探秘地中海湿地:大型无脊椎动物与塑料的奇妙 “邂逅”

【字体: 时间:2025年03月03日 来源:Anthropocene 3.3

编辑推荐:

  为探究湿地中塑料与大型无脊椎动物的关系,研究人员开展相关研究,发现大型无脊椎动物倾向于在塑料基质上定殖,该研究意义重大。

  在我们生活的地球上,塑料可谓无处不在。它因生产成本低、易于生产,成为全球日常生活中广泛使用的材料。然而,随着塑料使用量在过去几十年不断攀升,其带来的污染问题愈发严峻。大量塑料废弃物进入自然环境,据估算已有数百万吨之多,这不仅对人类健康和生态系统构成严重威胁,还影响着气候变化。“塑料时代” 一词的出现,形象地描绘了如今塑料污染的严重性。
塑料在环境中极难降解,需要数百万年时间。而且,漂浮在水体中的塑料还会因机械、紫外线和光降解等作用,破碎形成二次微塑料(<5?mm)。在水生生态系统中,虽然大型塑料(> 5?cm,即 macroplastics )占据主导地位,但相关研究发现,它们很容易被细菌和其他微生物 “盯上”,在其表面形成独特的微生物群落,也就是 “塑料球”(Plastisphere) 。“塑料球” 不仅包含微生物,还吸引了大型无脊椎动物等生物定居,而这些生物又可能成为病毒、病原体和环境污染物的 “搬运工”。

目前,海洋和淡水生态系统中塑料与生物相互作用的研究相对较多,但在湿地这一重要的过渡水域生态系统中,相关研究却处于起步阶段。尤其是在地中海湿地,关于塑料表面大型无脊椎动物群落的了解十分有限。鉴于此,来自国外的研究人员决定深入探索地中海湿地中大型无脊椎动物在塑料基质上的定殖情况,这一研究成果发表在《Anthropocene》上。

为开展此项研究,研究人员选择了 “Torre Flavia 湿地” 作为研究区域。该湿地位于意大利拉齐奥地区,是一个生物多样性丰富的地方。研究人员在实验室制作了特殊的实验基质,每个基质包含两个聚苯乙烯(PS)立方体和两个聚对苯二甲酸乙二酯(PET)瓶,它们分别代表了常见的塑料聚合物。这些基质被放置在湿地的沼泽运河中,通过绳索连接,其中一个 PET 瓶装满沙子以使其沉入底部作为压载物,从而形成了漂浮和浸入水中的 PS 和 PET 这四种不同的微生境。

在 10 个月的时间里(2019 年 11 月至 2020 年 8 月,期间因新冠疫情中断 3 个月),研究人员每隔 20 天对基质进行采样。采样时,他们小心地回收基质,避免大型无脊椎动物个体的损失,并在现场和实验室对基质表面及内部进行仔细检查,收集并鉴定大型无脊椎动物。之后,研究人员运用多种统计分析方法,如多样性指数计算、方差分析(ANOVA)、置换多元方差分析(PERMANOVA)等,对数据进行深入分析。

研究结果如下:

  1. 大型无脊椎动物群落:研究共鉴定出 36 个科的大型无脊椎动物。在 PS 基质上,尤其是漂浮的 PS(fPS)基质,发现的大型无脊椎动物种类和数量都较多;而在 PET 基质上,大型无脊椎动物出现的频率较低。双因素方差分析表明,聚合物类型对大型无脊椎动物类群数量有显著影响,而深度和两者的相互作用则无显著影响。此外,PERMANOVA 测试显示,聚合物和两者的相互作用对群落结构有显著影响,深度则不显著。
  2. 多样性指数:由于 PET 基质上大型无脊椎动物数量太少,研究人员主要分析了 PS 基质的多样性指数。结果发现,dPS 基质上的香农指数(Shannon index)和 fPS 基质上的均匀度指数(Evenness index)与时间存在显著相关性,而其他指数则无明显趋势。
  3. 功能特征:大型无脊椎动物的生物学功能特征在身体大小、摄食习性和扩散方式等方面表现出较大的异质性,但在生命周期、繁殖策略和抗性形式等方面具有一定的同质性。而且,所有考虑的特征均未显示出明显的时间趋势,不同塑料基质在这些特征的子类分布上也没有显著差异。

综合研究结果与讨论,研究表明大型无脊椎动物确实倾向于在湿地中的塑料基质上定殖,并且对 PS 基质表现出明显的偏好。这可能是因为 PS 基质的内部结构,其具有许多间隙,能为动物提供躲避风雨和捕食的避难所。大型无脊椎动物在塑料上的定殖可能会影响食物网,比如它们可能会摄取微塑料,并将其传递到淡水食物网中,对整个生态系统产生潜在影响。此外,研究还发现,不同深度的基质上大型无脊椎动物的分布存在差异,这与基质的物理化学特性以及生态环境有关。

这项研究首次揭示了地中海湿地中大型无脊椎动物在 PS 和 PET 塑料基质上的定殖现象,为进一步了解塑料污染对湿地生态系统的影响提供了重要依据。不过,研究也指出,仍有许多问题有待深入研究,比如自然和人工基质上群落模式和定殖策略的差异、不同类群之间可能存在的捕食关系、塑料中添加剂对研究结果的潜在影响以及塑料污染湿地中的生物多样性富集问题等。同时,湿地塑料污染的管理也至关重要,减少和预防塑料污染刻不容缓。
相关新闻
生物通微信公众号
微信
新浪微博
  • 急聘职位
  • 高薪职位

知名企业招聘

热点排行

    今日动态 | 人才市场 | 新技术专栏 | 中国科学人 | 云展台 | BioHot | 云讲堂直播 | 会展中心 | 特价专栏 | 技术快讯 | 免费试用

    版权所有 生物通

    Copyright© eBiotrade.com, All Rights Reserved

    联系信箱:

    粤ICP备09063491号