Essen ist lebenswichtig. Das gilt nicht nur für Menschen, sondern gewissermaßen für alle Lebewesen. Jedes lebendige Wesen muss Substanzen zum Überleben aufnehmen. Die Aufnahme geschieht entweder direkt über die Haut, Gewebe wie Zellwand oder Zellmembran über die Kiemen oder eben über die Nahrungsaufnahme[1].
Nur handelt es sich hierbei auch mal um aufgenommene Stoffe, die für den Organismus schädlich sind.
Was ist Bioakkumulation?
Die Anreicherung von Substanzen aus der Umgebung nennt man Bioakkumulation. Es handelt sich bei den akkumulierten Stoffen meistens um Substanzen mit langer biologischer Halbwertszeit. Sie sind also schlecht biologisch abbaubar und lagern sich deshalb gut in jedem Lebewesen an. Wichtige Energieträger oder Vitamine sind zum Beispiel akkumulierte Stoffe, aber auch Schadstoffe, die über die Umwelt z.B. ins Gewässer gelangen und dann über verschiedenste Wege den Organismus erreichen, zählen dazu[2].
Der Weg, wie Schadstoffe sich in Organismen anreichern. Der Schadstoff gelangt in die Umwelt, verteilt sich und kann darauf über Diffusion, Biomagnifikation oder Bioakkumulation im Organismus angereichert werden. Quelle: @Oekotoxzentrum / Peter Penicka, Eawag
Wie gut sich ein Stoff in einem Organismus anreichern kann, hängt vom Bioakkumulationspotential ab. Es gibt an, wie gut sich eine Substanz in der Umwelt anreichern kann und letztendlich die Fähigkeit besitzt, in der Nahrungskette aufzusteigen[2]. DDT (Dichlordiphenyltrichlorethan), ein Insektizid, erreicht beispielsweise höhere Konzentrationen als Cäsium (siehe Abbildung unten).
Wie fortgeschritten ein Organismus bereits schädliche Stoffe akkumuliert hat, lässt sich über den Bioakkumulationsfaktor bestimmen. Dieser ist das Verhältnis der Konzentration eines Stoffes in einem Organismus im Vergleich zur Umgebung[4]. Sehr stark akkumulierende Stoffe können in einem Organismus eine bis zu 100.000-fach höhere Konzentration annehmen, als sie in der Umgebung ist. Wie in der unteren Abbildung zu erkennen ist, nimmt die Konzentration an DDT und Cäsium von Individuum zu Individuum stark zu[3].
Am Ende der Nahrungskette
Gefährlich ist für uns Menschen in Bezug auf Bioakkumulation, dass wir uns an der Spitze der Nahrungskette befinden und als Spitzenkonsumenten Organismen aufnehmen, in denen sich durch jede vorherige Stufe der Nahrungskette bereits eine toxische Substanz angereichert und aufkonzentriert haben kann[5]. Die meisten mit Schadstoffen angereicherten Lebewesen befinden sich im aquatischen Lebensraum. So kann ein lecker schmeckendes Stück Lachsfilet eine Menge Mikroplastik enthalten, da es sich über seine Nahrungskette in ihm angereichert hat. Plastik enthält Chemikalien, die unseren Hormonhaushalt beeinflussen und von Verhaltensstörungen bis zu Impotenz viele Nebenwirkungen haben können[6].
Während die Biomasse abnimmt, nimmt die Konzentration an Schadstoffen pro Individuum weiter zu. Da die Stoffe schlecht abbaubar sind, reichern sie sich immer weiter in der Nahrungskette an. Quelle: @worldoceanreview
Die Dosis von schädlichen Stoffen kann also schnell in die Höhe steigen und giftig für jedes einzelne Individuum werden. Du bist, was du isst – und was du über die Zeit anreicherst!
Quellen
[1] Lingenhöhl, D. (2018). Bioakkumulation von Schadstoffen in Nahrungsketten. Lulu, Einer der Letzten Britischen Schwertwale, Starb in Fangleinen. https://lehrerfortbildung-bw.de/u_matnatech/bio/gym/bp2016/fb9/2_oekologie/09_magnifikation/3_ab/20902_ab_mat_biomagnifikation.pdf, abgerufen am 07.01.2025
[2] 12.3 bioakkumulationspotenzial. (o. D.). BG BAU – Berufsgenossenschaft der Bauwirtschaft. https://www.bgbau.de/themen/sicherheit-und-gesundheit/gefahrstoffe/sicherheitsdatenblatt/123-bioakkumulationspotenzial, abgerufen am 07.01.2025
[3] Biokonzentrationsfaktor BCF. (o. D.). BG BAU – Berufsgenossenschaft der Bauwirtschaft. https://www.bgbau.de/themen/sicherheit-und-gesundheit/gefahrstoffe/sicherheitsdatenblatt/biokonzentrationsfaktor-bcf, abgerufen am 07.01.2025
[4] Weber, M. (o. D.). Bioakkumulation in der PBT-Bewertung. Umweltbundesamt. https://www.umweltbundesamt.de/themen/chemikalien/chemikalien-reach/stoffe-ihre-eigenschaften/eigenschaften-von-stoffen/bioakkumulation-in-der-pbt-bewertung, abgerufen am 07.01.2025
[5] Nahrungskette. (o. D.). https://www.umad.de/infos/wirkungen/nahkette.htm, abgerufen am 07.01.2025
[6] Chemikalien in plastik – exit plastik. (o. D.). https://exit-plastik.de/chemikalien-in-plastik/, abgerufen am 07.01.2025
Godje Roß
Godje Roß studiert Biologie an der Universität Hamburg. Sie hat im Wintersemester 2024/2025 die Vorlesung „Anthropogene Unfälle in der Physik“ belegt.
Ihre wissenschaftlichen Interessengebiete sind Genetik, Pflanzenphysiologie und Molekularbiologie.
Dieser Blogpost ist im Rahmen dieser Vorlesung entstanden.
Dieser Beitrag wurde redaktionell überarbeitet von Andrea Thorn, Florian Mischke und Pairoh Seeliger.