Ученые биологического факультета МГУ изучили влияние мельчайших частиц пластика (нанопластика) на водных обитателей: рачка дафнию (Daphnia magna) и зеленую водоросль сценедесмус (Scenedesmus quadricauda).
Оказалось, что у дафний нанопластик влияет не только на размеры и плодовитость, но и на эмбриональное развитие рачков, а у водорослей – на численность, размеры, количество живых клеток в культуре, фотосинтез и даже на число клеток в ценобиях (скоплениях независимых клеток, живущих вместе). Уникальность работы связана с размерной категорией исследуемого токсического агента: к нанопластику относят частицы размером 0,1 мкм и менее, подчеркнули в пресс-службе университета.
Эта работа поможет установить критические концентрации наночастиц полистирола в водной среде, потенциально способные причинить вред живым организмам.
«Со временем крупные пластиковые отходы, находящиеся в контакте с окружающей средой, разрушаются и крошатся, распадаясь на микро- и наночастицы, которые легко проникают в организмы живых существ, влияя на их состояние. Мы изучали влияние наночастиц полистирола – одного из самых распространенных видов пластика – на водных обитателей, относящихся к разным уровням трофической цепи: на рачка дафнию и на зеленую водоросль сценедесмус», – рассказала Анна Лазарева, аспирант кафедры общей экологии и гидробиологии биологического факультета МГУ.
Ученые оценивали в лабораторных условиях изменения жизненных показателей культур дафний и микроводорослей, происходящие в присутствии в водной среде наночастиц полистирола размером 0,1 мкм. Эти наночастицы, полученные из коммерческих источников, имели точные размерные характеристики. В минеральную среду с экспериментальными культурами микроводорослей добавляли эмульсию наночастиц полистирола определенной концентрации и сравнивали изменения жизненных показателей тестируемых организмов с таковыми контрольной группы, которая содержалась в среде без добавления пластика и состояние которой рассматривалось как «норма». Для дафний изучали изменения плодовитости, линейных размеров тела и выживаемости. Для водорослей изучали изменение численности и размеров клеток, эффективность фотосинтеза, долю живых клеток в популяции и количество клеток в их естественных агрегатах – ценобиях.
Эксперименты показали, что на выживаемость дафний наночастицы пластика практически не влияли, однако с увеличением концентрации полистирола уменьшались размеры тела рачков и происходило заметное снижение их плодовитости. Это свидетельствует о негативном влиянии наночастиц полистирола на эмбриональные стадии развития дафний. Ученые выяснили, что только первое поколение потомства дафний, подверженных воздействию нанопластика, имело серьезные морфологические нарушения, то есть пороки развития, не позволяющие новорожденным дафниям выжить и превратиться в половозрелую особь. У последующих поколений дафний пороки развития исчезали, что может быть связано с действием системы репарации, которая присутствует в живых организмах и может частично устранять негативные последствия воздействия нанопластика.
Для микроводорослей рассматриваемые показатели их жизнедеятельности менялись мозаично: увеличение концентрации в среде наночастиц полистирола могло повлечь за собой ухудшение состояния этого тест-объекта по одному из анализируемых показателей и отсутствие такового по другим. Такие общебиологические показатели, как численность клеток и доля живых клеток в популяции, а также структурные показатели – размер клеток и их количество в ценобии, – менялись асинхронно как между собой, так и с отдельными физиологическими показателями, в данном случае – с эффективностью фотосинтеза.
«Из полученных нами данных следует, что повышение количества наночастиц пластика в окружающей среде способно вызывать многие нарушения в функционировании водных организмов разных трофических уровней, а именно – первичных и вторичных продуцентов, т.е. микроводорослей и дафний. В нашем случае первичным продуцентом является зеленая микроводоросль сценедесмус, которая служит начальным звеном в пищевой цепочке пресноводных экосистем и, кроме того, отвечает за продукцию в них кислорода. Поэтому ухудшение состояния популяций этой и других водорослей способно повлечь за собой серьезные последствия для судьбы водных экосистем в целом», – объяснила Валентина Ипатова, доцент, старший научный сотрудник кафедры общей экологии и гидробиологии биологического факультета МГУ.
Результаты опубликованы в журнале «Экологические системы и приборы». Исследование проводилось в рамках Междисциплинарной научно-образовательной школы МГУ «Будущее планеты и глобальный изменения окружающей среды», проект «Пластиковое загрязнение и его судьба в водных экосистемах».
