الكشف عن “الغلاف البلاستيسفير” في القطب الجنوبي، وهو نظام بيئي جديد فريد من نوعه ويحتمل أن يكون خطيرًا – بحث جديد

إيف هنا. تحاول هذه القطعة أن تبعث برسالة مليئة بالأمل حول الجانب الإيجابي المحتمل للتلوث البلاستيكي في القطب الجنوبي والذي ارتفع إلى مستوى يهدد الحياة البحرية المحلية. لكنه أدى إلى تكوين مستعمرات بكتيرية. هذه البكتيريا لديها القدرة على أن تؤدي إلى تطوير العمليات التي يمكن أن تحلل المواد البلاستيكية إلى مواد أقل خطورة وبتكلفة معقولة.

ومع ذلك فإن حقيقة وصول عدد كبير من مراكب القمامة البلاستيكية إلى القطب الجنوبي تشكل تطوراً محبطاً وإن لم يكن مفاجئاً.

بقلم بيري مونراس إي رييرا، باحث دكتوراه في حفظ وإدارة التنوع البيولوجي، جامعة برشلونة؛ وإليسيندا باليستي، أستاذة جامعية في علم الأحياء الدقيقة، جامعة برشلونة. نشرت أصلا في المحادثة

القارة القطبية الجنوبية، وهي أبعد قارات العالم وأكثرها قسوة ونقاوة، ليست خالية من التلوث البحري. أينما يذهب النشاط البشري، فإن الحطام البلاستيكي يتبعه حتما.

ما الذي قد يفكر فيه المستكشفون الأوائل لهذه البرية الجليدية اليوم، عند اكتشاف قارة تحولت بسبب أنشطة الصيد الدائمة ومحطات الأبحاث والوجود العسكري والسياحة وكل آثارها البيئية؟ ومن بين هذه المشاكل، يبرز التلوث البلاستيكي، لأنه خلق مكانة بيئية جديدة وفريدة من نوعها في المحيط.

بمجرد وصوله إلى الماء، يوفر الحطام البلاستيكي أسطحًا يمكن استعمارها بسرعة بواسطة المجتمعات الميكروبية، مما يشكل غشاء حيويًا. يُعرف هذا المجتمع الذي ينقله البلاستيك باسم الغلاف البلاستيكي، وهو يشكل تهديدًا خطيرًا للأنظمة البيئية البحرية، خاصة في المياه الباردة في المحيط الجنوبي التي لم تتم دراستها بشكل كافٍ.

الغلاف البلاستيكي: تهديد ناشئ

عندما ينجرف الحطام البلاستيكي عبر المحيط، يتطور الغلاف البلاستيكي من خلال تعاقب بيئي نموذجي، ليصبح في النهاية مجتمعًا ميكروبيًا معقدًا ومتخصصًا. لا يوفر البلاستيك مأوى لهذه الكائنات الحية الدقيقة فحسب، بل يعمل أيضًا كناقل، مما يسمح لمسببات الأمراض الضارة مثل الضمة النيابة.، الإشريكية القولونيةوالبكتيريا التي تحمل جينات مقاومة للمضادات الحيوية، لتنتشر عبر البيئات البحرية، حتى تصل إلى المناطق النائية التي لم تمسها يد البشر.

وبعيدًا عن كونه موطنًا للميكروبات، يمكن للغلاف البلاستيكي أن يخل بالتوازن الطبيعي للحياة في المحيطات على المستوى المجهري. لا تبقى هذه التغييرات في الماء، بل يمكن أن تنتشر إلى الخارج، مما قد يؤثر على كيفية امتصاص المحيط للكربون وإنتاج الغازات الدفيئة. وهذا له عواقب على الهواء الذي نتنفسه في جميع أنحاء العالم.

ومع ذلك، ليست كل الأخبار سيئة، حيث أن البكتيريا المعروفة بقدرتها على تحليل المواد البلاستيكية أو الهيدروكربونات – مثل الكانيفوراكس س.، استواريسيلا س.، المارينوباكتر sp. و التيروموناس sp. – يتم تحديدها بشكل متكرر على المواد البلاستيكية.

بيئة بحثية معادية

لا نعرف حاليًا سوى القليل جدًا عن الغلاف البلاستيكي، خاصة في المحيط الجنوبي، حيث يعد الكشف عن ديناميكياته أمرًا أساسيًا لفهم تأثيراته على واحدة من البيئات البحرية الأكثر بعدًا وضعفًا على كوكب الأرض. لهذا السبب، سعت دراستنا الأخيرة إلى دراسة وفرة وتنوع المجتمعات الميكروبية في الغلاف البلاستيكي للمحيط الجنوبي، خاصة بعد الاستعمار الأولي للحطام البلاستيكي.

العمل في القارة القطبية الجنوبية ليس بالمهمة السهلة. إن مجرد الوصول إلى هذه القارة يمثل تحديًا، وبمجرد الوصول إلى هناك، يتعين على العلماء مواجهة الظروف البيئية القاسية: درجات الحرارة المتجمدة، والرياح القوية، والجبال الجليدية، والضغط المستمر لوقت محدود لتنفيذ عملهم. هذه التحديات تجعل كل لحظة في الميدان صعبة ولا تقدر بثمن.

ولهذا السبب تعاملنا مع دراستنا بتجربة مضبوطة ويمكن التحكم فيها. أنشأنا أحواضًا مائية مملوءة بمياه البحر التي تم جمعها بالقرب من محطة الأبحاث الإسبانية في جزيرة ليفينغستون، جنوب جزر شيتلاند. وفي الداخل، وضعنا كريات صغيرة مستديرة من الأنواع الثلاثة الأكثر شيوعًا من البلاستيك الملوث للبحر – البولي إيثيلين، والبولي بروبيلين، والبوليسترين. تركناهم في الظروف البيئية (حوالي 0 درجة مئوية وبين 13 – 18 ساعة من ضوء الشمس) لمدة 5 أسابيع، بهدف إعادة تحقيق النتائج الأكثر قبولا في هذا المجال.

قارنا استعمار البلاستيك بالزجاج، وهو سطح خامل. تم جمع عينات من البلاستيك والزجاج بشكل دوري لتتبع الاستعمار البكتيري.

ديناميات الغلاف البلاستيسفيري في القارة القطبية الجنوبية

إن دراسة البكتيريا تعني جعل ما هو غير مرئي مرئيًا، لذلك قمنا بدمج عدة تقنيات للحصول على صورة أفضل للغلاف البلاستيكي. باستخدام المجهر الإلكتروني الماسح، حصلنا على صور الأغشية الحيوية. قمنا بدمج قياس التدفق الخلوي والثقافة البكتيرية لحساب إجمالي الخلايا والمستعمرات، وقمنا بتسلسل جين الرنا الريباسي 16S لتحديد تعاقب المستوطنين البكتيريين.

وكشف هذا النهج الدقيق أن الوقت كان المحرك الرئيسي للتغيير. وسرعان ما استعمرت الميكروبات البلاستيك، وفي أقل من يومين، ظهرت البكتيريا مثل الجنس كولويليا تم تثبيتها بالفعل على السطح، مما يدل على تطور واضح من المستوطنين الأوائل إلى غشاء حيوي متنوع ناضج بما في ذلك أجناس أخرى مثل سلفيتوباكتر, جلاسكولا أو لوينيلا.

هذه الأنواع، على الرغم من اكتشافها أيضًا في الماء، تظهر تفضيلًا واضحًا للحياة الاجتماعية لمجتمع الأغشية الحيوية. علاوة على ذلك، لم نكتشف اختلافات واضحة بين المجتمعات البكتيرية من البلاستيك والزجاج، مما يشير إلى أن أي سطح مستقر يمكن أن يستضيف هذه المجتمعات.

وبينما تحدث عمليات مماثلة في المحيطات الأخرى، تبدو العملية أبطأ في القارة القطبية الجنوبية. تؤدي درجات الحرارة المنخفضة في المنطقة إلى إبطاء تطور البكتيريا.

بكتيريا آكلة للبلاستيك؟

كان أحد الاكتشافات الرئيسية هو وجود أوليسبيرا sp. على مادة البولي بروبيلين. هذه البكتيريا قادرة على تحليل الهيدروكربونات، مما يعني أنها تنتمي إلى مجموعة من الكائنات الحية الدقيقة التي يمكنها تحليل الزيت والملوثات الأخرى.

ويثير دورها داخل الغلاف البلاستيكي في القطب الجنوبي أسئلة مهمة، مثل ما إذا كانت هذه الأنواع من البكتيريا قادرة على التخفيف من آثار التلوث البلاستيكي. إذا كان الأمر كذلك، فقد تكون مفتاحًا لمستقبل القارة القطبية الجنوبية ومحيطاتنا.

ومع ذلك، لا يزال هناك الكثير مما يجب اكتشافه، خاصة فيما يتعلق بقدرتها على المعالجة الحيوية في البيئات القاسية. إن فهم هذه العمليات يمكن أن يمهد الطريق لاستراتيجيات مبتكرة لمواجهة التحدي المتزايد المتمثل في النفايات البلاستيكية في النظم البيئية البحرية.