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Global interactions between microplastics and marine ecosystems

Applicant Laufkötter Charlotte
Number 174124
Funding scheme Ambizione
Research institution Klima- und Umweltphysik Physikalisches Institut Universität Bern
Institution of higher education University of Berne - BE
Main discipline Other disciplines of Environmental Sciences
Start/End 01.08.2018 - 31.07.2022
Approved amount 828'091.00
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All Disciplines (2)

Discipline
Other disciplines of Environmental Sciences
Oceanography

Keywords (8)

planktonic food web; microplastic pollution; trophic transfer; plastic ingestion; marine biogeochemistry; marine debris; risk to marine life; marine ecosystems

Lay Summary (German)

Lead
Die Verschmutzung der Meere durch kleine Plastikpartikel, sogenanntes Mikroplastik, ist mittlerweile in allen Ozeanen nachgewiesen worden. Pro Jahr gelangen 4 - 12 Millionen Tonnen Plastik ist die Ozeane, aber wie sich das Plastik im Ozean ausbreitet und welchen Schaden es verursacht ist unklar. Mikroplastikpartikel werden nachweislich von marinem Plankton anstelle von Futter aufgenommen und beeinträchtigen so die Nahrungsaufnahme, das Wachstum und die Chancen sich erfolgreich zu vermehren. Zusätzlich wird das Plastik über Fressfeinde an grössere Lebewesen weitergegeben, möglicherweise auch an kommerziell genutzte Fische. Es ist zur Zeit nicht bekannt wieviel Plastik von marinen Kleinstlebewesen aufgenommen wird, wieviel Plastik dadurch von der Ozeanoberfläche entfernt wird, wie marine Ökosysteme davon beeinträchtigt werden und wieviel Plastik an grössere Raubfische weitergegeben wird und dadurch möglicherweise von Menschen verzehrt wird.
Lay summary
Das Ziel unseres Projekts ist, die Ausbreitung von Mikroplastik und die Risiken von mariner Plastikverschmutzung besser zu verstehen.  Im Detail wollen wir (i) abschätzen wieviel Plastik möglicherweise durch marine Lebewesen von der Ozeanoberfläche aufgenommen wird, (ii) untersuchen wie das Plastik das Wachstum von Planktongemeinschaften beeinflusst und (iii) die Menge Plastik abschätzen, die an grössere Raubfische weitergegeben wird. Wir werden ausserdem der Frage nachgehen, ob es (iv) möglicherweise Interaktionen zwischen dem Plastik und dem Kohlenstoffkreislauf gibt, ob also die Plastikverschmutzung einen Einfluss auf die globale Erwärmung haben kann. Um diese Fragen zu beantworten erweitern wir ein globales Plankton-Ozeanmodell um eine Plastikkomponente, mithilfe derer wir die Aufnahme von Mikroplastik durch die Planktongemeinschaft simulieren.
Direct link to Lay Summary Last update: 09.07.2018

Responsible applicant and co-applicants

Employees

Collaboration

Group / person Country
Types of collaboration
Nicolas Gruber/Meike Vogt, Gruppe Umweltphysik, ETH Zürich Switzerland (Europe)
- in-depth/constructive exchanges on approaches, methods or results
- Exchange of personnel
Erik van Sebille, Physical Oceanography, Utrecht University Netherlands (Europe)
- in-depth/constructive exchanges on approaches, methods or results
John Dunne, Biogeochemistry group, Geophysical Fluid Dynamics Laboratory, NOAA United States of America (North America)
- in-depth/constructive exchanges on approaches, methods or results
- Publication
- Research Infrastructure

Scientific events

Active participation

Title Type of contribution Title of article or contribution Date Place Persons involved
IMBER conference Brest Talk given at a conference Attribution of recent marine heatwaves 17.06.2019 Brest, France Laufkötter Charlotte;
Micro2018 Lanzarote Talk given at a conference Global Plastic Waste Fluxes from Coastal and Riverine Sources Doubled between 1990 and 2015 19.11.2018 Lanzarote, Spain Laufkötter Charlotte;
Micro2018 Talk given at a conference Why does floating microplastic accumulate in the subtropical gyre of the North Atlantic Ocean? 19.11.2018 Lanzarote, Spain Onink Victor;


Abstract

Microplastics form a substantial risks for marine ecosystems, fisheries, and food supply to people, yet the cycling of plastic and the global biogeochemical and ecological impacts are barely understood. The goals of this project are to 1) estimate the magnitude of microplastic removal from the surface ocean due to fragmentation of plastic particles, biofouling and uptake by marine plankton communities, and 2) explore the global biogeochemical and ecological implications of several potential plastic pollution scenarios, in particular the impact on the marine plankton community and the effects on carbon drawdown and the nutrient distribution. To this end, me and my team will implement a set of additional variables for microplastic in two independent ocean biogeochemistry models, resulting in the first global models that link plastic with marine plankton communities. This project will significantly improve our understanding of the cycling of microplastics and will result in first estimates of direct detrimental effect of microplastics on marine ecosystems, estimates of the amount of plastic that is transferred to higher trophic levels and an analysis of indirect effects via altering the distribution of nutrients.
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