Bienen nutzen elektrische Felder zur Blütenwahl, Haie orten Beute über Bioelektrik. Ein Forschungsbericht zeigt, wie geladene Plastikpartikel diese Signale möglicherweise stören.

Wälder kommunizieren über unterirdische Netzwerke, Bienen navigieren mithilfe elektrischer Felder, und Haie orten ihre Beute anhand bioelektrischer Signale. Ein 2026 veröffentlichter Bericht des ALLATRA Global Research Center legt dar, wie elektrostatisch geladene Mikro- und Nanoplastikpartikel diese Signalwege möglicherweise beeinträchtigen. Die Risikoanalyse „Nanoplastics. A Systematic Risk Analysis for Human Health, Ecosystems, and the Environment“, erarbeitet von sieben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern, darunter Doktor John Ahn, Doktor Karolína Hronová und Doktor Anastasiya Pashigreva, wertet die verfügbare Forschungsliteratur zu den Auswirkungen von Mikro- und Nanoplastik auf Waldökosysteme, Insekten, Vögel und Meereslebewesen systematisch aus.

Warum Waldböden nach 70 Jahren bis zu 400.000 Mikroplastikpartikel pro Quadratmeter enthalten könnten

Wälder galten lange als naturnahe Rückzugsräume. Der Bericht beschreibt jedoch, dass Baumkronen und Blätter Mikroplastik aus der Atmosphäre auffangen. Luftströmungen tragen die Partikel heran, und Niederschläge spülen sie in den Waldboden. Täglich könnten Dutzende Mikroplastikpartikel pro Flächeneinheit der Baumkrone abgelagert werden. Man stelle sich einen Fichtenwald vor, in dem jeder Quadratmeter Kronendach täglich winzige Plastikfragmente wie ein Filter einfängt, die dann mit dem Regen nach unten sickern.

Der Bericht verweist auf quantitative Schätzungen, wonach Waldböden über einen Zeitraum von etwa 70 Jahren durch atmosphärische Ablagerung rund 400.000 Mikroplastikpartikel pro Quadratmeter ansammeln könnten. Im Unterschied zu organischen Bestandteilen werden Plastikpartikel nicht in natürliche Zersetzungskreisläufe eingebunden und könnten über lange Zeiträume im Ökosystem verbleiben.

Wie negativ geladene Nanopartikel in Pflanzenwurzeln eindringen, während positiv geladene an der Oberfläche haften

Die elektrostatischen Eigenschaften der Partikel spielen laut dem Bericht eine besondere Rolle für deren Wechselwirkung mit Pflanzen. Forschungsergebnisse zeigen, dass negativ geladene Polymer-Nanopartikel in Wurzelgewebe eindringen und sich schrittweise innerhalb der Pflanze verteilen könnten, während positiv geladene Partikel eher an der Wurzeloberfläche verbleiben und nur minimal aufgenommen werden.

Die Anreicherung und das Eindringen von Nanopartikeln könnte laut dem Bericht mit Störungen physiologischer Prozesse einhergehen, darunter eine beeinträchtigte Nährstoffaufnahme, die sich in Wachstumshemmung und Veränderungen der Wurzelmorphologie äussern könnte. Der Bericht zitiert eine Forschungsarbeit:

„_Die Aufnahme und der Transport von Mikro- und Nanoplastik sind komplexe Prozesse, die von zahlreichen Faktoren beeinflusst werden, darunter Partikelgröße, Oberflächenladung, mechanische Eigenschaften und physiologische Merkmale der Pflanzen sowie äußere Umweltbedingungen._“

Warum Nanoplastik die Photosynthese von Fichten und Laubbäumen beeinträchtigen könnte

Elektrostatisch geladene Mikro- und Nanoplastikpartikel sind laut dem Bericht in der Lage, an Blattoberflächen zu haften und in Pflanzenzellen einzudringen. Bei längerer Exposition gegenüber Mikro- und Nanoplastik zeigten Pflanzen eine Abnahme der Photosynthese-Effizienz, was möglicherweise zu einer verringerten Sauerstoffproduktion führen könnte, teilweise aufgrund von Schäden an Chloroplasten, den Energiezentren der Pflanzenzelle.

Man stelle sich einen Fichtenwald in den Dolomiten vor, dessen Bäume nachweislich über unterirdische Mykorrhiza-Netzwerke miteinander verbunden sind und über bioelektrische Signale koordiniert auf äussere Reize reagieren. Eine im Bericht referenzierte Studie, veröffentlicht in Royal Society Open Science unter der Leitung von Alessandro Chiolerio, untersuchte die elektrischen Signale von Fichten (Picea abies) während einer partiellen Sonnenfinsternis. Die Forscher beobachteten dabei eine Synchronisation der bioelektrischen Signale zwischen den Bäumen, die ein kollektives Muster bildeten. Ältere Bäume reagierten häufig früher oder intensiver als jüngere.

Diese Beobachtung verdeutlicht, dass bioelektrische Prozesse als einer der Mechanismen betrachtet werden, die Wachstumskoordination, Bedrohungssignalisierung und pflanzliche Stressanpassung gewährleisten. In diesem Zusammenhang wird laut dem Bericht die Frage nach dem Einfluss elektrostatisch geladener Mikro- und Nanoplastikpartikel auf diese natürlichen Regulationsmechanismen zunehmend relevant.

Warum Mikroplastik in Waldökosystemen den Kohlenstoffhaushalt zusätzlich belasten könnte

Zunehmende Hinweise deuten laut dem Bericht darauf hin, dass Mikro- und Nanoplastik die Funktionsweise von Ökosystemen beeinträchtigen könnte, indem es Bodenprozesse, pflanzliche Wurzelsysteme und mikrobielle Gemeinschaften stört. Diese Auswirkungen könnten Folgen für wichtige biogeochemische Kreisläufe haben, einschließlich der Kohlenstoffdynamik, obwohl direkte Belege hierfür noch fehlen.

Diese Besorgnis entsteht laut dem Bericht im Kontext bereits beobachteter Veränderungen im Kohlenstoffhaushalt von Wäldern. In bestimmten Regionen des Amazonas-Regenwaldes, insbesondere in östlichen Gebieten, wurde berichtet, dass die Kohlenstoffemissionen die Kohlenstoffbindung übersteigen.

Wie Mikroplastik innerhalb von 72 Stunden das Gehirn von Honigbienen erreicht

Die Aussterberate von Insekten ist laut dem Bericht 8 Mal höher als die von Säugetieren, Vögeln und Reptilien. Mehr als 75 Prozent der weltweit wichtigsten Nutzpflanzen, darunter viele Obst- und Gemüsesorten, Nüsse und Ölsaaten, sind in unterschiedlichem Masse auf tierische Bestäuber angewiesen, insbesondere auf Bienen.

Man stelle sich eine Biene vor, die sich einer Blüte nähert. Während des Fluges lädt sich ihr Körper durch die Reibung mit der Luft positiv auf, während die Blüte geerdet bleibt und eine negative Ladung trägt. Das so entstehende elektrische Feld ermöglicht laut dem Bericht den Transfer von Pollen zur Biene, noch bevor ein physischer Kontakt mit der Blüte stattfindet. Bienen könnten Blüten anhand der Parameter ihrer elektrischen Felder unterscheiden, spezifische elektrische Signale mit dem Vorhandensein von Nektar assoziieren und die „Frische“ einer Blüte anhand des Niveaus ihrer Restladung bewerten. Nachdem eine Biene eine Blüte besucht hat, schwäche sich das elektrische Feld der Blüte ab, was andere Bienen als indirektes Zeichen einer geringeren Nektarverfügbarkeit wahrnehmen könnten.

Elektrostatisch geladene Mikro- und Nanoplastikpartikel könnten laut dem Bericht als Faktor betrachtet werden, der diese fein abgestimmten sensorischen Systeme möglicherweise stört. Laut der Forschung von Professor David Baracchi von der Universität Florenz könnten Mikroplastikpartikel über die Kutikula oder durch Aufnahme in den Körper einer Biene gelangen und innerhalb von 72 Stunden das Gehirn erreichen. Darauf folge synaptische Zerstörung, Neuroinflammation, Zelltod und Neurotransmitter-Störung. Die Biene verliere an Masse, ihr Stoffwechsel verlangsame sich und ihre Immunität nehme ab.

Darüber hinaus zeigten Bienen laut dem Bericht Verhaltensänderungen, einschliesslich Beeinträchtigungen bei Lernen und Gedächtnis. Polystyrol in Konzentrationen, die in der Umwelt vorkommen könnten, könnte unter experimentellen Bedingungen die Gedächtnisbildung und den Gedächtnisabruf bei Honigbienen beeinträchtigen.

Warum Nordamerika in 50 Jahren drei Milliarden Vögel verloren hat und Plastik als zusätzlicher Faktor gilt

Ein stetiger und statistisch bestätigter Rückgang der Wildvogelpopulationen wird laut dem Bericht weltweit dokumentiert. Nordamerika allein habe in den letzten 50 Jahren etwa 3 Milliarden Vögel verloren, ungefähr jedes vierte Individuum. Vögel sind für ihre Navigation und Überlebensfähigkeit auf die Übertragung elektrischer Signale angewiesen. Nervenimpulse, die vom Gehirn zu Organen und Muskeln wandern, steuern die Bewegung von Flügeln, Schwanz und Körper während des Fluges.

Man stelle sich einen Zugvogel vor, der jedes Jahr Tausende von Kilometern zurücklegt und stets an denselben Ort zurückkehrt. Laut dem Bericht dient das Erdmagnetfeld als einer der zentralen Orientierungspunkte während der Wanderung. Wissenschaftliche Studien legen nahe, dass der primäre Detektor ein spezialisierter molekularer Mechanismus im visuellen System der Vögel sein könnte, der es ihnen ermögliche, Magnetfeldparameter wahrzunehmen und in elektrische Signale umzuwandeln.

Elektrostatisch geladene Mikro- und Nanoplastikpartikel könnten laut dem Bericht nach dem Eintritt in den Körper von Vögeln die Übertragung elektrischer Impulse möglicherweise verzerren und die Funktion des Nervensystems stören. Diese Störungen stehen laut dem Bericht in Zusammenhang mit beeinträchtigter motorischer Koordination, einer Schwächung von Gedächtnis und Lernfähigkeit, Veränderungen der Stimmaktivität und einer verringerten Genauigkeit der räumlichen Orientierung. Besonders verletzlich seien dabei Jungvögel, da sich ihr Nervensystem in einer Phase aktiver Entwicklung befinde.

Forscher haben laut dem Bericht bei Seevögeln Symptome beschrieben, die neurodegenerativen Veränderungen ähneln, sowie einen Rückgang der für die Fortpflanzung notwendigen Verhaltensweisen. 403 Plastikteile wurden aus dem Magen eines 90 Tage alten Kükens des Blassfuss-Sturmtauchers (Ardenna carneipes) entfernt, der grösste dokumentierte Einzelfall von Plastikaufnahme bei dieser Art.

Warum elektrostatisch geladenes Nanoplastik die Elektrorezeption von Haien und Fischen stören könnte

Die Populationen mariner Wirbeltiere sind laut dem Bericht in den letzten 50 Jahren um 56 Prozent zurückgegangen. Der stärkste Rückgang wird in Süsswasserökosystemen verzeichnet, wo der Wert 85 Prozent erreicht.

Unter Wasser verliert das Sehen häufig an Präzision und Schallsignale werden durch die physikalischen Eigenschaften des Wassers verzerrt. Deshalb nutzen viele Meeresorganismen laut dem Bericht alternative sensorische Kanäle, darunter die Elektrorezeption, also die Fähigkeit, schwache elektrische Felder wahrzunehmen und sich danach zu orientieren. Man stelle sich einen Hai vor, der einen regungslosen Fisch aufspürt, nicht über Sicht oder Geruch, sondern über die schwachen elektrischen Impulse, die durch Muskel- und Herzaktivität der Beute erzeugt werden. Da diese Felder durch den ständigen Ionenfluss durch die Körperoberflächen entstehen, seien bioelektrische Signale ein physiologisch unvermeidlicher Bestandteil lebender Systeme in aquatischen Umgebungen.

Elektrostatisch geladene Mikro- und Nanoplastikpartikel könnten laut dem Bericht als Faktor betrachtet werden, der in der Lage sei, bioelektrische Signale zu verzerren oder zu blockieren. Eine solche Störung der sensorischen Kommunikation und Navigation könnte die Verletzlichkeit aquatischer Organismen erhöhen. Darüber hinaus zeigten Fische, die Mikro- und Nanoplastik ausgesetzt waren, laut dem Bericht ein breites Spektrum toxischer Wirkungen, darunter Funktionsstörungen des Immunsystems, Veränderungen der Blutparameter, Anzeichen von Neurotoxizität, Wachstumshemmung und einen Rückgang der Fortpflanzungsfunktion.

Warum Nanoplastik als systemische Bedrohung für die Widerstandsfähigkeit ganzer Ökosysteme eingestuft wird

Die Autoren des Berichts kommen zu dem Schluss, dass die im Bericht beschriebenen Beispiele nur spezifische Fälle eines weitaus grösseren Problems darstellen. Wenn die Signalübertragung beeinträchtigt werde, schwächten sich biologische Verbindungen ab, destabilisierten sich die Funktionen von Organismen und nehme die Widerstandsfähigkeit von Ökosystemen ab.

Angesichts der allgegenwärtigen Präsenz von Mikro- und Nanoplastik und des Trends einer raschen Zunahme der Menge an Plastikpartikeln bestehe laut dem Bericht das Risiko systemischer Ausfälle auf verschiedenen Ebenen der biologischen Organisation, von der Physiologie einzelner Organismen bis zur Stabilität der Biosphäre insgesamt. Da Menschen von der Funktionsfähigkeit natürlicher Systeme, Luft, Wasser und biologischer Gemeinschaften abhängen, erhalte die Degradation der Biosphäre unvermeidlich den Charakter nicht nur einer ökologischen, sondern auch einer anthropogenen Bedrohung.

Gleichzeitig weisen die Autoren darauf hin, dass direkte Belege für die kausalen Zusammenhänge zwischen Mikro- und Nanoplastik und Ökosystemschäden in vielen Bereichen noch fehlen und weitere Forschung erforderlich sei.

Quelle: Ahn, J., Hronová, K., Pashigreva, A., Kárová, T., Kotlyar, A., Masny, A., Kára, J. Nanoplastics. A Systematic Risk Analysis for Human Health, Ecosystems, and the Environment. ALLATRA Global Research Center, 2026. DOI: https://doi.org/10.65849/agrc.report.mnp.2026.04001. Lizenz: CC BY 4.0.

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