Масштабы нашей проблемы пластического загрязнения настолько велики, что крошечные частицы вещества продолжают появляться во всех неожиданных местах, от снега в Арктике до морского льда в Антарктике. То, что крошечные фрагменты также существуют в почве, возможно, не так удивительно,
но биологи провели одно из первых исследований на предмет того, что это означает для жизни растений микропластик, и обнаружили, что его накопление в растениях может уменьшить общую биомассу готового продукта.
Ученые изучили воздействие пластиковых частиц на Arabidopsis thaliana и обнаружили, что они могут препятствовать его росту и уменьшать общую биомассу полностью сформированного растения.
Исследование было проведено международной группой исследователей из Университета Массачусетса в Амхерсте и Университета Шаньдун в Китае, которые намеревались изучить, каким образом пластическое загрязнение может проникать в почву и жизнь растений Земли, уделяя особое внимание сельскохозяйственным условиям.
В то время как пластиковый пакет или бутылка газировки могут попасть в океан или окружающую среду в виде мусора, погода и другие коррозийные силы могут быстро разбить его на более мелкие фрагменты, которые трудно отследить.
Эти микропластики размером менее 5 мм (0,2 дюйма) являются огромным привлекающим фактором для исследователей океанских пластиков, но авторы нового исследования обратили свое внимание на еще более мелкие фрагменты размером менее 100 нанометров, описанные как нанопластики. Наряду с изменениями физического размера этих пластиковых деталей, процесс разложения может также изменить их химические свойства и даже снабдить их поверхностным зарядом.
«Вот почему мы синтезировали полистирольные нанопластики с положительными или отрицательными поверхностными зарядами для использования в наших экспериментах», – говорит Баошан Син из Массачусетского университета в Амхерсте.
Представление художника о корнях растений, впитывающих пластиковые частицы.
Получив эти образцы нанопластов, группа провела эксперименты, в которых в качестве модели использовалось небольшое цветущее растение Arabidopsis thaliana. Эти растения были созданы для выращивания в почве с различными наночастицами с различными типами поверхностных зарядов, а затем команда наблюдала, как различные условия влияли на их вес, рост, рост корней, содержание хлорофилла и общее состояние здоровья в течение семи недель.
«Нанопласты сократили общую биомассу модельных растений», – говорит Син. «Они были меньше, а корни были намного короче. Если вы уменьшаете биомассу, это нехорошо для растения, урожайность снижается, и пищевая ценность сельскохозяйственных культур может быть поставлена под угрозу.
Мы обнаружили, что положительно заряженные частицы не так сильно поглощаются, но они более вредны для растения. Мы не знаем точно, почему, но вполне вероятно, что положительно заряженные нанопластики в большей степени взаимодействуют с водой, питательными веществами и корнями и запускают различные наборы экспрессии генов.
Это необходимо дополнительно изучить на сельскохозяйственных культурах в окружающей среде. До тех пор мы не знаем, как это может повлиять на урожайность и безопасность пищевых культур».
В другом раунде экспериментов команда подвергла саженцы микропластичной почвенной среде как способ изучения влияния на чувствительность корней и обнаружила, что через 10 дней
рост сеянцев был снова задержан по сравнению с контрольной группой.
«Наши эксперименты дали нам доказательство поглощения и накопления нанопластов у растений в лабораторных условиях на тканевом и молекулярном уровне с использованием микроскопического, молекулярного и генетического подходов. Мы продемонстрировали это от корня до цели ».
Исследование было опубликовано в журнале Nature Nanotechnology.
Источник: Массачусетский университет Амхерст.