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.
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.
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.
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.
