Мікро- та нанопластик поступово перетворюються на один із найменш помітних, але найбільш тривожних забруднювачів сучасності. Якщо ще кілька років тому основна увага науковців була зосереджена на океанах та водних екосистемах, то сьогодні дедалі більше досліджень свідчать: пластикові частинки активно накопичуються і в наземному середовищі. Особливе занепокоєння викликає їхня взаємодія з рослинами — основою більшості харчових ланцюгів на планеті.
За оцінками дослідників, кількість мікропластику, накопиченого в сільськогосподарських ґрунтах, може перевищувати його загальну масу у водах Світового океану. Значна частина цих частинок потрапляє на поля разом із органічними добривами, осадами стічних вод та залишками пластикової мульчувальної плівки.
Особливої уваги заслуговує полістирол — один із найпоширеніших полімерів у світі, який регулярно виявляють серед зразків мікропластику в навколишньому середовищі. Поступово руйнуючись, великі пластикові вироби утворюють дедалі дрібніші частинки, здатні взаємодіяти з кореневими системами рослин.
Дослідження показують, що токсичність пластикових частинок безпосередньо залежить від їхнього розміру. Чим менші частинки, тим легше вони проникають у тканини рослин і тим сильніше можуть впливати на їхній розвиток.
Нанопластик є особливо небезпечним через свої мікроскопічні розміри. Такі частинки можуть прикріплюватися до поверхні коренів або накопичуватися всередині судинної системи рослин. У результаті порушується надходження води та поживних речовин, необхідних для нормального росту.
В окремих дослідженнях було встановлено, що мікропластик здатний фізично закупорювати пори насіння. Через це насіння отримує менше вологи, а процес проростання суттєво сповільнюється. Після восьми годин впливу наночастинок рівень проростання насіння значно знизився порівняно з контрольними зразками.
Ще донедавна механізми поглинання мікропластику рослинами залишалися майже невідомими. Однак сучасні дослідження підтверджують: рослини можуть накопичувати пластикові частинки дрібних фракцій.
Більше того, вплив мікропластику не завжди проявляється однаково. У різних видів рослин спостерігалися як негативні, так і неоднозначні реакції на контакт із пластиковими частинками. Саме тому питання взаємодії між пластиком і рослинними організмами сьогодні залишається одним із найактуальніших напрямів екологічних досліджень.
Попри численні експерименти, механізми поглинання та розподілу мікропластику всередині рослин поки що остаточно не з’ясовані. Науковці наголошують, що для розуміння цих процесів необхідні додаткові дослідження.
Однією з головних проблем дослідження мікропластику є його виявлення в рослинних тканинах.
Традиційно для цього використовують сканувальну електронну мікроскопію (SEM) та просвічувальну електронну мікроскопію (TEM). Ці методи дозволяють отримувати надзвичайно детальні зображення та визначати форму, розміри і локалізацію частинок. Однак вони мають суттєві обмеження: складну підготовку зразків, вузьке поле огляду та неможливість спостерігати транспорт частинок у режимі реального часу.
Саме тому дедалі більшого поширення набуває метод візуалізації за допомогою конфокального лазерного сканувального мікроскопа (CLSM).
Для виявлення пластикових частинок у рослинах дослідники використовують спеціальні флуоресцентні барвники, які інкапсулюють усередині мікрогранул полістиролу.
Після цього частинки стають добре помітними під конфокальним лазерним мікроскопом. Такий підхід дозволяє швидко визначати розташування мікропластику в коренях, стеблах та зелених тканинах рослин.
Переваги цього методу очевидні:
швидка підготовка зразків;
можливість аналізу цілих тканин;
висока контрастність сигналу;
мінімальне втручання в структуру рослини;
відсутність потреби у складних додаткових системах візуалізації.
Особливо важливо, що використані флуоресцентні барвники створюють яскравий сигнал, який легко відрізнити від природної автофлуоресценції рослинних тканин.
На відміну від водних екосистем, де вплив мікро- та нанопластику активно вивчається вже багато років, наземні екосистеми досі залишаються недостатньо дослідженими.
Відомо, що у водоростей, водних рослин і ряски мікропластик може викликати окислювальний стрес та пригнічення росту. Для наземних культур таких даних поки значно менше.
Окремі дослідження показали, що залишки пластикової мульчувальної плівки можуть негативно впливати на розвиток пагонів і коренів пшениці. Також повідомлялося про зниження швидкості проростання та уповільнення росту кореневої системи деяких рослин під впливом мікро- та нанопластику.
Водночас науковці визнають, що загальна картина впливу цих забруднювачів на рослини залишається неповною.
Сьогодні мікро- та нанопластик уже присутні в багатьох сільськогосподарських ґрунтах світу. З кожним роком обсяги пластикових частинок у наземних екосистемах продовжують зростати.
Дослідження доводять, що ці частинки здатні взаємодіяти з насінням, коренями та внутрішніми тканинами рослин. Вони можуть впливати на проростання, поглинання води та поживних речовин, а також накопичуватися в рослинному організмі.
Попри значний прогрес у візуалізації та виявленні мікропластику, механізми його транспортування та довгострокові наслідки для агроекосистем і продовольчої безпеки людства досі залишаються відкритими питаннями, які потребують подальшого вивчення.
