Що відбувається, коли устриці ковтають мікропластик
Ми всі бачили ці зображення черепах та ссавців, що потрапили у великі пластикові відходи. За підрахунками, щороку понад 100 000 морських ссавців гинуть від защемлення або обструкції дихальних або травних шляхів цим детритом.
Але це лише вершина айсберга, оскільки понад 90% пластикових відходів у морі становлять мікропластики розміром менше 5 мм. Здебільшого невидимі, вони тим не менше добре працюють !
У порівнянні з макропластикою ці мікропластики більш численні. Оскільки вони невеликі за розміром і поводяться в морській воді, подібно до планктону, їх можна легко проковтнути або безпосередньо тваринами, або споживши заражену здобич. Зараз мікропластика зустрічається у переважній більшості морських видів, незалежно від їх положення в харчовому ланцюзі.
Мікропластики (частинки, волокна, нитки, плівки), зібрані в гавані Бреста.
Себастьян Ерве/UBO
Скрізь пластик
Потрапляючи в організм, ці мікропластики можуть блокувати або просто проходити через травну систему.
Що стосується найдрібніших пластичних частинок - їх називають нанопластиками і в даний час не визначено кількісно в морі через великі методологічні труднощі - їх нанометричний розмір дозволить їм проходити через травні оболонки та мігрувати в систему кровообігу або навіть в інші органи. Це спостерігалося в мозку дрібних лабораторних риб.
Простий транзит мікропластики в травний тракт від кількох годин до кількох днів може спричинити серйозні зміни в біології тварини, яка їх проковтнула.
Це те, що ми хотіли випробувати на видовій емблематиці наших узбережжя та наших плит: порожниста устриця Crassostrea gigas.
Таким чином, ми показали, що вплив устриць на мікрочастинки полістиролу розміром 2 і 6 мкм (розмір, близький до мікроводоростей, які споживають устриці) протягом двох місяців у лабораторних акваріумах впливало на їх розмноження: утворюється менше ооцитів (зниження на 40%) і значно менш рухливі сперматозоїди (зниження на 20%) - показник їх якості як у чоловіків.
Устриці протягом двох місяців піддавалися дії мікростиролу з полістиролу на дослідній станції Іфремер в Аргентоні (Фіністер).
Россана Сусареллу/Іфремер
Розмноження устриць порушено
Устриця - це машина для виробництва гамет, її статеві залози можуть досягати 70% маси м’якоті. Це його стратегія забезпечити виживання виду, оскільки з мільйонів нащадків, вироблених у кожному поколінні, виживає лише дуже мала частка.
Але хто каже, що високе виробництво гамет вимагає багато енергії. І ця енергія походить від його їжі.
Наявність флуоресцентних полістирольних мікрогранул (розмірами 2, 6 та 20 мкм) у травному тракті устриці після експериментального впливу.
Іфремер
Під час наших експериментів ми спостерігали наявність мікропластиків у травному тракті відкритих устриць та порушення їх травлення. Звідси випливає обмеження споживання енергії, яке ми пов'язуємо зі зменшенням кількості вироблених гамет.
Але як щодо зниження якості цих гамет ?
При розробці пластмаси формуються з комбінації добавок/пластифікаторів, які можуть потрапляти в травний тракт.
З нашого досвіду, це, швидше за все, ендокринно-подібні хімічні порушення, які призвели б до зниження якості утворених гамет, як це передбачається молекулярним функціонуванням жіночих статевих клітин та моделюванням енергетичних потоків у відкритих устрицях.
Після збирання гамети, ооцити та сперматозоїди складали у великі пробірки, наповнені морською водою, для запліднення в лабораторії.
Результати показують, що плодючість різко знизилася, коли на 40% менше молодих личинок було продуковано від батьків, які зазнали впливу мікропластики (порівняно з батьками, які не зазнавали впливу). Знаючи, що 60% личинок, отриманих від підданих батьків, були нижчої якості: затримка росту, яка спричинила шестиденну затримку метаморфози личинок у неповнолітніх. Тобто шість днів уразливості личинок у природному середовищі, безпосередньо перед цим вирішальним етапом, протягом якого молоді устриці прикріплюються до своєї скелі на все життя.
Подайте сигнал
Щоб зрозуміти вплив забруднення на організм і запропонувати наслідки для природи, важливо проаналізувати весь життєвий цикл тварини.
Устриця випускає свої гамети в морську воду, де відбувається запліднення. Після викиду гамети повинні зібратися разом - страшенно важка проблема - запліднювати і народжувати немовлят, яким доведеться стикатися з примхами навколишнього середовища, включаючи забруднення, спричинені людиною.
Тому ми піддали гамети, ембріони та личинки устриць дії мікрополістиролу та наногранул. На відміну від випробовуваних 2-мкм мікрогранул, які не мали ефекту в наших експериментальних умовах, 50 нанометрові наношарики сильно руйнували гамети та ембріони; їх невеликі розміри дозволяють взаємодіяти з біологічними мембранами.
Нанопластика спостерігається за допомогою електронної мікроскопії, приклеєної до поверхні сперми, що запобігає їх рухливості, необхідній для запліднення яйцеклітини.
Ембріони устриць, піддані впливу цих перших годин життя на ті самі наногранулки (доза: 0,1 мкг на мл), мали змінену оболонку та зменшили ріст на 10%, як показано на фотомонтажі нижче.
Личинки устриць (отримані через 24 години після запліднення), що спостерігаються за допомогою скануючої електронної мікроскопії. Ліворуч: звичайна оболонка невикритої личинки устриць; праворуч: нерівності та отвори на поверхні оболонки личинки устриці після впливу ембріона (1 год. 30) на нанокристики полістиролу 50 нм.
Кевін Таллек/Іфремер
При дозах, що перевищують 10-100 разів, розвиток ембріонів та личинок сильно позначається на багатьох вадах розвитку, включаючи повну зупинку розвитку.
Але давайте заспокоїмось, устриці нічого не загрожує. Концентрації, випробувані в цій роботі, вищі, ніж ті, що були зафіксовані на нашому узбережжі Бретані. Але ця робота служить попередженням: якщо нічого не зміниться, кількість пластикових відходів у морі збільшиться в 10 разів лише за 10 років.
Щоб зрозуміти вплив цих відходів на морське життя, недостатньо зрозуміти вплив на кожен вид окремо. Наприклад, дієта на устрицях не шкодується, оскільки життєвий цикл дрібних водоростей (діатомових водоростей у наших експериментах), споживаних фільтрацією устриць, виявився напруженим та порушеним у фазі росту після впливу нанопластів у лабораторії.
Отже, не лише на устриці ми повинні вивчати її вплив, але і на все її близьке біорізноманіття в мікромаштабі. На сьогоднішній день дуже мало досліджень ініціювали такі дослідження. Серед них - робота британських вчених: вони в лабораторії показали, що природний риф у формі плоскої устриці Ostrea edulis модифікується під впливом мікропластики.
Тому важливо наближатись до різноманітності екосистеми, а також враховуючи різноманітність пластикових відходів: їх висока мінливість у розмірах, формі, шорсткості, а також тип полімерів та добавок, що їх складають, впливають на їх долю в морі та їх токсичність у морі морські організми.
Краще розуміння всіх цих взаємодій та їх наслідків є однією з цілей роботи дослідницької групи "Полімери та Океани", яка сьогодні об'єднує французькі наукові спільноти, що працюють над пластиковими відходами у водному середовищі.
Іка Пол-Понт, Кевін Таллек, Россана Сусареллу та Кармен Гонсалес-Фернандес сприяли розробці цієї статті.
Арно Хувет отримав фінансування від ANR (проект нанопластика), унікального міжвідомчого фонду та місцевих громад (CR Bretagne and PACA, CD29, CATPM, Брест-Метрополь) в рамках проекту Microplastics2 та Бретані (співфінансування K. Дисертація Таллека). Він є членом наукової ради дослідницької групи "Полімери та океани".
Арно Хювет, дослідник морської біології, Іфремер
Ця стаття опублікована в журналі The Conversation під ліцензією Creative Commons.