Każdego roku do oceanów trafia około 4,8 do 12,7 mln ton plastiku. Już teraz – jak wynika z raportu Biura Analiz Parlamentu Europejskiego – w największych ziemskich zbiornikach wodnych odnajdziemy co najmniej 150 mln ton tworzyw sztucznych. Plastik w wodzie to nie tylko zagrożenie dla żyjących w niej stworzeń, które często umierają wskutek połknięcia butelek, zakrętek, folii, torebek, opakowań, nici czy splątania się w sieci. To także potencjalnie zagrożenie dla naszego zdrowia.
W ostatnich latach coraz większą uwagę zwraca się na rozprzestrzenianie się i wpływ mikroplastiku na środowisko, chodzi o cząsteczki plastiku o wielkości od 1 μm do 5 mm. Drobiny mniejsze niż 1 μm są klasyfikowane jako nanoplastik. Cząsteczki te powstają w wyniku rozpadu większych fragmentów plastiku i uwolnienia cząstek plastiku już wyprodukowanych w małych rozmiarach, np. tych, które znajdują się w produktach do pielęgnacji ciała. Wiele organizmów w środowisku wchłania te mikrocząsteczki. Czy i jak bardzo są szkodliwe? To zależy od cech mikroplastiku: jego rodzaju, rozmiaru, gęstości, a nawet koloru.
Mimo prowadzonych różnych badań, faktyczna ilość mikroplastiku w środowisku pozostaje słabo poznana, choć bywa niższa niż wcześniej szacowano. Jednym z potencjalnych wyjaśnień tej rozbieżności jest niedoszacowanie wpływu degradacji, czyli procesu powodującego zmiany właściwości chemicznych, mechanicznych, elektrycznych i optycznych, a także fizyczną fragmentację mikroplastiku.
Badania nad wpływem organizmów na degradację mikroplastiku skupiały się dotąd przede wszystkim na mikroorganizmach, takich jak grzyby, bakterie i jednokomórkowe glony. Badacze z UW sprawdzili, jak z mikroplastikiem radzą sobie ryby i bezkręgowce wodne.
Rak czerwonoszczypcy (Cherax quadricarinatus). Fot. 5snake5 /Wikimedia
Ryba połknęła… plastik
Międzynarodowy zespół naukowców postanowił zbadać, w jaki sposób przejście przez przewód pokarmowy zwierząt żyjących w wodzie wpłynie na cząsteczki mikroplastiku: strukturę ich powierzchni, rozmiar, a także zdolność do kolonizacji przez bakterie. W skład zespołu wchodzą badacze z Wydziału Biologii i Centrum Nauk Biologiczno-Chemicznych UW: dr Ewa Babkiewicz, dr Julita Nowakowska, Marcin Żebrowski, Katarzyna Jarosińska oraz dr Piotr Maszczyk.
Oddziaływanie aktywności pokarmowej zwierząt na mikroplastik badacze zbadali na przykładzie dwóch słodkowodnych gatunków: przedstawicieli ryb karpiowatych – karasia pospolitego (Carassius carassius) i raków – australijskiego raka czerwonoszczypcego (Cherax quadricarinatus).
Badanie składało się z dwóch eksperymentów: jeden dotyczył raków, a drugi ryb. Każdy z nich podzielono na dwa etapy, odpowiadające kolejnym pasażom przez przewód pokarmowy danego gatunku. Zwierzęta umieszczone w akwariach karmiono zanętą wymieszaną z cząstkami polietylenu, plastiku wykorzystywanego m.in. do produkcji torebek foliowych. Niezjedzone porcje zanęty i tworzyw sztucznych usuwano ze zbiorników podczas wymiany wody. Badacze chcieli mieć pewność, że w zbiornikach znajdą się jedynie fragmenty mikroplastiku, który faktycznie przeszedł przez przewód pokarmowy zwierzęcia. Po 24 godz. wyławiano z wody odchody zwierząt, a wodę ze zbiorników cedzono po to, by zebrać wszystkie cząstki polietylenu, które następnie umieszczano w szklanych butelkach. Cząstki mikroplastiku wyłowione w trakcie pierwszego etapu dzielono na dwie części: jedna od razu miała być poddana analizie, druga wykorzystana w drugim etapie badania.
Badaniu głównemu towarzyszył eksperyment dodatkowy, w ramach którego w dwóch zbiornikach umieszczono po dwa osobniki raków i ryb. Jednego przedstawiciela pary karmiono zanętą, w której znajdowały się cząstki polietylenu, drugiego – pożywieniem pozbawionym tworzyw sztucznych. Ten eksperyment miał na celu zbadanie, co się stanie z cząstkami polietylenu we wnętrzu zwierząt. Badaniom poddano tkanki pobrane z organów wewnętrznych ryb i raków.
Zebrany mikroplastik poddano następnie analizie przy użyciu skaningowego mikroskopu elektronowego (SEM). W ten sposób zbadano powierzchnię fragmentów polietylenu pod kątem zarysowań, średnicy cząstek, pokrycia biofilmem (czyli złożoną strukturą mikroorganizmów, takich jak bakterie czy grzyby), a także gęstości występujących na niej bakterii. Zidentyfikowano obecne w mikroplastiku związki chemiczne, a także przeanalizowano ich strukturę molekularną. Co ważne: badacze sprawdzili również, czy do narządów wewnętrznych zwierząt przeniknęły nanoplastiki.
Przechodzenie mikroplastiku przez przewód pokarmowy ryby.
Przez co przechodzi mikroplastik?
Badaczom udało się ustalić, że przejście przez przewód pokarmowy ryb i raków wpływa na właściwości mikroplastiku: prowadzi do uszkodzenia powierzchni drobin, a także ich fragmentacji (zmniejsza się rozmiar cząstek, a jednocześnie zwiększa się ich liczba). Do mechanicznego rozdrobnienia dochodzi w ciągu około 24 godz. po spożyciu. Fragmentacja cząstek sprzyja z kolei ich kolonizacji przez bakterie, co może potencjalnie przyspieszać ich biodegradację. Badacze nie stwierdzili jednak obecności polietylenu w postaci nanoplastiku w tkankach i gruczołach trawiennych zwierząt. Okazało się również, że nie zmienił się skład chemiczny wydalonych cząstek.
Spożyty przez ryby i raki mikroplastik uległ więc defragmentacji, a to potencjalnie może wpływać na przyspieszenie procesu jego degradacji. Polietylen został wydalony i nie wniknął do tkanek zwierząt. Jednak, jak zwraca uwagę dr Piotr Maszczyk, może to wynikać z krótkotrwałej obecności mikroplastiku w układzie pokarmowym ryb i raków:
– W naszym eksperymencie czas kontaktu mikroplastiku z organizmem, a dokładniej czas jego pasażowania w przewodzie pokarmowym, był bardzo krótki (wynosił 24 godz.), więc nie dochodziło do tak znacznego rozdrabniania mikroplastiku, do poziomu nanoplastiku, dlatego nawet bardzo czułe metody detekcji nie wykryły ich obecności w tkankach ryb. Nie można jednak wykluczyć, że długotrwały kontakt z mikroplastikiem mógłby spowodować akumulację nanoplastiku w ciele tych zwierząt – zauważa badacz.
Naukowcy podkreślają również, że przeprowadzone przez nich badanie dotyczyło konkretnych gatunków ryb i raków, a także przy użyciu określonego rodzaju tworzyw sztucznych. Natomiast to, co się stanie z mikroplastikiem po wniknięciu do organizmu, może w dużej mierze zależeć od specyficznej dla każdego gatunku aktywności pokarmowej, a także rodzaju tworzywa, które znalazło się w jego organizmie.
Mikroplastik w badaniach.
Odpowiedzialność człowieka, nie przyrody
Przeprowadzone badanie jest dowodem na to, że zwierzęta mogą poprzez swoją aktywność pokarmową przyczyniać się do zmniejszenia obecności plastiku w środowisku.
– Zwierzęta już teraz „wspierają” oczyszczanie środowiska z plastiku. Ich aktywność pokarmowa wydaje się jednym z istotnych czynników powodujących, że ilość plastiku w jeziorach, morzach i oceanach jest znacznie mniejsza niż wskazywałyby szacunki oparte na tempie produkcji plastiku i jego dopływie do ekosystemów. Poprzez rozdrabnianie cząstek plastiku przyspieszają one jego degradację, a także ułatwiają deponowanie w osadach dennych, minimalizując jego wpływ na funkcjonowanie ekosystemów – zauważa dr Ewa Babkiewicz.
Wiedza na temat wpływu aktywności pokarmowej zwierząt na losy plastiku może okazać się dla nas niezwykle cenna.
– Ta wiedza może pomóc lepiej zrozumieć losy mikroplastiku w środowisku wodnym oraz wspierać rozwój skuteczniejszych metod monitorowania i oceny ryzyka – podkreśla dr Piotr Maszczyk.
Czy w takim razie zwierzęta mogą „pomóc” nam w walce z plastikiem? Choć celowe wykorzystanie ich aktywności może wydawać się atrakcyjnym pomysłem, to w praktyce rodzi to, jak podkreślają badacze, poważne problemy ekologiczne i etyczne.
– Zwiększenie biomasy organizmów w danym środowisku może przynieść większe szkody niż obecność samego plastiku, a traktowanie zwierząt jako „narzędzi” do usuwania zanieczyszczeń jest nieakceptowane, ponieważ ich kontakt z mikroplastikiem może wiązać się z zagrożeniami zdrowotnymi. Naszym głównym celem powinno być ograniczenie emisji plastiku oraz rozwój materiałów biodegradowalnych, a nie przerzucanie odpowiedzialności na przyrodę – zaznacza dr Babkiewicz.
Czytaj więcej na: serwisnaukowy.uw.edu.pl
dr Piotr Maszczyk, hydrobiolog, specjalizujący się w ekologii wodnej. Pracuje na Wydziale Biologii UW. Kieruje zespołem zajmującym się wpływem współczesnych zagrożeń antropogenicznych na organizmy wodne. Współautor publikacji poświęconych m.in. wpływowi sztucznego światła nocą, globalnego ocieplenia, mikroplastików oraz broni chemicznej zatopionej po drugiej wojnie światowej na ekosystemy wodne.
dr Ewa Babkiewicz, hydrobiolog, pracuje na Wydziale Biologii oraz w Centrum Nauk Biologiczno-Chemicznych UW. Jej badania łączą ekologię organizmów wodnych z neurobiologią i toksykologią środowiskową. Jest autorką i współautorką publikacji dotyczących wpływu mikroplastików, sztucznego światła oraz zmian temperatury na organizmy wodne, od mikroorganizmów po ryby.
Materiał Partnera
