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微小塑料如何抵达深海?浮游生物吞食后排至海底

 北京时间8月30日消息,据国外媒体报道,在过去十年里,研究人员发现海底存在微小塑料碎片,但是他们不知道这些微小塑料是如何抵达深海。目前,研究人员发现一种叫做“巨大幼形海鞘”的滤食动物可以收集塑料碎片,并最终将无法消化的微型塑料排出体外沉积在海底。这些塑料碎片沉积在巨大幼形海鞘丢弃的滤器中,或者以该生物的粪球形式沉积到海底。
这项研究是由美国加州蒙特利湾水族研究所(MBARI)研究人员负责的,他们通过远程操控装置对巨大幼形海鞘进行了喂养实验。巨大幼形海鞘的名字听起来可能体形很大,但事实上它很小,体长不足10厘米,看上去非常像蝌蚪。

  它们生活在海洋表面之下,使用粘性滤器捕获食物,这种粘性滤器直径可达到1米。巨大幼形海鞘生活在粘性滤器之中,便于它们捕获漂浮水中的微小颗粒,并进行吞食消化。
当滤器被残骸物质堵塞,巨大幼形海鞘就会丢弃滤器,最终滤器会沉积至海底。2016年,工程师卡卡尼?卡蒂贾(Kakani Katija)博士使用“DeepPIV”系统进行了一项实验,研究了巨大幼形海鞘如何快速过滤海水,以及它们的滤器可以捕获多大尺寸的微粒。
“DeepPIV”系统包含一个激光发射器和能够记录水中微小颗粒的摄像机,当水中漂浮微小颗粒穿过激光照射区域时会被照亮记录下来。其他研究人员在实验室里将微型塑料珠与较小的幼形海鞘一起放置在水池中进行观察,试图揭晓其中的答案,因为巨大幼形海鞘的滤器太大,无法在实验室里进行研究。
因此,卡蒂贾博士决定在开阔海域使用MBARI的远程操控装置进行类似的实验,她和研究同事意识到,这个实验可以揭晓深海中微生物的命运。因此,2016年6月,研究人员装配MBARI的远程操控装置(ROV)——“Doc Ricketts”,以及不同尺寸大小的彩色塑料球,直径在0.01-0.02毫米之间。
在实验中研究人员将一些较小的彩色塑料球放置在巨大幼形海鞘滤器附近,之后将远程操控装置拉上来,观察海水中发生了什么情况。进行测试的25只巨大幼形海鞘中有11只在内部滤器中捕获了彩色塑料球,其中6只巨大幼形海鞘将塑料球吞入体内,在其透明身体中清晰可见。
之后研究人员使用ROV捕捉到这6只巨大幼形海鞘,将其带回“西部飞鸟”调查船上的实验室。他们将巨大幼形海鞘放在实验室里观察了12个小时,在此期间所有塑料球都穿过海鞘的内脏,以粪球的形式排出体外。
研究人员记录了粪便颗粒中嵌入塑料球的数量和大小,吃惊地发现,巨大幼形海鞘吞食了实验中所有尺寸的塑料微粒,之前他们认为海鞘只会吞食较小的颗粒。
同时,研究人员测量了粪球沉入海底的速度,初步判断每天下沉300米。之前研究表明,丢弃的滤器每天下沉大约800米,暗示着巨大幼形海鞘通过滤器能够将微型塑料碎片快速转变成塑料微粒,并沉积至海底环境。
实验研究表明,其它常见的海洋滤食动物,例如:樽海鞘,也可以捕获塑料碎片。目前研究人员正在进行更多的ROV实验,观察这些海洋生物如何将微型塑料碎片在深海食物链中传输。
在此之前涉及DeepPIV系统的实验中,卡蒂贾博士表明,巨大幼形海鞘比其它任何浮游海洋生物能够更快地过滤海水。这项最新研究表明,巨大幼形海鞘可能是海洋中最重要的微型塑料“消费群体”,由于许多深海动物吞食这种海鞘,它们的粪球或者丢弃滤器,以及海鞘体内的微型塑料碎片都将成为中层海域食物链的一部分。
此外,抵达海底的微型塑料也可能被深海动物吞食,它们依赖巨大幼形海鞘丢弃的滤器作为食物来源。卡蒂贾博士指出,这项研究仅是第一步,关于海洋微型塑料的更多问题仍悬而未决。
近年来,研究人员对海鸟和鱼类内脏残留的塑料碎片进行了研究分析,但没有人意识到塑料碎片被浮游生物吞食,并最终沉积到海底。目前,加州蒙特利湾水族研究所(MBARI)科学家正在与蒙特利湾水族馆建立积极合作,观察分析海洋大量塑料污染对社会和生态系统产生的影响。 

 
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