Цианобактерии Prochlorococcus, которые производят около десяти процентов всего кислорода, уязвимы к воздействию пластикового загрязнения морей. По данным исследования, опубликованного в журнале Communications Biology, из полиэтилена и поливинилхлорида выщелачиваются вещества, которые угнетают рост популяций этих микроорганизмов, снижают их продуктивность и нарушают процесс фотосинтеза.

Как правило, главной угрозой от пластикового мусора для морских обитателей считается возможность запутывания в нем или проглатывания. Существенно меньшее внимание исследователи уделяют химическим веществам, которые могут выделяться из пластика при воздействии морской воды, ведь большинство пластиковых полимеров считаются устойчивыми и химически инертными.

На самом деле, это не совсем так — для достижения улучшенных эксплуатационных характеристик, повышения функциональности и замедления старения к пластику при производстве добавляют целый ряд химических соединений. Чаще всего это полимеризационные растворители, остатки химических катализаторов, пластификаторы, металлы, красители, антипирены, УФ-стабилизаторы, антиоксиданты и антимикробные вещества. Все эти соединения могут выщелачиваться из пластмасс и попадать в морскую воду.

Ученые под руководством Саши Тету (Sasha G. Tetu) из Университета Маккуори в Сиднее in vitro изучали влияние веществ, выщелачивающихся из пластика, на цианобактерии Prochlorococcus marinus. Эти микроорганизмы играют важнейшую роль в углеродном цикле планеты, образуя 10 процентов всего кислорода, которым дышат живые организмы на Земле.

Для исследования были выбраны два штамма Prochlorococcus — MIT9312 (HLII Clade) and NATL2A (LLI Clade), которые являются репрезентативными экотипами для Мирового океана в тропических и субтропических широтах. В качестве пластикового мусора, подвергающего токсичному воздействию эти цианобактерии, были выбраны изделия из двух наиболее распространенных полимеров — пакеты из ПЭНД (полиэтилена низкого давления, также называемого полиэтиленом высокой плотности) и матрасы из ПВХ (поливинилхлорида).

Выщелачивание пластмасс происходило в стерильной морской воде (среда AMP1), при этом штаммы Prochlorococcus marinus культивировали в средах с разведением выщелоченных веществ: 50, 25, 12,5, 6,25 и 3,125 процента для полиэтилена; 10, 2, 1, 0,5 и 0,25% для ПВХ. Разведения для ПВХ сильнее, так как предварительные испытания показали, что его выщелачивание оказывает значительно больший эффект, чем выщелачивание полиэтилена при эквивалентных концентрациях. Помимо сред с разбавленными концентрациями токсичных выделений, Prochlorococcus marinus помещали в чистую среду AMP1 в качестве контроля.

Sasha G. Tetu et al. / Communications Biology, 2020

Результаты исследования показали, что штамм MIT9312 быстрее реагировал на воздействие выщелачивания ПЭНД и ПВХ, чем NATL2A: значительное (p <0,01) уменьшение популяции MIT9312 наблюдалось через 48 часов для всех протестированных разведений выщелачивания ПЭНД и ПВХ по сравнению с контролем, тогда как для штамма NATL2A только два наиболее концентрированных выщелачивания ПЭНД и ПВХ значительно отличались от контроля через 48 часов (p=0,0003 и p=0,00021 для 50-процентного и 25-процентного разведений ПЭНД, p=0,0002 и p=0,0009 для 10-процентного и 2-процентного разведений ПВХ). После 72 часов воздействия плотность популяций обоих штаммов была снижена уже для всех тестируемых уровней выщелачивания ПЭНД и ПВХ.

Попав в океан, изделия из полиэтилена и поливинилхлорида некоторое время будут плавать на его поверхности, образуя мусорные пятна. Важно ликвидировать макропластик на этом этапе, пока он не успел стать микропластиком и разнестись термохалинными течениями на большие расстояния. К счастью, ученые уже предложили эффективный способ автоматического поиска таких пятен по спутниковым снимкам.

Автор: Марина Попова