14. November 2020 durch Carolyn Fortuna
Viele von uns sind zu jung, um sich an eine Welt ohne Plastik zu erinnern. Sie haben viele Annehmlichkeiten in unser Leben gebracht, aber der Wegwerfcharakter von Kunststoffen hat auch eine Konsumkultur geschaffen, die mit sozialen und ökologischen Themen gefüllt ist. Wenigstens 8 Millionen Tonnen Jährlich gelangen Kunststoffe in die Ozeane und haben eine „Plastisphäre“ erzeugt, die die einheimische Flora und die Lebensräume stört. Die Organismen, die schwimmfähige marine Plastikabfälle besiedeln, können über die Ozeane transportiert werden und in einigen Fällen zu invasiven Arten fragiler Ökosysteme werden.
Foto von Carolyn Fortuna, CleanTechnica
Billionen von Plastikabfallfragmenten schwimmen auf See und schaffen so einen bisher unbekannten Lebensraum für die mikrobielle Besiedlung.
Kunststoffsubstrate wurden vor mehr als 50 Jahren eingeführt und sind ein neuartiger mikrobieller Lebensraum in den Weltmeeren. ("Kunststoffe" sind polymere Materialien, die geformt oder geformt werden können, üblicherweise durch Anwendung von Wärme und Druck. "Substrate" werden in einem Umwandlungsprozess wie Drucken oder Beschichten verwendet, um allgemein das Grundmaterial zu beschreiben, auf das Bilder gedruckt werden. ) Kunststoffe werden schnell von Mikroben besiedelt, wenn sie in Meeresumgebungen freigesetzt werden.
Was sind die Auswirkungen von Plastikmüll?
Die Plastisphäre besteht aus einer komplexen Gemeinschaft von bakteriellen, archaischen und eukaryotischen Mikroorganismen sowie mikroskopisch kleinen Tieren.
Die Bildung von Biofilmen in der Meeresumwelt – ein Kollektiv aus einer oder mehreren Arten von Mikroorganismen, die auf vielen verschiedenen Oberflächen wachsen können – ist ein komplexer Prozess, der viele Variablen umfasst. Biofilme normalerweise Start mit der Adhäsion von Bakterienzellen, die die physikalisch-chemischen Eigenschaften der Oberfläche verändern und so die Adhäsion aufeinanderfolgender Kolonisatoren wie Algen, Cyanobakterien und Protisten beeinflussen.
Schwimmende Kunststoffe in den photischen Schichten der Ozeane werden von photosynthetischen Primärproduzenten besiedelt, die die Plastisphäre durch die Produktion von labilem Photosynthese stärken. Die Verfügbarkeit dieser labilen Kohlenstoff- und Energiequelle wird die Entwicklung großer Biofilme erleichtern, die auf die Verwendung von Photosynthese spezialisiert sind und laut Angaben alle potenziellen biologisch abbaubaren Organismen mit Kunststoff- oder Kunststoffadditiven übertreffen Studien im Umweltwissenschaften & -technologie. Diese unnatürlichen Zusätze zu Meeresoberflächengewässern und die große Menge an Zellen und Biomasse, die von Plastikabfällen getragen werden, können die biologische Vielfalt, die ökologischen Funktionen und die biogeochemischen Kreisläufe im Ozean beeinflussen.
FAU Ozeanographische Forschung über die Plastisphäre
Forscher des Harbor Branch Oceanographic Institute der Florida Atlantic University und des Harriet L. Wilkes Honors College untersuchten in Zusammenarbeit mit der Universität Utrecht, Niederlande, der Universität Amsterdam und dem Royal Netherlands Institute for Sea Research (NIOZ) die Zellhäufigkeit, Größe und den zellulären Kohlenstoff Masse und wie sich photosynthetische Zellen auf Polymer- und Glassubstraten im Laufe der Zeit unterscheiden. Diese Studie unterscheidet sich grundlegend von anderen aufgrund der relativ unparteiischen Visualisierungsmethoden, mit denen eine quantitative Zahl für Biomasse ermittelt wird. Dies ist die erste Schätzung dieser Art.
EIN Forschungszusammenfassung beschreibt, wie das Team die Erzeugung von Nanopartikeln aus Kunststoff wie Polystyrol untersuchte, von dem bekannt ist, dass es bei Sonnenlicht und ultravioletter Strahlung in Nanopartikel zerfällt, und wie dies Mikroalgen stören könnte. Die Untersuchung von Zeitverlaufselementen zu Inkubationsschemata zeigte, dass schwimmende Kunststoffe, die in den euphotischen Schichten des Ozeans verbleiben, von blühenden phototrophen Mikroben besiedelt werden, die die Plastisphäre versorgen. Sobald das Partikel aus der euphotischen Schicht absinkt und kein Photosyntheseprodukt mehr produziert wird, verbraucht sich der Biofilm selbst, verringert seine Größe und gewinnt somit wieder Auftrieb.
Ergebnisse der Studie, veröffentlicht in der ISME Journal, eine monatliche Veröffentlichung der International Society for Microbial Ecology, zeigt, dass konservative Schätzungen durch Messung der durchschnittlichen Tragfähigkeit mikrobieller Biomasse verschiedener Kunststoffpolymere und im weiteren Sinne plastischer Meeresschutt im globalen Ozean etwa 1% der mikrobiellen Zellen in Die Mikroschicht der Meeresoberfläche bewohnt weltweit Plastikabfälle. Diese Zellmasse würde nicht existieren, wenn sich keine Plastikabfälle im Ozean befänden, und stellt daher eine Störung der Anteile der einheimischen Flora in diesem Lebensraum dar.
Mithilfe der konfokalen Laser-Scanning-Mikroskopie mit einer hoch entwickelten Bildgebungssoftware erhielten die Forscher direkt Daten, die von der Zellzahl, der Größe und der Charakterisierung mikrobieller Morphotypen bis hin zur Vervollständigung dreidimensionaler Konstrukte reichten. Sie testeten eine Reihe chemisch unterschiedlicher Substrate, darunter Polypropylen, Polystyrol, Polyethylen und Glas. Polypropylen wird von der Automobilindustrie für Konsumgüter wie Verpackungen, industrielle Anwendungen und den Möbelmarkt verwendet. Polystyrol wird verwendet, um klare Produkte wie Lebensmittelverpackungen oder Laborgeräte herzustellen. und Polyethylen ist der weltweit am häufigsten verwendete Kunststoff, der von Produkten wie klarer Lebensmittelverpackung über Einkaufstaschen bis hin zu Waschmittelflaschen reicht.
Daten aus der konfokalen Laser-Scanning-Mikroskopie zeigten, dass frühe Biofilme einen hohen Anteil an Kieselalgen aufwiesen (einzellige eukaryotische Mikroalgen mit Zellwänden aus Glas). Diese Kieselalgen könnten eine Schlüsselrolle beim Absinken von Plastikabfällen spielen. Unerwarteterweise schienen Kunststoffsubstrate das Wachstum von photosynthetischen Zellen nach 8 Wochen im Vergleich zu Glas zu verringern.
Kieselalgen mit hoher Bedeckung können Kunststoffe aufgrund ihrer dichten Glaszellwände sinken lassen. Zelluläre DNA erscheint aufgrund der Färbung der Interkalate zwischen den DNA-Basenpaaren blau. Die blau gepunkteten Linien sind filamentöse Bakterien, die aus Zellketten bestehen. Jeder blaue Punkt repräsentiert eine einzelne Zelle mit einem DNA-Bündel in der Mitte. Der Maßstab ist 20 Mikrometer lang.
"Die Quantifizierung der Zellzahlen und der mikrobiellen Biomasse auf Meeresschutt aus Kunststoff ist entscheidend für das Verständnis der Auswirkungen von Meeresschutt aus Kunststoff auf ozeanische Ökosysteme", sagte Dr. Shiye Zhao, Erstautor und Postdoktorand an der Hafenabteilung der FAU. "Zukünftige Bemühungen sollten sich darauf konzentrieren, wie diese Biomasse mit der Jahreszeit und dem Breitengrad schwankt und wie sie den Nährstofffluss in den oberen Schichten des Ozeans stören kann."
Die Forscher schätzten, dass die Oberfläche von Kunststoff-Meeresschutt (PMD) auf eine potenziell große und dauerhafte Plastisphäre für die mikrobielle Besiedlung hinweist. Spurennährstoffe wurden auf festen Oberflächen in der Wassersäule konzentriert, wurden bioverfügbarer und stimulierten die Bakterienatmung. Somit könnte PMD in den oligotrophischen subtropischen Gyres einen ernährungsphysiologischen Vorteil für sessile Mikroben bieten und die offene Ozeangemeinschaft und den mikrobiellen Kreislauf durch Stimulierung der gebundenen Gemeinschaften und der Bruttoproduktion verändern. Gleichzeitig würde es der Wassersäule Nährstoffe entziehen und das Wachstum frei lebender Zellen hemmen.
„Im offenen Ozean sind die Nährstoffe begrenzt. Genau wie wir Dünger in einen Garten bringen müssen, werden Mikroorganismen im Ozean je nach Standort durch Stickstoff, Eisen oder Phosphor begrenzt – außer im offenen Ozean gibt es normalerweise keinen Dünger, sodass für einen anderen Organismus etwas sterben muss zu leben “, sagte Tracy Mincer, PhD, Hauptautorin und Assistenzprofessorin für Biologie / Biogeochemie an der Hafenabteilung der FAU und am Wilkes Honors College. „Mit dem Vorteil einer Oberfläche, die Nährstoffe konzentriert, nehmen Organismen, die Kunststoffe im Ozean besiedeln, jene begrenzenden Nährstoffe auf, die normalerweise von frei lebenden Mikroben verbraucht oder übertroffen worden wären. Im Wesentlichen nehmen diese Mikroben auf Kunststoffen den Lebensraum weg und stellen den Beginn eines Regimewechsels für diese Lebensräume dar. “
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Über den Autor
Carolyn Fortuna Carolyn Fortuna, Ph.D. ist ein Schriftsteller, Forscher und Pädagoge mit einem lebenslangen Engagement für Umweltgerechtigkeit. Sie wurde von der Anti-Defamation League, der International Literacy Association und der Leavy Foundation ausgezeichnet.
Im Rahmen ihrer Portfolio-Veräußerung erwarb sie 5 Aktien von Tesla.
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