地中海与大西洋跨海域塑料球生物膜地理和时序群落模式的综合解析

本研究针对海洋塑料污染衍生的"塑料球"(plastisphere)生态风险，通过多国联合实验首次实现地中海与大西洋6个站点同步标准化采样，采用eDNA metabarcoding技术分析LDPE、PP-PC、PLA三种聚合物表面原核(16S rRNA)与真核(18S rRNA)生物膜群落的时空演变规律。揭示环境因子比聚合物类型更显著影响群落结构，发现潜在塑料降解菌(Oleibacter)和病原体(Pseudomonas)，为全球塑料治理政策提供关键科学依据。

　　

海洋塑料污染已成为威胁全球生态系统的重大环境问题。联合国环境规划署2021年报告指出，塑料垃圾不仅通过物理缠绕和摄入危害海洋生物，更作为新型人工基质催生了独特的微生物群落——"塑料球"(plastisphere)。这些附着在塑料表面的复杂生物膜，可能携带病原微生物、促进外来物种扩散，甚至参与微塑料的降解过程。然而，现有研究多局限于单一区域，缺乏标准化方法下的跨海域比较数据。为此，由法国、意大利、西班牙、爱尔兰和巴西科研机构组成的国际团队在《Environmental Research》发表重要成果，首次实现地中海与大西洋6个典型海域的同步原位实验。

研究采用标准化原位培养装置，在法国维尔弗朗什湾、土伦湾，意大利那不勒斯湾，爱尔兰戈尔韦港，西班牙阿雷斯港和巴西里奥格兰德同步投放低密度聚乙烯(LDPE)、聚丙烯-聚碳酸酯(PP-PC)和聚乳酸(PLA)三种聚合物板材。通过环境DNA(eDNA)宏条形码技术分析16S rRNA和18S rRNA序列，结合扫描电镜(SEM)观察，系统追踪了7-365天生物膜群落的演替规律。

采样站点
六个站点涵盖不同营养状态的海域：维尔弗朗什湾(地中海西北部寡营养区)、土伦湾(受城市排放影响)、那不勒斯湾(富营养化海湾)、戈尔韦港(大西洋东北部温带海域)、阿雷斯港(受上升流影响)和里奥格兰德(南大西洋亚热带水域)。这种设计有效控制了地理环境变量对塑料球群落的影响。

序列指标
16S rRNA数据集最终获得4,054,746条高质量序列，鉴定出15,526个扩增子序列变异体(ASV)；18S rRNA数据集包含4,449,804条序列和16,075个ASV。α多样性分析显示，所有站点7天内均形成稳定生物膜，但物种丰富度随季节波动显著。

讨论
研究发现变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌纲(Bacteroidia)和浮霉菌门(Planctomycetes)是原核生物优势类群，而纤毛虫(Ciliates)、丝足虫(Cercozoa)和甲藻(Dinoflagellata)主导真核群落。值得注意的是：1) 聚合物类型对物种丰富度无显著影响，但环境参数(如温度、盐度)驱动50-70%的群落变异；2) 冬季样本显示出独特的功能菌群，暗示季节变化会重塑代谢网络；3) 检出产碱杆菌属(Alcanivorax)等塑料降解菌，以及假单胞菌属(Pseudomonas)和念珠菌(Candida)等潜在病原体。

结论
这项跨大陆联合实验首次证实：1) 塑料球群落具有显著的地域特异性，环境筛选作用强于基质选择效应；2) 群落成熟度呈现明显季节动态，冬季生物膜具有特殊功能特征；3) 标准化方法下获得的全球数据集，为评估塑料球对生物地球化学循环和公共卫生的影响建立了新基准。研究结果直接支撑联合国"塑料条约"谈判，强调需在政策制定中考虑塑料球生态系统的区域差异风险。