Eintrag terrestrischer organischer Substanz verursacht doppelte Effekte auf die Anreicherung von Methylquecksilber in küstlichen planktonischen Nahrungsnetzen

Warum diese Studie für Meeresfrüchte und Küstenleben wichtig ist

Quecksilber in Meeresfrüchten ist weltweit ein Gesundheitsproblem, besonders in seiner toxischsten Form, Methylquecksilber, das das menschliche Nervensystem schädigen kann. Die Studie stellt eine auf den ersten Blick einfache, aber weitreichende Frage: Wenn Klimawandel und Landnutzung mehr braune, blattabgeleitete organische Substanz vom Land ins küstennahe Meer spülen, wird die Nahrungskette dann mehr oder weniger Methylquecksilber enthalten? Indem die Forschenden kleine Küstenökosysteme in großen Becken nachbildeten, zeigen sie, dass diese terrestrischen Einträge sowohl die Zunahme als auch die Abnahme der Methylquecksilber-Anreicherung in Plankton bewirken können — den winzigen Driftern, die die Grundlage mariner Nahrungsnetze bilden. Das Verständnis dieses Tauziehens ist entscheidend, um künftige Risiken für Fische, Wildtiere und Menschen, die vom Meer als Nahrungsquelle abhängig sind, vorherzusagen.

Braunes Wasser vom Land zum Meer

Flüsse und Abflüsse transportieren große Mengen gelöster organischer Substanz aus Böden und Wäldern in Küstengewässer. Dieses „braune Wasser“ verdunkelt das Meer, verändert die Nährstoffversorgung und beeinflusst die Chemie von Metallen wie Quecksilber. Im nördlichen Baltikum nehmen solche Einträge bereits zu und dürften mit stärkerem Niederschlag und höherer Flussabgabe durch den Klimawandel weiter zunehmen. Das Team richtete zwölf hohe Innenbecken mit Brackwasser ein und fügte unterschiedliche Mengen terrestrischer organischer Substanz hinzu, um vier Szenarien zu erzeugen — von heutigen typischen Werten bis zu den in stärker verdunkelten zukünftigen Küstengewässern erwarteten Konzentrationen. Außerdem wurden sorgfältig bemessene Isotope von anorganischem Quecksilber und Methylquecksilber zugegeben, wodurch sich verfolgen ließ, wie das Metall durch das Wasser wanderte und ins Plankton gelangte.

Miniaturmeere und geschäftige mikrobielle Welten

Über fünf Wochen entwickelten die Becken unterschiedliche, aber alle stark von Bakterien getriebene Nahrungsnetze. Mit zunehmender Zugabe terrestrischen Materials wurde das Wasser dunkler, das Licht für photosynthetische Algen nahm ab und die bakterielle Produktion stieg, sodass sie die Basis des Nahrungsnetzes dominierte. Kleine heterotrophe Organismen wie Flagellaten und Ciliaten unter 20 Mikrometern wurden häufiger und bildeten eine mehrstufige Kette von Bakterien zu Protozoen bis zu Zooplankton. In solchen komplexen, heterotrophen Netzen kann Methylquecksilber beim Übergang zwischen Fressstufen effizient biomagnifiziert werden, wodurch die Konzentrationen im Zooplankton steigen können — und diese Organismen später von Fischen gefressen werden.

Klebrige Schwefelverbindungen, die Quecksilber binden

Gleichzeitig brachte das hinzugefügte terrestrische Material mehr gelöste schwefelhaltige Gruppen mit sich, sogenannte Thiolgruppen, die an organischen Molekülen im Wasser vorkommen. Diese Thiole binden stark an Methylquecksilber und bilden Komplexe, die für Planktonzellen deutlich schwerer aufzunehmen sind. Die Forschenden schätzten die Thiolkonzentrationen aus Messungen des gelösten Kohlenstoffs und früheren Felddaten und zeigten, dass die Thiolwerte überproportional anstiegen, je mehr terrestrische Einträge vorhanden waren. Folglich nahm trotz insgesamt höherem gelösten Methylquecksilbergehalt im Wasser bei stärkeren terrestrischen Einträgen der „freie“ und zugängliche Anteil ab. Dieser chemische Effekt wirkt dem biologischen Schub durch längere, stärker heterotrophe Nahrungsnetze entgegen.

Methylquecksilber im Plankton verfolgen

Um zu sehen, wie sich diese gegensätzlichen Kräfte ausgleichen, sammelte das Team am Ende des Experiments Plankton in mehreren Größenklassen und berechnete Bioakkumulationsfaktoren — ein Maß dafür, wie viel Methylquecksilber sich in Organismen im Verhältnis zum umgebenden Wasser anreichert. Über alle Behandlungen waren diese Faktoren hoch, was die Effizienz der bakterienbasierten Netze widerspiegelt. Innerhalb dieses Experiments nahmen die durchschnittlichen Bioakkumulationsfaktoren jedoch tatsächlich ab, als terrestrische organische Substanz und Thiolkonzentrationen zunahmen, trotz stärkerer bakterieller Dominanz. Kombinierten die Autorinnen und Autoren ihre Daten mit einer früheren Mesokosmus-Studie, die einen niedrigeren Bereich bakterieller Aktivität und Thiolkonzentrationen abdeckte, zeichnete sich ein klares Muster ab: Die Anreicherung von Methylquecksilber im Plankton steigt mit dem Anteil der Produktion, der von Bakterien getragen wird, sinkt jedoch mit zunehmender Thiolkonzentration im gelösten organischen Material. Ein einfaches Zwei-Faktoren-Statistikmodell erklärte rund 90 Prozent der Variation in der Bioakkumulation über alle Behandlungen hinweg.

Was das für Küsten, Seen und unsere Teller bedeutet

Für Nicht-Spezialisten lautet die Kernbotschaft: Mehr braunes Wasser vom Land bedeutet nicht automatisch mehr oder weniger Quecksilber in Meeresfrüchten — es werden zwei konkurrierende Mechanismen aktiviert. Zusätzliche terrestrische organische Substanz verschiebt Nahrungsnetze hin zu längeren, bakteriengestützten Pfaden, die Methylquecksilber in der Kette verstärken, gleichzeitig bringt sie aber auch schwefelhaltige Gruppen mit, die Methylquecksilber in gelöste Komplexe binden und die Aufnahme durch Plankton erschweren. Das Nettoergebnis hängt vom Gleichgewicht dieser Prozesse ab. Küstengebiete mit sehr aktiven bakteriellen Nahrungsnetzen, aber nur moderaten Mengen an thiolreichem organischem Material — Bedingungen, die den Referenzbecken in dieser Studie ähneln — könnten die stärkste Methylquecksilber-Anreicherung erleben und sollten besonders beobachtet werden. Da der Klimawandel viele nördliche Küstengewässer verdunkelt, wird es wichtig sein, sowohl die Struktur der Nahrungsnetze als auch die Chemie der organischen Substanz in Umweltbewertungen einzubeziehen, um künftige Risiken für Fische und die Menschen, die sie essen, abzuschätzen.

Zitation: Skrobonja, A., Brugel, S., Soerensen, A.L. et al. Terrestrial organic matter input causes dual effects on methylmercury accumulation in coastal planktonic food webs. Commun Earth Environ 7, 314 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03470-7

Schlüsselwörter: Methylquecksilber, küstliche Nahrungsnetze, terrestrische organische Substanz, gelöster organischer Kohlenstoff, Meeresverschmutzung