Die größten Tiere, die je gelebt haben, ernähren sich von den kleinsten. Blauwal, Finnwal, Walhai, Riesenhai und Manta sind Filtrierer. Das ist kein Zufall der Evolution, sondern eine Frage von Energie, Physik und Ökologie, und es erklärt, warum gerade sie so stark mit Mikroplastik in Berührung kommen.
Warum die Größten das Kleinste fressen
Den Schlüssel liefert die Energiepyramide. Bei jedem Schritt in der Nahrungskette geht im Mittel rund 90 % der Energie verloren, nur etwa ein Zehntel wird an die nächste Stufe weitergegeben. Wer Krill frisst, sitzt deshalb nahe an der Basis und greift auf eine vielfach größere Biomasse zu als ein Räuber, der Fische oder Tintenfische jagt, die selbst schon Räuber sind.
Gemessen hat das ein Team um Jeremy Goldbogen. Es stattete rund 300 Wale aus elf Arten mit Sensoren aus, vom Schweinswal bis zum Blauwal, und zeichnete über 50.000 Fressereignisse auf. Zahnwale, die ein Beutetier nach dem anderen erbeuten, sind in ihrer Effizienz durch die Häufigkeit großer Beute begrenzt. Bartenwale nutzen dagegen saisonal riesige Schwärme kleiner Beute mit hoher Effizienz. Bei ihnen wächst mit der Körpergröße zwar der Energieaufwand für jedes Maulvoll, die Größe des Schlucks wächst aber noch viel stärker. Je größer ein Bartenwal wird, desto effizienter frisst er. Bei Zahnwalen ist es umgekehrt: Ihre Effizienz sinkt mit zunehmender Körpergröße, weil Riesenkalmare und andere große Beutetiere zu selten sind, um noch größere Zahnwale als den Pottwal zu ernähren.
Damit ist auch beantwortet, warum ein Blauwal kein Räuber sein kann. Er bräuchte täglich Beute in der Größenordnung von Tonnen, und Einzeltiere dieser Größe gibt es im Meer nicht in ausreichender Zahl. Er müsste sie zudem einzeln aufspüren und verfolgen, was mit 150 Tonnen Masse und entsprechend geringer Wendigkeit kaum zu leisten wäre. Filtrieren eröffnet bei konzentrierter Beute einen evolutiven Weg zu extremer Körpergröße, der Jägern verschlossen bleibt. Begrenzt wird die Maximalgröße der Filtrierer letztlich durch die Verfügbarkeit ihrer Beute in Raum und Zeit.
Ökomorphologisch ist das Filtrieren mit einer ganzen Reihe von Anpassungen verbunden. Furchenwale wie Blau- und Finnwal besitzen dehnbare Kehlfurchen und einen lose gelenkigen Unterkiefer. Sie können bei einem einzigen Ausfallschwung ein Wasservolumen aufnehmen, das in der Größenordnung ihres eigenen Körpervolumens liegt, und pressen es dann durch die Barten aus Keratin. Mantas und Walhaie filtern mit Kiemenreusen. Bemerkenswert ist, dass diese Strategie mehrfach unabhängig entstand: Alle großen Filtrierer hatten kleinere, bezahnte Vorfahren, die größere Einzelbeute jagten. Schon im Erdmittelalter gab es riesige planktonfressende Knochenfische wie Leedsichthys.
Erstaunlich jung ist der Gigantismus der Wale. Barten entstanden vor etwa 20 Millionen Jahren, echte Riesen aber erst vor etwa 3 bis 5 Millionen Jahren. Dieser Übergang fällt mit dem Einsetzen saisonal verstärkter Auftriebsströmungen an den Küsten zusammen. Entscheidend war nicht allein reichlich vorhandene Nahrung, sondern ihre hohe Dichte: Wind und Auftrieb bündelten Krill und kleine Fische zu dichten Schwärmen, und davon profitierten die Größten am meisten.
Genau hier liegt die Verbindung zum Plastik. Die Strategie der Giganten beruht darauf, Wasser in riesigen Mengen zu filtern, und zwar dort, wo sich kleine Partikel konzentrieren. Dieselben Strömungen, Fronten und Wasserschichten, die Krill und Plankton bündeln, sammeln auch Mikroplastik. Die untersuchten Wale vor Kalifornien fressen überwiegend in 50 bis 250 Metern Tiefe, also dort, wo im offenen Ozean die höchsten Mikroplastikkonzentrationen auftreten.
Wie viel nehmen sie auf?
Ein Team um Shirel Kahane-Rapport wertete Sensordaten von 191 Walen aus und kombinierte sie mit Plastikmessungen im Wasser. Demnach kann ein Blauwal, der sich ausschließlich von Krill ernährt, täglich rund 10 Millionen Mikroplastikteilchen aufnehmen, ein fischfressender Buckelwal etwa 200.000. Für Finnwale wurden 3 bis 10 Millionen Teilchen pro Tag geschätzt. Fast alles davon stammt aus der Beute, nicht aus dem geschluckten Meerwasser. Eine Studie aus Oregon kam mit realen Messungen statt Modellen zu ähnlichen Ergebnissen. Die Beutetiere der Grauwale enthielten im Mittel 4 Mikropartikel pro Gramm Gewebe, überwiegend Fasern. Hochgerechnet auf den Energiebedarf nehmen trächtige und säugende Weibchen zwischen 6,5 und 21 Millionen Partikel pro Tag auf. In Indonesien lag die geschätzte Obergrenze bei rund 63 Teilen pro Stunde für Mantas vor Nusa Penida und bei rund 137 Teilen pro Stunde für Walhaie vor Java. Plastik im Material, das Mantas wieder ausschieden, bestätigte die Aufnahme.
Was wird ausgeschieden?
Offenbar der größte Teil. Bei 50 gestrandeten Meeressäugern aus zehn Arten fand man Mikroplastik in jedem einzelnen Tier, im Mittel aber nur 5,5 Teilchen. Das spricht dafür, dass die Partikel den Darm durchwandern. Im Magen fanden sich mehr als im Darm, was auf eine vorübergehende Rückhaltung hindeutet.
Was bleibt drinnen?
Bei 32 Tieren aus 12 Meeressäugerarten fand sich Mikroplastik in rund zwei Dritteln der Fett- und Lungenproben. Die Partikel gelangen also aus dem Verdauungstrakt in andere Organe und lagern sich dort ab. Dazu kommt die Chemie. Bei Finnwalen im Mittelmeer wurden deutlich höhere Konzentrationen des Weichmacher-Abbauprodukts MEHP und stärkere Stoffwechsel-Stressreaktionen gemessen als bei Finnwalen aus dem Golf von Kalifornien.
Was wir noch nicht wissen
Ob diese Belastung Gesundheit, Fortpflanzung oder Bestände schädigt, ist bisher nicht geklärt, und die Mengenangaben beruhen zum Teil auf Modellen. Sicher ist aber: Fast die Hälfte der Teufelsrochen, zwei Drittel der filtrierenden Haie und über ein Viertel der Bartenwale gelten laut IUCN als weltweit bedroht. Die Strategie, die diese Tiere über Millionen Jahre zu den größten der Erdgeschichte gemacht hat, macht sie heute zu den größten Plastikkonsumenten der Meere.
Quellen
Fossi M. C. et al. (2016): Fin whales and microplastics: The Mediterranean Sea and the Sea of Cortez scenarios. Environmental Pollution 209: 68–78.
Friedman M. et al. (2010): 100-million-year dynasty of giant planktivorous bony fishes in the Mesozoic seas. Science 327: 990–993.
Germanov E. S. et al. (2019): Microplastics on the menu: Plastics pollute Indonesian manta ray and whale shark feeding grounds. Frontiers in Marine Science 6: 679.
Goldbogen J. A. et al. (2017): How baleen whales feed: the biomechanics of engulfment and filtration. Annual Review of Marine Science 9: 367–386.
Goldbogen J. A. et al. (2019): Why whales are big but not bigger: Physiological drivers and ecological limits in the age of ocean giants. Science 366: 1367–1372.
Kahane-Rapport S. R. et al. (2022): Field measurements reveal exposure risk to microplastic ingestion by filter-feeding megafauna. Nature Communications 13: 6327.
Lindeman R. L. (1942): The trophic-dynamic aspect of ecology. Ecology 23: 399–417.
Merrill G. B. et al. (2023): Microplastics in marine mammal blubber, melon, & other tissues: Evidence of translocation. Environmental Pollution 335: 122252.
Nelms S. E. et al. (2019): Microplastics in marine mammals stranded around the British coast: ubiquitous but transitory? Scientific Reports 9: 1075.
Pauly D. & Christensen V. (1995): Primary production required to sustain global fisheries. Nature 374: 255–257.
Slater G. J., Goldbogen J. A. & Pyenson N. D. (2017): Independent evolution of baleen whale gigantism linked to Plio-Pleistocene ocean dynamics. Proceedings of the Royal Society B 284: 20170546.
Torres L. G. et al. (2023): Zoop to poop: assessment of microparticle loads in gray whale zooplankton prey and fecal matter reveal high daily consumption rates. Frontiers in Marine Science 10: 1201078.
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