Wenn Kunststoffabfälle in die Umwelt gelangen, zerfallen sie dort mit der Zeit in winzige Partikel. Nehmen Pflanzen an Land oder im Meer dieses Mikroplastik auf, kann das ihre Fotosynthese stören. Zu diesem Ergebnis kommt ein Forschungsteam um Ruijie Zhu von der Nanjing University in China. Laut der Metastudie, die in der Fachzeitschrift »PNAS« erschienen ist, verringert Mikroplastik den Gehalt des Pigments Chlorophyll a in Pflanzen und Algen und senkt dadurch die globale Fotosyntheseleistung um sieben bis zwölf Prozent. Wie die Forschenden berichten, sollen damit auch Ertragsminderungen bei den Nutzpflanzen Reis, Mais und Weizen sowie in der Aquakultur und Fischerei verbunden sein. An dieser Schlussfolgerung gibt es allerdings Kritik.

Mikroplastik ist ein größer werdendes Umweltproblem. Vor allem sehr kleine, nur wenige Mikrometer große Kunststoffpartikel stehen im Verdacht, gesundheitsschädlich zu sein, weil sie in den Stoffwechsel und verschiedene Organfunktionen eingreifen. Das könnte auch beim Menschen der Fall sein. Nahezu überall auf der Welt wurde schon Mikroplastik nachgewiesen: in den Tiefen der Ozeane, im Schnee der Arktis und im Eis der Antarktis, in Schalentieren, Speisesalz, Trinkwasser und Bier, in der Luft und im Regen über Bergen und Städten. Wie genau Mikroplastik in lebenden Organismen wie Pflanzen und Tieren wirkt, ist aber noch weitgehend unbekannt.

Für ihre Metaanalyse werteten die Forschenden 157 empirische Einzelstudien aus den Jahren 2005 bis 2024 unter verschiedenen Umweltbedingungen aus, um die Auswirkungen von Mikroplastik auf die Fotosyntheseleistung von Landpflanzen sowie Algen in Süß- und Salzwasserökosystemen zu quantifizieren. Um das Ganze auf den globalen Maßstab hochzurechnen, nutzten sie maschinelles Lernen. Berücksichtigt wurden feste Kunststoffpartikel und -fasern unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung, die kleiner als fünf Millimeter sind.

Für Reis, Mais und Weizen prognostizieren die Forschenden auf Grund der reduzierten Fotosyntheseleistung jährliche Ertragsverluste von 110 bis 361 Millionen Tonnen – das entspricht im Median knapp neun Prozent der weltweiten Erträge aus dem Jahr 2022. Für Europa beziffern sie die Ernteeinbußen der Grundgetreidesorten auf 17 bis knapp 57 Millionen Tonnen jährlich.

Unabhängige Experten, die das Science Media Center zu der Studie befragt hat, halten das Ergebnis grundsätzlich für plausibel. Auch in anderen Forschungsarbeiten konnte bereits festgestellt werden, dass Mikroplastik die Fotosyntheseeffizienz von Pflanzen um 10 bis 18 Prozent verringert. Die Partikel werden mutmaßlich in den Zellmembranen eingelagert und beeinflussen physiologische Prozesse. »In diesem Fall wurden jedoch Modellierungen mit nicht belastbaren Parametern und Grundannahmen betrieben«, sagt Elke Brandes vom Thünen-Institut, einer Bundesforschungseinrichtung in Braunschweig. »Die Behauptung, dass Mikroplastik in Ackerböden zu erheblichen Ertragseinbußen führt, entbehrt einer ausreichenden wissenschaftlichen Grundlage.«