Auswirkungen von Mikroplastik auf die Bestäubung

In den letzten Jahren hat sich die Kunststoffverschmutzung sowohl im Boden als auch im Wasser akkumuliert, was ein Problem für die Gesundheit, vor allem des Menschen, aber auch für die Biodiversität darstellt. Kunststoff, ein heute häufig verwendetes und überproduziertes Material, wird aus fossilen Quellen gewonnen, die sich in der Umwelt anreichern, da sie biologisch nicht abbaubar sind. Die verstreuten Kunststoffe zersetzen sich und bilden Fragmente unterschiedlicher Form, die "Mikroplastik" genannt werden. Das Mikroplastik kann weiter abgebaut werden und sich in 'Nanoplastik' verwandeln, d. h. in Fragmente, die kleiner als 1 μm sind, die jedoch schwer zu erkennen und zu quantifizieren sind. Durch ihre sehr geringe Größe können sie leicht in Zellen aufgenommen werden und in diese eindringen, wo sie ihre potenziell schädliche Wirkung entfalten können. Sie sind bekanntermaßen sehr stabil, so dass sie jahrzehntelang als Schadstoffe in der Umwelt verbleiben.

Der Begriff Xenobiotikum bezieht sich auf eine Substanz jeglicher Art, natürlichen oder synthetischen Ursprungs, die für einen Organismus fremd ist. Xenobiotika sind häufig toxisch oder in der Lage, die Funktionen des Organismus, in den sie eingeführt wurden oder dem sie ausgesetzt waren, zu verändern. Mikroplastik besteht nicht nur aus biologisch nicht abbaubarem fossilem Material wie Ethylen und Propylen, sondern ist auch in der Lage, Umweltschadstoffe zu absorbieren: Es ist in der Lage, Chemikalien wie Pestizide, Schwermetalle und andere Umweltschadstoffe, also Xenobiotika, zu transportieren, die sich negativ auf den Prozess der Bestäubung auswirken, da sie Strukturen, Eigenschaften und Funktionen von Pflanzen und Bestäubern verändern. Es wurde auch nachgewiesen, dass die Exposition gegenüber Mikroplastik in Verbindung mit Antibiotika Insekten anfälliger macht.

Die geschlechtliche Fortpflanzung der Pflanzen erfolgt durch die Übertragung von Pollen: zu einem kleinen Teil durch den Wind (Anemophilie), hauptsächlich aber durch bestimmte Tiere, die Bestäuber genannt werden, von denen die meisten dieInsekten sind. 87,5 % der Wildpflanzen können sich gerade dank dieser Bestäuber fortpflanzen, und daher ist die Bestäubung für die Pflanzenorganismen, die keine Autobestäubung praktizieren, unerlässlich, da sie keine Zwitter sind und keine Strukturen für die anemophile Pollenverbreitung entwickelt haben.

Die Exposition von Pflanzen gegenüber Mikroplastik verursacht Veränderungen auf verschiedenen Ebenen der Biologie dieser pflanzlichen Organismen. Ihr Sekundärstoffprofil und ihr Hormonprofil werden durch das Vorhandensein solcher aus Fossilien gewonnenen Fragmente gestört. Mikroplastik beeinträchtigt das Wachstum der Pflanzen, verzögert es und verursacht morphologische Anomalien in verschiedenen Pflanzengeweben. Darüber hinaus wurde ihrnegativer Einfluss auf bestimmte Eigenschaften von Blumen, die Bestäuber anlocken sollen, wie Pigmentierung, Signale in Form von flüchtigen organischen Verbindungen, die in die Luft abgegeben werden, und Musterung, aufgezeigt.

Die Blüten von Pflanzen, die eine zoophile Bestäubung benötigen, zeichnen sich durch spezifische Farben aus, die durch einen bestimmten Gehalt an Pigmenten wie Carotinoiden bestimmt werden, die auch das spezifische Muster erzeugen, das Bestäuber anlockt. Die Färbung und das Muster der Blüte vermittelt die Interaktion zwischen Bestäubern und Pflanzen. Pflanzen, die lange Zeit Mikroplastik ausgesetzt waren, haben schwerwiegende Veränderungen bei verschiedenen Pigmenten, wie z. B. den Carotinoiden, gezeigt, was nicht nur schwerwiegende Auswirkungen auf die Bestäubungsbiologie, sondern auch auf den Photosyntheseprozess haben kann. Um Bestäuber anzulocken, synthetisieren Pflanzen auch Duftstoffe, die eine Mischung aus flüchtigen organischen Verbindungen sind. Diese Geruchsstoffe können in ihrer Synthese durch die Pflanze verändert werden, wenn der pflanzliche Organismus Mikroplastik ausgesetzt ist.

Die Exposition gegenüber oder die Aufnahme von Mikroplastik durch bestäubende Insekten hat eine negative Wirkung auf die Körpergröße und das Wachstum dieser Organismen. Ein Beispiel dafür sind die Beobachtungen einiger Mikroplastikfragmente, die bei Honigbienen in städtischen Gebieten gefunden wurden. Insbesondere wurde ein91,67%iger Rückgang des Wachstums und des Körpergewichts dieser Insekten im Vergleich zu einer normalen Kontrolle festgestellt. Andere Insekten reagieren jedoch unterschiedlich, je nach Größe und Konzentration des Mikroplastiks, dem sie ausgesetzt sind. Diese Daten deuten darauf hin, dass die Aufnahme dieser Kunststofffragmente zu einer Blockade des Verdauungssystems führt, was eine Hemmung oder Veränderung des Fressverhaltens zur Folge hat.

Mikroplastik beeinträchtigt auch die Darm-Mikrobiota bestäubender Insekten. DieDarm-Mikroflora beeinflusst das Verhalten und die Physiologie des Tieres und bestimmt in diesem Fall das Suchverhalten von Bestäubern. Kleine Plastikfragmente können den Darm verletzen, eine Entzündung auslösen und die Darmmikrobiota dezimieren. Sie reichern sich im Verdauungstrakt an und interagieren mit den vorhandenen Bakterien, wodurch sich die Zusammensetzung und Vielfalt der mikrobiellen Population verändert. Sie können auch die Expression von Genen verändern, die der Entgiftung von Fremdstoffen dienen oder mit dem Immunsystem zusammenhängen, wie in einer Studie mit Honigbienen beobachtet wurde. Darüber hinaus erhöht eine Störung der Darmflora die Anfälligkeit der Bestäuber für Viren.

In Labortests wurde nachgewiesen, dass die Exposition von Bestäubern gegenüber Viren oder anderen Krankheitserregern zusammen mit Plastikpartikeln ihre Empfindlichkeit erhöht und ihre Fähigkeit, mit diesen Mikroorganismen fertig zu werden, verringert. Es wurde beobachtet, dass Mikroplastik die Synthese mehrerer Gene stört, die mit der Entgiftung und Immunität zusammenhängen, was zu oxidativem Stress in den Zellen der bestäubenden Tiere und Entzündung der biologischen Membranen führt. Die Bestäuber können daher die Anhäufung dieser Plastikpartikel zusammen mit der gleichzeitigen Anwesenheit anderer Krankheitserreger nicht verkraften.

Durch die Bestäubung profitiert nicht nur die Pflanze von einem erhöhten Fortpflanzungserfolg, sondern auch die Bestäuber selbst, die durch das Sammeln des Nektars ihren Nährstoffbedarf decken. Der Nektar ist nämlichreich an Zuckern und Aminosäuren, den Bausteinen für zelluläre Makromoleküle. Die Exposition von Pflanzen gegenüber Mikroplastik kann die Chemie des Nektars verändern: Es wurde eine Veränderung des Aminosäureprofils beobachtet. Außerdem wurde beobachtet, dass eine Veränderung des hormonellen und biochemischen Profils der Pflanzen die Nektarproduktion direkt beeinflusst und damit die Bestäubung beeinträchtigt. Wie bereits erwähnt, erfolgt die Bestäubung durch eine Reihe von sensorischen Signalen, die die Bestäuber wahrnehmen und erlernen, wodurch eine Art Gedächtnis entsteht. Dieses Gedächtnis und das Nahrungsverhalten, das daraus resultieren sollte, werden verändert, wodurch die Beziehung und die Kommunikation zwischen Pflanze und Bestäuber blockiert werden.

3Bee ist das Naturetech-Unternehmen, das Technologien für die Überwachung, den Schutz und die Regeneration der Biodiversität entwickelt. Ausgehend von der Biene, einem grundlegenden Bioindikator, sammelt und interpretiert 3Bee Umweltdaten mit Hilfe von innovativen proprietären Systemen, um die Gesundheit von Bestäubern und ihre Verbindung mit Ökosystemen zu überwachen.
- Möchten Sie herausfinden, wie Sie die Biodiversität Ihrer Produktionsstätte mit Hilfe von Technologie überwachen können? Schauen Sie sich das innovative XNatura Protokoll zur Überwachung der biologischen Vielfalt an.
- Möchten Sie sich über die wichtigsten Lösungen und innovativen ESG-Schulungsprogramme für Ihr Unternehmen informieren? Entdecken Sie das 3Bee Edu Programm.
- Möchten Sie mehr über die Schaffung von Europas größtem ökologischen Korridor für Bestäuber erfahren? Gehen Sie zu den Oasen der Artenvielfalt.