Die Tiefsee ist für uns Menschen überwiegend noch Mare incognita – unbekanntes Gebiet, das schlechter kartiert ist als der Mars und weniger erforscht als der Mond. Und doch treffen Wissenschaftler dort unten zunehmend auf Spuren unserer Zivilisation: Plastikflaschen und -tüten, Jogurtbecher, Fischnetze, Turnschuhe und Golfbälle. "Es schockte uns, dass unser Müll schon hier in der Tiefsee liegt, noch ehe diese Gebiete überhaupt erforscht sind. Während unserer Arbeit entdeckten wir überall Abfall – vom Strand bis zu den entlegensten und tiefsten Orten der Ozeane", beschreibt Christopher Pham von der Universität der Azoren das typische Bild, das die Weltmeere mittlerweile abgeben.

Denn die Ozeane sind zu Abfallhalden verkommen, in denen Hunderttausende oder gar Millionen Tonnen Kunststoffmüll schwimmen – oder an unbekannten Orten abgelagert werden. Nur ein geringer Teil davon ist mit dem bloßen Auge sichtbar. Von den rund 300 Millionen Tonnen Kunststoff, die jährlich weltweit produziert werden, landen nach vorsichtigen Schätzungen etwa 0,1 Prozent im Meer. Über Jahre hinweg sollten sich riesige Mengen dort ansammeln. Doch auf der offenen See schwimmt tatsächlich nur ein kleiner Teil gut sichtbar herum: Auf etwa 40 000 Tonnen schätzt Carlos Duarte von der University of Western Australia den Anteil der Tüten, Flaschen und Netze, die im Salzwasser treiben – basierend auf Fangdaten von vier Forschungsschiffen, die mit Netzen nach den Abfällen gefischt hatten.

Endstation Tiefsee

Beruhigend ist dies allerdings nur auf den ersten Blick. Denn Forscher finden immer mehr Plätze, wo die beliebten und flexibel einsetzbaren Polymere enden können – die Tiefsee ist einer davon. "Plastik war der häufigste Müll in der Tiefsee, verloren gegangene Fischernetze und -leinen häuften sich zudem an Unterwasserbergen, Sandbänken oder Mittelozeanischen Rücken", so Pham. Für ihre Studie hatten sie 600 Stellen in allen Teilen des Nordatlantiks von der Küste bis zum Mittelozeanischen Rücken, im Arktischen Ozean und Mittelmeer untersucht – überall lagen die weggeworfenen Reste der Zivilisation herum. Selbst in 2000 Kilometer Entfernung zum Festland war der Meeresboden nicht unberührt, sondern mit Müll übersät. Etwa 85 Prozent des erspähten Mülls entfiel auf alltägliche Kunststoffe und Fischereimaterial, nur der Rest auf Glas und Metalle, Papier, Kleidung oder Keramik.

Wie der eigentlich leichte und schwimmfähige Dreck dort hingelangt, ist noch unklar, aber es existieren verschiedene Routen in die Tiefsee. "Unterwassergräben vor der Küste großer Städte bilden eine direkte Müllrutsche in die Tiefsee. Der Lissabon-Graben vor Portugal oder der Blanes-Canyon bei Barcelona leiten den Abfall direkt vom flachen Schelf hinab auf 4500 Meter Tiefe", erklärt Verlee Huvenne vom britischen National Oceanography Centre in Southampton. Der schwere Teil der Abfälle sinkt dabei direkt in die Tiefe, andere werden von Organismen besiedelt, bis sie so gewichtig sind, dass sie ebenfalls untergehen. In so genannten Geisternetzen – über Bord gegangene oder billig entsorgte Fischnetze, die anschließend durchs Meer treiben – sammeln sich große Mengen Unrat und zahlreiche Tiere, bis sie als kompaktes Müllpaket gen Meeresboden trudeln. Und ein weiterer Teil wird von Tieren wie Walen oder Schildkröten gefressen, aber nicht verdaut oder ausgeschieden, und bewegt sich schließlich nach deren Ableben in die Tiefsee – die finale Müllhalde. In manchen besonders belasteten Regionen vor der europäischen oder nordamerikanischen Küste liegen mittlerweile zwischen 75 000 und 100 000 Objekte pro Quadratkilometer auf dem Meeresboden.

Wie schnell die Tiefsee vermüllt, belegt beispielsweise eine Arbeit von Melanie Bergmann vom Helmholtzzentrum für Polar- und Meeresforschung in Bremerhaven und ihren Kollegen. Sie hatten tausende Bilder von einer Tiefseestation des Instituts in der arktischen Framstraße zwischen Spitzbergen und Grönland verglichen: In nur neun Jahren, zwischen 2002 und 2011, verdoppelte sich die Zahl der Aufnahmen, die Plastikmüll zeigten. Die Steigerung von ein auf zwei Prozent hört sich dabei zuerst nach wenig an, doch ist der Trend für Bergmann sehr besorgniserregend: "Der Arktische Ozean und vor allem seine Tiefseegebiete galten lange Zeit als entlegene, nahezu unberührte Regionen der Erde. Doch zumindest rund um unser Tiefseeobservatorium liegt hier inzwischen genauso viel Plastikmüll auf dem Grund wie zum Beispiel in einem Meeresgraben nicht weit von Lissabon."

Endstation Arktis

Schuld daran ist der Ferntransport durch ozeanische Strömungen wie den Golfstrom, die den Müll von Küstenmetropolen oder beliebten Schifffahrtsrouten noch in den letzten Winkel des Planeten bringen. Ein Teil davon bleibt zumindest gewisse Zeit in riesigen Wirbeln in den Ozeanen gefangen, die mittlerweile auch schlicht als "Müllstrudel der Menschheit" bekannt sind. In diesen riesigen kreisenden Strömungsbereichen in den Subtropen sammelt sich alles an, was unsere Zivilisation an Ware produziert – von der Einkaufstasche bis hin zu kompletten Containern oder Jachtrümpfen. Der Abfallteppich im Nordpazifik erreicht womöglich die Dimensionen Westeuropas; ähnliche Phänomene finden sich im Südpazifik, dem Nordatlantik und dem Indischen Ozean. Wind und Wellen reißen allerdings immer wieder einen Teil des Mülls heraus und treiben ihn zurück an Land – oder in das arktische Eis.

Denn was die Studie von Bergmann und Co andeutet, ist im wahrsten Sinn des Wortes nur die Spitze des Eisbergs: Tatsächlich stecken Billionen Kunststoffpartikel im Meereis der Arktis fest(und vielleicht auch der Antarktis, die allerdings stärker vom Rest der Erde isoliert ist). Rachel Obbard vom Dartmouth College und ihre Kollegen zählten im Rahmen ihrer Studie in jedem Kubikmeter Eis demnach hunderte Plastikpartikel; im Schnitt liegen die Konzentrationen doppelt so hoch wie im gleichen Volumen Wasser im pazifischen Müllstrudel.

Obbard und ihr Team hatten vier Eisbohrkerne aus der Arktis analysiert, die sie während zweier Expeditionen 2005 und 2010 gezogen hatten: Sie schmolzen das Eis, filterten das Wasser und sortierten händisch die aufgefangenen Sedimente. Partikel, die von der Form und Farbe auf Kunststoff schließen ließen, wurden anschließend mit einem Infrarotspektrometer genauer bestimmt. Mehr als die Hälfte der Überreste stammte aus Kunstseideprodukten, gefolgt von Polyester und Nylon – sehr gebräuchlichen Werkstoffen. Im arktischen Eis sind diese Abfälle zwar zeitweilig aus dem Verkehr gezogen, doch schwindet die Meereisbedeckung in der Region kontinuierlich. Mehrjähriges und damit sehr dauerhaftes, dickes Eis verliert zudem an Volumen, so dass die Partikel mittlerweile wieder zunehmend in den biogeochemischen Kreislauf gelangen. Die Forscher rechnen damit, dass dadurch in den nächsten Jahren zehntausende Tonnen Kunststoff erneut in die Umwelt gelangen – in Form kleiner und kleinster Partikel.

Endstation Nahrungskette

Denn völlig unbeeinflusst vom Zahn der Zeit überdauern auch robuste Kunststoffe nicht auf dem offenen Meer: Auf ihrem Weg in die Arktis oder während ihres Aufenthalts in den Müllstrudeln machen die UV-Strahlung der Sonne und das Salzwasser das Material spröde, kleinere und größere Organismen besiedeln es, nagen daran oder beeinflussen es mit ihren Ausscheidungsprodukten. Der Müll zerfällt in immer kleinere Bestandteile, bis am Ende nur noch die robustesten Mikropartikel mit einem Durchmesser von weniger als fünf Millimetern übrig sind. Am Strand oder im Eis kann man sie immer noch mit dem bloßen Auge als bunte Körnchen ausmachen, die Jahrzehnte überdauern können. "In besonders verschmutzten Regionen dümpeln bis zu eine Million kleiner Kunststoffteilchen pro Quadratkilometer im Meer herum", so Kara Lavender Law vom Woods Hole Department of Oceanography und Richard Thomspon von der Plymouth University, die dem Mikroplastik nachspüren. Fatehi Dubaish und Gerd Liebezeit von der Universität in Oldenburg wiesen im Jadebusen stellenweise pro Liter Wasser bis zu 1770 Plastikkörner nach. Und Andrés Cózar von der Universität Cadiz ergänzt: "Aus 88 Prozent unserer 200 000 Wasserproben aus aller Welt filterten wir diese Teilchen heraus."

Die Plastikkrümel mischen sich dabei stark mit dem Plankton; im nordpazifischen Müllstrudel kommt auf fünf Algen, Krebschen oder sonstige Organismen bereits ein Mikrokunststoff – und rein vom Gewicht übertreffen diese Abfallreste bereits das gesamte Plankton vor Ort um das Sechsfache. Damit drängen die Partikel in die Nahrungskette, denn sie werden direkt vom Plankton wie auch von größeren Organismen aufgenommen und verwertet, ohne dabei verdaut zu werden. Nachgewiesen wurden sie mittlerweile im Gewebe der verschiedensten Tiere, vom winzigen Ruderfußkrebs bis hin zum großen Meeressäuger.

Im Körper wirken die Kunststoffe auf verschiedene Weise – und meist zum Nachteil der Konsumenten: Das Plastik setzt im Körper mitunter hormonell wirksame Verbindungen frei, die das Verhalten der Tiere beeinflussen. Das poröse Material nimmt im Meer oft weitere Schadstoffe wie ein Schwamm auf – darunter bekannte gesundheitsgefährdende Substanzen wie PCB, DDT oder andere chlororganische Chemikalien. "Ihre Konzentrationen steigen in den Plastikpartikeln auf ein Vielfaches verglichen mit dem Meerwasser an. Doch es ist keine Einbahnstraße: Sobald sie von den Organismen aufgenommen und verdaut werden, geben sie die Stoffe wieder ab", so Lavender Law und Thompson. Unter Laborbedingungen lagerten die kleinen Teilchen Schadstoffkonzentrationen an, die eine Million Mal höher waren als die des umgebenden Wassers. Auf ihrem Weg durch die Nahrungskette können sie sich im Fettgewebe weiter anreichern und ihren Weg bis zum Endverbraucher nehmen.

Genaue Zahlen, wie stark die Tiere direkt durch das Mikroplastik chemisch belastet sind, liegen allerdings noch kaum vor – PCB gelangen schließlich auf verschiedenste Weise in die Umwelt. Eine Studie von Chelsea Rochman von der University of California in Davis deutet immerhin an, was Fischen blüht, die in der Natur mittlerweile übliche Mengen an Kunststoffen mit ihren schädlichen Anhaftungen aufnehmen: Der Gehalt an PCB in ihrem Fettgewebe liegt etwa doppelt so hoch wie in der sie umgebenden Umwelt, weshalb sie häufiger Leberschäden und Entzündungen entwickeln als Artgenossen in sauberem Wasser – was letztlich ihre Lebenserwartung reduziert.

Unabhängig davon erstaunen die reinen Mengen, die Fische jedes Jahr an Kunststoffmüll aufnehmen können: Schon jeder zehnte Fisch, den Rebecca Asch von der Scripps Institution of Oceanography in San Diego und ihre Kollegen während einer Forschungsfahrt im Nordpazifik in Tiefen zwischen 200 und 1000 Metern fingen, wies Plastikbestandteile in seinem Magen auf. Zwischen 12 000 und 24 000 Tonnen Kunststoff jährlich fressen die Tiere allein hier, schätzt die Biologin. Näher an der Wasseroberfläche nehmen die Zahlen noch dramatisch zu: Hier hatte jeder dritte Fisch Plastik intus, den Christiana Boerger von der Algalita Marine Research Foundation in Long Beach mit ihrem Team aus dem Wasser zog und obduzierte.

Während die Fische im Schnitt dieser Arbeiten jedoch "nur" rund zwei Plastikteilchen im Körper hatten, nimmt die Menge weiter oben in der Nahrungskette deutlich zu – vor allem bei Seevögeln, die Jagd auf Fische und Weichtiere machen und diese häufig mit dem treibenden Müll verwechseln. Stephanie Avery-Gomm von der University of British Columbia in Vancouver und ihre Kollegen wiesen in 90 Prozent der von ihnen tot am Strand aufgefundenen Eissturmvögel unverdauliche Kunststoffe nach: Zahnbürsten, Verpackungen, Garn oder Styroporstücke – im Mittel 36 Teile pro Vogel; im Rekordhalter sogar 485 Fremdkörper. Und immer wieder treiben an der Küste Wale an, die kiloweise Plastik in ihren Mägen tragen wie der Pottwal, der 2013 in Andalusien angeschwemmt wurde – verendet an 17 Kilogramm Kunststoff, die seinen Magenausgang verstopften, nur eines von vielen Beispielen. Da die meisten dieser Tiere auf hoher See sterben und versinken, kann man also durchaus davon ausgehen, dass ein großer Teil der verschwundenen Plastikabfälle in Tieren zwischengespeichert werden und nach deren Ableben in die Tiefsee trudeln.

Endstation Gestein

An anderer Stelle passt sich der Plastikmüll sogar einigermaßen in die Umgebung ein und verschwindet aus der menschlichen Wahrnehmung – wenn das Material so stark ausgebleicht und klein gerieben ist, dass es am Strand unter den Sandkörnern kaum mehr auffällt: Bis zu 120 Teilchen können hier pro Liter Sediment vorhanden sein, schreiben Lavender Law und Thompson. Womöglich werden sie dann im Lauf der Zeit mit ihrer Umgebung zu einer Art Sandstein verbacken – ein Prozess, der an hawaiianischen Küsten schon weit fortgeschritten ist. Hier entdeckten Patricia Corcoran von der University of Western Ontario im kanadischen London und ihre Kollegen das bislang wohl ungewöhnlichste Endlager: ein neuartiges Gestein, das sie als Plastiglomerat bezeichnen.

Diese Gebilde entstehen, wenn Plastik beispielsweise in Strandfeuern schmilzt oder als Treibgut mit abgekühlter, aber noch ausreichend heißer Lava in Kontakt gerät. Die Schmelze zementiert die Bestandteile zusammen, so dass eine Art Brekzie entsteht. Teilweise könne man noch den ursprünglichen Müll wie Zahnbürsten, Plastikgabeln oder Schnüre erkennen, so Corcoran, die das Plastiglomerat in all ihren Untersuchungsflächen auf Hawaii nachgewiesen hat. Wahrscheinlich komme es aber überall auf der Erde vor, wo Kunststoffe in der Natur aufgeschmolzen werden. Entsteht das Gebilde im Wasser, sinkt es übrigens ebenfalls zum Grund, sobald es ausreichend schwer ist. Dort überdecken dann im weiteren Verlauf neue Sedimente das Gestein und können es auf diese Weise einigermaßen vor Verwitterung schützen – als Leitstein zukünftiger Archäologen, die unserem Zeitalter nachspüren.