme im Strom vor Kalifornien: Zum Krillfressen tauchten alle Wale meist in Tiefen von 50 bis 250 Metern, wo die größten Krillkonzentrationen sind – und die größte Mikroplastik-Konzentration.

Die Meeressäuger schlucken ihre Mikroplastik-Last zu 99 Prozent mit der Nahrung. Wie viel es genau ist, hängt von Nahrungspräferenz und Meeresregion ab. Verschiedene Meerestierarten aus verschiedenen Regionen der Ozeane sind unterschiedlich stark belastet. Darum modellierten die Forscher drei verschiedene Szenarien: Meeresregionen mit sehr dicht besiedelte Küsten haben die höchste Plastikbelastung, entlegene Regionen wie die Antarktis die geringste. Auch für die Kunststoff-Kontamination von Krill und Fischen erstellten sie drei Szenarien mit niedriger, mittlerer und hoher Mikroplastik.



Vergleich der Mikroplastik-Konzentration in der Wassersäule, in welcher Tiefe Buckelwale Krill oder kleine Fische fressen.

(Bild: Illustration Wale und Beutetiere: Alex Boersma; Illustration Filterdiagramm: Scott Landry vom Center for Coastal Studies; Daten: Nature Communications (2022).)

In den kleinen Garnelen stecken zwar etwas weniger Plastikpartikel als in Sardellen oder Heringen, allerdings müssen die Wale zum Sattwerden viel mehr davon fressen. So nimmt ein Buckelwal mit Krill-Vorliebe vor Kalifornien bis zu vier Millionen Teilchen Mikroplastikteile täglich auf, ein Sardellen-Liebhaber unter ihnen jedoch nur 200.000. Ein Finnwal liegt mit dem Krebs-Fisch-Mix bei zwischen drei bis zehn Millionen Partikel. Ein Blauwal frisst im wahrscheinlichsten Szenario bis zu 10 Millionen Plastikteilchen täglich: „Wir schätzen, dass es bis zu 43,5 Kilogramm pro Tag sein könnten“, meint die Meeresbiologin Kahane-Rapport. Bei einer bis zu 120 Tage dauernden Fresstour der Meeresgiganten im Kalifornienstrom kommen also eine Milliarde Partikel pro Tier zusammen.

Mit der erstmaligen Quantifizierung der regional und artspezifischen Mikroplastik-Last der Meeressäuger haben die Forschenden den Grundstein gelegt. Im nächsten Projekt erzählt Kahane-Rapport, wollen sie untersuchen, wie viel Plastik die Wale über den Kot wieder ausscheiden und welche Folgen die im Körper verbleibenden Kunststoffe auf die Gesundheit der Wale haben. Auf die Meeresbiologin und ihre Kolleginnen und Kollegen warten also weitere Herausforderungen bei der Datenerhebung und Modellierung rund um die faszinierenden Schwimmer.




(jle)

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Heinz Duthel

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