Odvratno ili ukusno? - Kako se beskralježnjaci tla nose s povećavajućim onečišćenjem mikroplastikom
Slika 1: Primjeri beskralježnjaka tla različitih veličina. a) dugoživac b) kolnjak c) nematoda d) enhitreja e) skokun f) grinja g) pauk h) kornjaš i) kopneni jednakonožac j) gujavica k) stonoga l) dvojenoga. Ilustracije ne predstavljaju stvarnu veličinu beskralježnjaka tla.
Slika 2: Primjeri beskralježnjaka tla. Mikrobeskralježnjaci (<0.1 mm) uključuju (A) dugoživce i (B) nematode; mezobeskralježnjaci (između 0.1-2 mm) uključuju (C) enhitreje, (D-G) skokune i (H,I) grinje; makrobeskralježnjaci (>2 mm) uključuju (J) kopnene jednakonošce, (K) kornjaše, (L) gujavice, (M) dvojenoge, (N) stonoge i (O) paukove. (Izvor fotografija: A, C-O: Frank Ashwood; B: Devutt Kamath).
Slika 3: Primjeri mikroplastike. (A) Skokun i čestice urea-formaldehida. (B) Skokun i plastika sastrugana s boce za sok. (C) Mikrokuglice polipropilena. (D) Mikrovlakna polipropilena. (E,F) Odrasle nematode i komadići polistirena. (G) Čestice nastale mehaničkim trošenjem automobilske gume. (H) Spužva od poliuretana izbliza. (I) Praškasti polipropilen. (Izvori fotografija: A,B: C. Reinhart & D. Daphni, C, I: Stefanie Maaß, D: Carlos Berreto, E, F: Shin Woong Kim, G: Eva Leifheit, H: Walter Waldman).
Okvir 1: Izvori mikroplastike u tlu.
Open PDF in new window.
Carlos Barreto 1*†, Matthias C. Rillig 2,3†, Walter R. Waldman 4† and Stefanie Maaß 3,5†
1 Department of Biology, Biotron Experimental Climate Change Research Centre, Western University, London, ON, Canada
2Plant Ecology, Institute of Biology, Freie Universität Berlin, Berlin, Germany
3Berlin-Brandenburg Institute of Advanced Biodiversity Research (BBIB), Berlin, Germany
4Center of Science and Technology for Sustainability, Federal University of São Carlos, Sorocaba, Brazi
5Plant Ecology and Nature Conservation, Institute of Biochemistry and Biology, Universität Potsdam, Potsdam, Germany
Beskralježnjaci tla (malene životinje koje žive u tlu), predstavljaju vrlo raznoliku skupinu stanovnika tla. Ova skupina uključuje gujavice, kopnene jednakonošce, paukove, skokune, grinje i neke kukce. Beskralježnjaci tla hrane se mrtvim biljkama, gljivama i bakterijama, a nekada i drugim beskralježnjacima tla. Zbog mnoštva načina kojima su beskralježnjaci tla u međusobnoj interakciji, te zbog velikog broja različitih vrsta u tlu, život u tlu je složen i teško razumljiv. Nažalost, beskralježnjaci tla nose se sa zagađenjem i onečišćenjem tla mikroplastikom već desetljećima. No, je li ih briga za to? Šteti li im mikroplastika? Može li se mikroplastika prenositi između beskralježnjaka kada se jedan organizam hrani drugim? Većina pitanja vezana uz mikroplastiku i beskralježnjake tla istražena je na gujavicama, ali postoji i nekolicina istraživanja na drugim organizmima, poput skokuna, grinja i nematoda. U ovom ćemo radu, napravit sažetak učinaka mikroplastike na beskralježnjake tla.
TKO SU SKRIVENI SUPERHEROJI TLA I KOJI SU NJIHOVI ZADACI?
Mnoštvo životinja živi u tlima, ali... zašto ih sve ne vidimo? Sitne životinje koje žive u tlima zovu se beskralježnjaci tla i jako se razlikuju po veličini. Neke vrste su manje čak i od promjera vlasi ljudske kose! Beskralježnjake tla možemo razvrstati u tri glavne skupine na temelju njihove veličine (1) (Slika 1.). Makrobeskralježnjaci su veliki beskralježnjaci poput gujavica, kopnenih jednakonožaca, paukova, dvojenoga, stonoga, te nekih kukaca poput kornjaša. Veći su od 2 mm i mogu stvarati svoje vlastite životne prostore u tlima. Mezobeskralježnjaci srednje su veličine (0.1-2 mm), a žive u porama tla ispunjenima zrakom. Primjeri uključuju skokune (2), grinje i enhitreje. Mikrobeskralježnjaci su manji od 0.1 mm, a toliko su sitni da ih ne možemo vidjeti bez pomoći mikroskopa. Žive u vodi koja je prisutna oko čestica tla. Primjeri uključuju nematode, kolnjake i dugoživce.
Svakoj skupini beskralježnjaka tla sviđa se drugačija hrana (3). Općenito, neki se beskralježnjaci tla, poput paukova, hrane drugim beskralježnjacima tla. Drugi se, poput skokuna, hrane mikroorganizmima kao što su gljive i bakterije; a neki se, poput gujavica, hrane mrtvim biljkama. Ovi hranidbeni odnosi dio su složene hranidbene mreže koja se sastoji od mnoštva vrsta (Slika 2) i interakcija.
Svi beskralježnjaci tla važni su za okoliš. Primjerice, dugoživci mogu kolonizirati novi okoliš i služiti kao hrana drugim organizmima. Nematode pomažu kruženju hranjivih tvari u tlu uz pomoć skokuna, grinja, kopnenih jednakonožaca i gujavica. Kopneni jednakonošci, skokuni i neke grinje (4) razgrađuju lišće i drugi prethodno živući materijal u tlu (5), te pomažu u skladištenju ugljika iz atmosfere u tlo. Gujavice pomažu kišnici da prodire kroz tlo. Neki beskralježnjaci tla hrane se organizmima koji uzrokuju biljne bolesti, te tako štite biljke od tih štetnika. Svako stvorenje na svoj način održava tlo zdravim, što je neophodno kako bi se osigurala kvaliteta naše hrane.
MIKROPLASTIKA KAO PRIJETNJA
Nažalost, domovi mnogih beskralježnjaka tla napadnuti su zagađivalima kao što je mikroplastika. Mikroplastiku čine sitne čestice (manje od 5 mm) koje se stvaraju na različite načine (Slika 3; Okvir 1). Primjerice, kada automobili voze po cesti, automobilske gume se troše i ispuštaju mikroplastiku koju može otpuhati vjetar, te može završiti u tlu. Također, pranjem rublja plastična vlakna iz odjeće ispuštaju se u vodu. Jedan kaput od flisa može ispustiti do milijun vlakana jednim pranjem! Mnoštvo tih plastičnih vlakana završava u kanalizaciji, što predstavlja problem jer se mulj dobiven od otpadnih voda iz kanalizacije može koristiti kao gnojivo na poljoprivrednim tlima. Mikroplastika može dospjeti u tlo i odlaganjem plastičnog otpada u okoliš, te kišnicom.
Mikroplastiku karakterizira široki spektar kemijskih i fizikalnih svojstava. Plastični materijali često sadrže aditive. Ti aditivi čine mikroplastiku štetnijom za okoliš, osobito kada čestice mikroplastike počnu degradirati. Plastične čestice postaju sve lomljivije pod utjecajem sunčeve svjetlosti, vode i okolnih čestica tla koje se trljaju o njih. Vremenom se čestice mikroplastike raspadaju na još manje čestice koje nazivamo nanoplastikom. Aditivi se tijekom degradacije postupno ispiru iz mikroplastike u tlo. Aditivi se iz čestica mikroplastike mogu ispuštati i u tkiva organizama ako su pojedene. Nažalost, još uvijek ne znamo dovoljno o učincima koje ispušteni aditivi iz plastike mogu imati na okoliš.
Sada je već jasno kako čestice mikroplastike utječu na tlo, ali kako utječu na beskralježnjake tla? (6) Ako pogledamo gujavice i njihov stalni apetit za otpalim lišćem i njihovo intenzivno kopanje, vrlo lako možemo zamisliti kako one redovno gutaju čestice mikroplastike i prenose ih duboko u tlo. Gujavice čestice mikroplastike mogu prenositi ne samo hranjenjem, već i na svojoj koži. Što to zapravo znači? S jedne strane, čestice mikroplastike će se više degradirati prolaskom kroz probavni sustav organizama tla. No, s druge strane, jednom kad su čestice odnesene dublje u tlo, njihova degradacija se usporava zbog nedostatka sunčeve svjetlosti i smanjene aktivnosti mikroorganizama. Drugim riječima, što se čestice nađu dublje u tlu, potrebno im je duže vrijeme za potpunu degradaciju.
MIKROPLASTIKA MOŽE UTJECATI NA ZDRAVLJE ORGANIZAMA TLA
Organizmi se tla razbole kada pojedu mikroplastiku, što je istraženo kod gujavica i skokuna. Nakon što su pojele čestice mikroplastike, gujavice je mučilo nekoliko zdravstvenih problema poput upale i oštećenog probavila (7). Uz to, pojedene čestice mikroplastike dovode imunološki sustav gujavica u stanje pripravnosti veće od uobičajenog. Skokunima se mijenja količina korisnih bakterija probavnog sustava kada pojedu mikroplastiku (8). Gujavice i skokuni rasli su sporije, imali manje potomaka, te su češće umirali nakon što su pojeli mikroplastiku.
Ovo zvuči kao loša vijest za obliće, ali evo i dobrih vijesti: znanstvenici nisu uočili nakupljanje čestica mikroplastike kod ovih organizmima tijekom vremena, što znači kako možda ipak ne trpe toliku štetu. Međutim, čestice mikroplastike vjerojatno se mogu prenositi kroz hranidbenu mrežu tla od mikroba - poput gljiva, preko skokuna, do predatorskih grinja; ili od mikroba, preko gujavica, do kokoši (9) - a možda čak i do ljudi! Još uvijek ne znamo dovoljno o tome na koji način se čestice mikroplastike kreću kroz hranidbenu mrežu tla, no istraživanja u tom području vrlo brzo napreduju. Unatoč navedenim opasnostima, znanstvenici su pronašli tračak nade! Jedna istraživačka skupina utvrdila je kako određene bakterije koje nastanjuju probavilo gujavica mogu razgraditi pojedenu mikroplastiku, što dovodi do brže degradacije mikroplastike (10). To znači kako bi bakterije mogle ubrzati uništavanje mikroplastike u tlu. Mogu li drugi beskralježnjaci tla sudjelovati u tome? To još uvijek ne znamo.
ŠTO MOŽEMO UČINITI KAKO BISMO ZAŠTITILI BESKRALJEŽNJAKE TLA?
Možda se pitate zašto znanstvenici nisu više napredovali s odgovorima na važna pitanja vezana uz utjecaj mikroplastike na tlo i organizme koje žive u tlu. Nažalost, u svojim istraživanjima, znanstvenici se susreću s brojnim teškoćama. Primjerice, još uvijek nemamo pouzdanu metodu za mjerenje količine svih tipova mikroplastike u tlu. Uz to, mnoštvo istraživanja uključuje kratkotrajne laboratorijske eksperimente umjesto dugotrajnih terenskih istraživanja. Ogromna raznolikost plastike kao materijala i aditiva čini sveobuhvatno testiranje u stvarnim uvjetima nemogućim. Laboratorijski eksperimenti informativni su do određene granice. Također, laboratorijski eksperimenti zahtjevni su zbog toga što ne preživljavaju svi organizmi tla u laboratorijskim uvjetima. Ali bez straha! Znanstvenici daju sve od sebe kako bi riješili ove probleme. U međuvremenu, postoje načini kako vi možete pomoći!
Svi bismo trebali dati sve od sebe kako bi, što je više moguće, smanjili buduće odlaganje plastike svih vrsta i veličina u okoliš. Možda već znate neke od najvažnijih načina! Izbjegavajte plastične predmete za jednokratnu upotrebu, poput plastičnih čaša ili slamki. Odaberite svoju omiljenu metalnu ili plastičnu čašu za višekratnu upotrebu i metalnu slamku, te ih držite pri ruci! Uz to, vrlo je važno odložiti plastični otpad u prikladnu kantu za recikliranje! To može pomoći u smanjenju količine plastike koja završi u vodi i tlu. Osim toga, izbjegavajte kozmetičke proizvode koji sadrže mikroplastiku u svojim sastojcima, poput nekih regeneratora! Postoje alternativni proizvodi koji ne sadrže mikroplastiku, a neke vam aplikacije za pametne telefone mogu pomoći da odaberete one najbolje za sebe. Kako bi smanjili broj plastičnih vlakana koja se otpuštaju u okoliš, pokušajte ne bacati staru odjeću samo zbog toga što ju više ne želite! Umjesto toga probajte ju prodati, donirati ili prenamijeniti na kreativne načine. Udružimo snage i spasimo naše sićušne superheroje tla od budućeg zagađenja mikroplastikom. Vrijedno je svakog truda!
POJMOVNIK
Beskralježnjaci tla
Male životinje koje nastanjuju tlo bez kralježnice i koštanih struktura.
Mikroplastika
Male plastične čestice (manje od 5 mm) koje mogu biti štetne za život u tlu i vodi.
Aditivi
Kemikalije koje čine plastiku šarenijom, fleksibilnijom ili manje zapaljivom.
Degradacija
Raspadanje ili odvajanje nečega u jednostavnije/manje dijelove.
Ispiranje
Kada se tekuća tvar otpušta od svog čvrstog izvora.
REFERENCE
[1] Coleman, D. C., Callaham, M. A., and Crossley, D. A. Jr. 2018. Fundamentals of Soil Ecology, 3rd Edn. London: Academic Press. p. 376.2.
[2] Potapov, A. 2020. Springtails — worldwide jumpers. Front. Young Minds8:545370. doi: 10.3389/frym.2020.5453703.
[3] Erktan, A., Pollierer, M., and Scheu, S. 2020. Soil ecologists as detectivesdiscovering who eats whom or what in the soil. Front. Young Minds8:544803. doi: 10.3389/frym.2020.5448034.
[4] Barreto, C., and Lindo, Z. 2020. Armored mites, beetle mites, or moss mites: thefantastic world of oribatida. Front. Young Minds8:545263. doi: 10.3389/frym.2020.5452635.
[5] Barreto, C., and Lindo, Z. 2020. Decomposition in peatlands: who are theplayers and what affects them? Front. Young Minds8:107. doi: 10.3389/frym.2020.001076.
[6] de Souza Machado, A. A., Horton, A., Davis, T., and Maaß, S. 2020. Microplastics and their effects on soil function as a life-supporting system. In: The Handbookof Environmental Chemistry, eds D. He and Y. Luo. Cham: Springer. p. 1–24.7.
[7] Rodriguez-Seijo, A., Lourenço, J., Rocha-Santos, T. A. P., da Costa, J., Duarte, A.C., Vala, H., et al. 2017. Histopathological and molecular effects of microplastics in Eisenia andrei Bouché. Environ. Pollut.220:495–503. doi: 10.1016/j.envpol.2016.09.0928.
[8] Zhu, D., Qing-Lin, C., Ana, X., Yanga, X., Christiec, P., Ked, X., et al. 2018. Exposure of soil collembolans to microplastics perturbs their gut microbiota and alters their isotopic composition. Soil Biol. Biochem.116:302–10. doi: 10.1016/j.soilbio.2017.10.0279.
[9] Huerta Lwanga, E., Mendoza Vega, J., Quej, V.K., de los Angeles Chi, J., Sanchezdel Cid, L., Chi, C., et al. 2017. Field evidence for transfer of plastic debris alonga terrestrial food chain. Sci. Rep. 7:14071. doi: 10.1038/s41598-017-14588-210.
[10] Huerta Lwanga, E., Thapa, B., Yang, X., Gertsen, H., Salánki, T., Geissen, V., et al.2018. Decay of low-density polyethylene by bacteria extracted fromearthworm’s guts: a potential for soil restoration. Sci. Total Environ.624:753–7. doi: 10.1016/j.scitotenv.2017.12.144
ZAHVALE
Zahvaljujemo Frank Ashwoodu (Forestry Comission UK), Shin Woong Kim (Sveučilište Freie u Berlinu) i Bevudutt Kamath (Sveučilište u Guelphu) što su nam ljubazno dozvolili korištenje njihovih fotografija beskralježnjaka tla. Zahvaljujemo C. Reinhrat, D. Daphni i Evi Leifheit (Freie sveučilište u Berlinu) na fotografijama plastike. Zahvaljujemo Anderson Abel de Souza Machado, Alice A. Horton i Taylor Davisu na njihovom radu na poglavlju knjige o mikroplastici koje je bilo naša polazišna točka za ovaj članak. MCR zahvaljuje ERC Advanced Grant (694368) na financiranju. Ovaj rad je dijelom financiran od German Federal Ministry of Education and Research BMBF u sklopu suradnje na projektu “Bridging in Biodiversity Science - BIBS” (faza 2, osnivački broj 01LC1501B). Zahvaljujemo Heleni Phillips, Remy Beugnon i Malte Jochum, urednicima Soil Biodiversity kolekcije na odličnoj i važnoj inicijativi. Na kraju, zahvaljujemo našim mladim recenzentima na njihovim komentarima.
EDITEDBY: Rémy Beugnon, German Centre for Integrative Biodiversity Research(iDiv), Germany
CITATION: Barreto C, Rillig M, Waldman W and Maaß S (2021) How Soil Invertebrates Deal With Microplastic Contamination. Front. Young Minds. 9:625228. doi: 10.3389/frym.2021.625228
IZJAVA O KONFLIKTU INTERESA: Autori izjavljuju da je istraživanje izvedeno u odsustvu bilo kakve komercijalne ili financijske poveznice koja se može tumačiti kao potencijalni konflikt interesa.
COPYRIGHT © 2021 Barreto, Rillig, Waldman and Maaß. This is an open-accessarticle distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License(CC BY). The use, distribution or reproduction in other forums is permitted, providedthe original author(s) and the copyright owner(s) are credited and that the originalpublication in this journal is cited, in accordance with accepted academic practice.No use, distribution or reproduction is permitted which does not comply with these terms.
MLADI RECENZENTI
ASTÈRE, DOB: 8
Imam 8 godina. Volim čitati, raditi "Uradi sam" projekte, crtati, bojati, umjetnost, matematiku, pisanje i povijest. Moje nadraže knjige su Harry Potter i Percy Jackson.
JUNIE, DOB: 10
Imam puno hobija, ali najviše se bavim kuhanjem, čitanjem, crtanjem i šivanjem. Idem u osnovnu školu u velikom gradu u Velikoj Britaniji i imam 10 godina. Najdraže knjige su mi Percy Jackson, knjige od JUdy Blume, Scarlet i Ivy, i North child.
AUTORI
CARLOS BARRETO
Carlos je kao vrlo mlad shvatio kako voli životinje, možda i previše. Sve do srednje škole znanost mu je bila najdraža disciplina. Tada je odlučio kako želi raditi nešto što uključuje znanost i životinje. Pokušao je biti veterinar, ali nije mu uspjelo. No, ne žali. Nekoliko godina kasnije postao je ekolog, te od tada radi s malim životinjama (uglavnom kukcima i grinjama) u tropskim šumama, špiljama sa željeznim rudama i vapnenačkim špiljama, borealnim šumama, urbanim površinama i tresetištima na tri kontinenta: Južna Amerika, Sjeverna Amerika i Europa. *cbarreto@uwo.ca; †orcid.org/0000-0003-2859-021X
MATTHIASC. RILLIG
Matthias voli tlo i sva stvorenja u njemu, ne samo životinje. Zapravo, najdraže su mu gljive. Njegov najdraži proces u tlu je agregacija tla, tj. stvaranje sitnih mrvica tla. Matthias je profesor na Sveučilištu Freie u Berlinu, gdje po cijele dane ima priliku razmišljati o tlu i o tome što se sve u tlu događa. Trenutno ga jako zanima kako na tla utječu razni čimbenici, uključujući mikroplastiku. †orcid.org/0000-0003-3541-7853
WALTERR. WALDMAN
Walter je ponosni brazilski kemičar koji voli glazbu, hranu, kemiju, hranu, kino i polimere. Njegov prvi eksperiment uključivao je žvakaću gumu i kosu bivšeg prijatelja. Eksperiment nije dobro završio za sve sudionike, ali je potvrdio moć lijepljenja poliizoprena, te je znanstvenik koji proučava polimere rođen tog dana. Sada pokušava razumjeti ulogu razgradnje polimera na utjecaj mikroplastike. Kada ima slobodnog vremena, možete ga naći kako čita nešto o kemiji i polimerima. I kako jede uz to…†orcid.org/0000-0002-7280-2243
STEFANIEMAAß
Stefanie je željela postati vizažistica ili kostimografkinja, ali zbog nedostatka umjetničkih vještina usmjerila se na nešto posve drugačije: biologiju. Kada je tijekom studija upoznala tropske kukce i grinje kore drveta, postala je fascinirana njihovom ljepotom i raznolikošću. Potom je radila na kukcima tla i grinjama, te je postala strastvena i znatiželjna ekologinja tla koja želi razumjeti hranidbene odnose, reakcije na zagađivala (poput mikroplastike) i obrasce rasprostranjenosti svojih voljenih stvorenja tla. †orcid.org/0000-0003-4154-1383
PRIJEVOD
BRUNO ĆALETA
DAVORKA K. HACKENBERGER
