Ученые придумали удобный способ измерения суммарного количества живности, которая поселяется на пластике. «Часами», способными показать время нахождения конкретного кусочка пластика в морской воде Черного моря, стала зеленая водоросль фикопельтис — Phycopeltis arundinacea. Новый метод также позволит определить скорость биообрастания погруженных в море полимерных отходов на разной глубине у берега и в разные сезоны. Понимание того, как долго фрагмент пластика находится в морской среде, важно для мониторинга пластикового загрязнения — определения его источников и путей переноса в море.
Над исследованием работали ученые подведомственного Минобрнауки России Института биологии южных морей А. О. Ковалевского — федерального исследовательского центра РАН (ФИЦ ИнБЮМ) совместно с коллегами из Морского гидрофизического института РАН (МГИ) и Университета Аннамалай (Индия).
На любой твердой поверхности, погруженной в морские или пресные воды, в кратчайшие сроки образуется тонкая органическая пленка. В считанные часы к ней прикрепляются тысячи бактериальных клеток, которые за несколько дней могут сформировать сложно структурированные биопленки. За бактериями следует масса всякой другой живности (водоросли, простейшие, черви и т. д.), которые вместе и именуются биообрастанием.
Главный негативный эффект биообрастания заключается в том, что оно «маскирует» частички пластика, делает их похожими на пищу, которую с удовольствием поедают обитатели моря, включая даже одноклеточные организмы. Биопленки, которые покрывают частички пластика, делают их «вкусными», обманывая морских животных.
Процесс «зарастания» фрагментов пластика морскими микро- и макроорганизмами зависит от огромного количества условий. Поэтому, отмечают исследователи, судить о времени пребывания кусочка пластика в воде по общему количеству живого вещества, которое на этом кусочке накопилось, невозможно. Но возможно подобрать один вид-индикатор, который бы незамедлительно поселялся на поверхности и развивался бы одинаково хорошо и летом, и зимой, т. е. мог бы служить «хронометром» жизни пластика в море.
Таким видом, по мнению российских и индийских ученых, и может служить найденный ими на поверхности пластика вид Phycopeltis arundinacea. Дисковидные талломы («стебли») этой водоросли обладают необходимыми свойствами — плотно прилегают к поверхности и растут непрерывно и в холодное, и в теплое время года.
Фикопельтис был впервые обнаружен в Черном море лишь полтора десятка лет назад сотрудниками ИнБЮМ Ларисой Рябушко и Дарьей Балычевой, которые исследовали биообрастание стеклянных пластин в прибрежных водах. Уникальность фикопельтиса заключается в том, что он обитает не только в морях, но также широко распространен в наземных местообитаниях — на поверхности листьев многих сосудистых растений и мхов, произрастающих на разных континентах. К тому же он содержит один из наиболее химически инертных биологических полимеров — спорополленин, который нашел применение в области палинологии, палеоклиматологии и даже в медицине.
«Задача определения «возраста» того пластика, который мы обнаруживаем в море, очень сложна и пока не найдено ее решения. Наша изначальная идея как раз и заключалась в том, чтобы исследовать связь между продолжительностью пребывания пластика в море и степенью его биологического обрастания, и сделать это именно для нашего региона — прибрежных черноморских вод», — рассказывает первый автор статьи, руководитель отдела планктона ФИЦ ИнБЮМ, кандидат биологических наук Владимир Муханов.
По словам ученых, желто-коричневые дисковидные слоевища фикопельтиса иногда заметны даже невооруженным глазом и легко узнаваемы. Их структура, характер и степень распространения по поверхности фрагмента пластика, который исследователи достают из моря, могут дать информацию о том, как давно идет процесс колонизации. Тем не менее, предстоит провести более глубокие исследования встречаемости этого вида в черноморских водах, особенностей его биологии и экологии, скорости роста его слоевищ на разных полимерах, прежде чем можно будет с уверенностью говорить о его пригодности в качестве «хронометра» пластикового загрязнения морской среды.
Результаты исследования опубликованы в одном из ведущих международных журналов.