科技 新浪科技 塑料垃圾已經滲透進偏遠南極的食物網

塑料垃圾已經滲透進偏遠南極的食物網

新浪科技 2020-06-30 10:55

  來源:原理  

  南極喬治王島是南設得蘭群島中最大的島嶼,它距離南極大陸的最北端約120千米,大約需要一天的航程。喬治王島上崎嶇不平,生活著海豹和企鵝等典型的南極動物,還有一些科學基地。儘管與南極大陸相比,這裏的氣候相對溫和,但即使在夏季,島上的溫度仍然很少在零度以上,整片島嶼幾乎一直被冰覆蓋。

喬治王島(圖中紅色區域)。| 圖片來源:Apcbg/Wikicommons喬治王島(圖中紅色區域)。| 圖片來源:Apcbg/Wikicommons

  一直以來,以喬治王島為代表的南極許多地方都人跡罕至,遠離人類活動的中心;即便如此,它們仍沒能逃過塑料等許多全球污染物的破壞。在一項最新的研究中,一組國際團隊在喬治王島上的一種名為 Cryptopygus antarcticus的微小生物體內檢測到了微塑料碎片。這一結果證實,微塑料已經到達地球上最偏遠的這片區域,並正在成為土壤食物網的一部分。

  塑料因其穩定性而備受人們青睞,全球每年生產大量的塑料,用於工業和生活的各個方面。但也由於塑料這種難以降解的特性,廢棄的塑料會破裂成小的碎片,在環境中急劇累積。現如今,從最深的海底到南北兩極,這些碎片幾乎無處不在。

  早在20世紀80年代,南極就出現了漂浮或擱淺的大塑料碎片(大於1厘米)。最近,在南緯60°以北的地方發現了地表水和沉積物中含有中塑料碎片(1-10毫米)和微塑料(1-1000微米)。在南極島嶼的許多海洋哺乳動物和鳥類會誤食塑料碎片,或者被塑料纏繞住。

  以往有關塑料對環境影響的大多數證據都來自水生生態系統,但越來越多的證據表明,塑料污染也在影響植物和土壤。然而,人們目前還不清楚塑料究竟在多大程度上進入了陸地食物網。一些科研人員認為,如果微塑料能夠進入南極的食物網,或許意味著它們已經深入地球上的很多地方。

  新研究的主角 Cryptopygus antarcticus是一種被稱為南極彈尾蟲的小蟲。彈尾蟲是毫米到亞毫米級的動物,它們是世界上所有土壤的重要組成部分,它們和微生物一起,幫助了土壤和植物之間進行氮元素等重要循環。在南極, Cryptopygus antarcticus是南極土壤食物網的中心,它也代表著世界各地眾多棲息在土壤中的微型動物。

研究人員在愛爾蘭發現的一隻體形非常大的彈尾蟲(將近2毫米)。土壤彈尾蟲物種通常體形更小,顏色更白,可能沒有眼睛。這些動物與微生物一道,幫助植物和土壤之間的元素循環。研究人員在愛爾蘭發現的一隻體形非常大的彈尾蟲(將近2毫米)。土壤彈尾蟲物種通常體形更小,顏色更白,可能沒有眼睛。這些動物與微生物一道,幫助植物和土壤之間的元素循環。

  研究人員在喬治王島發現了很大一塊擱淺在海灘上的聚苯乙烯泡沫,這塊泡沫和我們平時最常見的包裝塑料是一樣的,它的長和寬超過30厘米,厚約5厘米,表面被藻類、苔蘚和地衣包裹著。事實上,這種塑料垃圾現在在全世界各地的海灘幾乎隨處可見。

 南極陸地環境中的塑料污染。左圖(a)為塑料泡沫發現的海灘,右邊兩幅圖(b, c)是發現的塑料泡沫的照片,泡沫表面長滿了藻類、苔蘚和地衣。 南極陸地環境中的塑料污染。左圖(a)為塑料泡沫發現的海灘,右邊兩幅圖(b, c)是發現的塑料泡沫的照片,泡沫表面長滿了藻類、苔蘚和地衣。

  研究人員發現,南極彈尾蟲會以長在聚苯乙烯泡沫上的這些苔蘚和地衣為食。他們想知道,這些土壤動物是否攝入了聚苯乙烯碎片。當然,在肉眼幾乎看不到的動物體內,要找到塑料的微小碎片並不容易。因此,研究人員將樣本帶回實驗室,利用紅外光譜技術進行了分析。這種技術和犯罪現場的鑒定專家使用的技術相同。藉助這種新的方法,研究人員在這些南極彈尾蟲的腸道中看到聚苯乙烯的微小碎片。

利用紅外光譜技術,在RGB圖像(上圖)顯示了南極彈尾蟲體內的微塑料碎片。藍色代表脂質,綠色代表蛋白質,而紅色則是塑料碎片。利用紅外光譜技術,在RGB圖像(上圖)顯示了南極彈尾蟲體內的微塑料碎片。藍色代表脂質,綠色代表蛋白質,而紅色則是塑料碎片。

  研究人員認為,微塑料可能是首先進入了那些生長在塑料泡沫表面的藻類、苔蘚和地衣中,隨後又被彈尾蟲攝入體內。

  在南極偏遠地區的土壤中,數量龐大的彈尾蟲正在攝入微塑料,這意味著,這些人造物質已經深入土壤食物網。儘管彈尾蟲這樣的土壤動物很小,但它們大量存在,每平方米土壤中可能有幾萬或幾十萬隻。這種巨大的數量意味著,彈尾蟲可以跨越很長的距離,並且在可觀的深度中,傳遞這些微塑料碎片,這有可能已經成為土壤生物地球化學循環的一個組成部分。

  而在全球而言,微塑料隨處可見,像彈尾蟲這樣的小型但數量眾多的土壤動物同樣數量龐大,這種微塑料的重新分佈可能已經成了一種全球性的過程,這或許會對植物和土壤之間的相互作用產生負面影響。

  未來,研究人員希望量化這些影響,發現微型塑料是如何融入全球物質循環的,真正了解微塑料相對於化學污染和氣候變化等其他嚴重環境壓力的影響。