Ще кілька десятиліть тому пластик вважався символом технологічного прогресу та універсальним матеріалом майбутнього. Сьогодні ж його найдрібніші фрагменти — мікро- та нанопластик — перетворюються на одну з найменш помітних, але найнебезпечніших екологічних загроз для агроекосистем.
Ці частинки вже виявляють у ґрунтах, підземних водах, рослинах та організмах ґрунтової фауни. І хоча багато процесів ще недостатньо досліджені, наукові дані дедалі частіше свідчать: мікро- та нанопластик здатні змінювати властивості ґрунту, впливати на мікробіоту, порушувати розвиток рослин і навіть проникати всередину клітин.
Одне з нещодавніх досліджень, присвячених впливу мікрочастинок на томати, виявило суперечливий ефект. Присутність мікропластику стимулювала ріст рослин, однак одночасно спричиняла затримку та зниження плодоношення.
Цей результат демонструє одну з головних проблем сучасних досліджень МНП: їхній вплив не завжди є прямолінійним. Пластикові частинки можуть змінювати фізіологічні процеси рослин таким чином, що зовнішній розвиток продовжується, але продуктивність культури падає.
Саме тому мікро- та нанопластик розглядаються не лише як забруднювачі, а як фактори, здатні порушувати фундаментальні механізми функціонування агроекосистем.
Через надзвичайно малі розміри мікропластикові частинки легко потрапляють в організми ґрунтової фауни. Це може призводити до фізичних ушкоджень, токсикологічних ефектів і тривалого накопичення пластику в кишечнику організмів.
Особливу тривогу викликає вплив МНП на кишкову мікробіоту. Саме мікроорганізми травної системи беруть участь у переробці органічної речовини та кругообігу елементів у ґрунті. Зміни в їхньому складі можуть впливати на екологічну рівновагу цілих екосистем.
Дослідження показали, що полістирольні частинки різного розміру спричиняли дисбіоз кишкової мікробіоти, порушення кишкового бар’єру та метаболічні розлади у мишей. В інших експериментах мікропластик пригнічував ріст та порушував роботу імунної системи дощових черв’яків.
Таким чином, навіть найдрібніші пластикові частинки можуть втручатися у складні біологічні процеси, які підтримують функціонування ґрунтових екосистем.
Однією з найбільш загадкових сфер впливу МНП залишається взаємодія з ґрунтовою мікробіотою.
Науковці припускають, що зміни фізичних властивостей ґрунту під впливом мікропластику можуть змінювати структуру та активність мікробних угруповань. Проте результати досліджень залишаються неоднозначними.
У деяких роботах було зафіксовано значні зміни різноманіття мікроорганізмів. Наприклад, мембранний поліетилен та волокнистий поліпропілен збільшували чисельність Acidobacteria та Bacteroidetes, водночас зменшуючи кількість Deinococcus thermus і Chloroflexi.
Дослідження мікропластику, що містився у фільтрах сигаретних недопалків, також показали суттєвий вплив на бактеріальні спільноти ґрунту.
При цьому різні типи пластику демонструють різний ефект. Поліамід та поліетилен стимулювали мікробну активність, тоді як поліестер і поліметилметакрилат, навпаки, її пригнічували.
Мікропластик здатний ставати своєрідним середовищем існування для мікроорганізмів. На його поверхні формуються біоплівки, які отримали назву «пластісфера».
Такі структури можуть допомагати мікроорганізмам виживати навіть у несприятливих умовах. Проте існує й інший бік цього явища: пластісфера потенційно створює середовище для розвитку патогенних і небезпечних мікроорганізмів.
Саме тому пластик у ґрунті вже розглядається не лише як фізичний забруднювач, а як активний елемент мікробіологічних процесів.
Присутність мікро- та нанопластику впливає на кругообіг поживних речовин, потоки вуглецю та властивості ґрунту.
Дослідження показали, що мікропластик може змінювати зв’язок між циклами вуглецю та поживних речовин через збільшення потоків CO₂ і розчиненої органічної речовини.
Високий вміст поліпропілену у ґрунті сприяв підвищенню концентрації вуглецю, азоту та фосфору в розчиненій органічній речовині. Одночасно посилювалося дихання ґрунту, активізувалася ферментативна діяльність та прискорювався розпад органічної речовини.
Інші дослідження демонструють, що залишки мікропластику збільшують пористість ґрунту, впливають на міграцію води та нітратів, змінюють потоки кисню й співвідношення аеробних та анаеробних мікроорганізмів.
Також повідомлялося про зниження провідності ґрунту, підвищення рН та зміну співвідношення вуглецю до азоту після внесення різних типів мікропластику.
Тривалий час вважалося, що рослини не здатні поглинати мікро- та нанопластик через великі розміри частинок і бар’єрну функцію клітинних стінок.
Однак нові дослідження поставили це уявлення під сумнів.
Було виявлено, що після розпаду до нанорозмірів пластикові частинки можуть проникати крізь клітинні мембрани та потрапляти всередину клітин рослин.
У клітинних культурах тютюну клітини BY-2 поглинали нанополістирол шляхом ендоцитозу. В іншому дослідженні флуоресцентно мічені полістирольні мікрогранули розміром 0,2 мкм були виявлені у тканинах салату, що підтвердило транспортування частинок від коренів до пагонів.
Подібні результати отримані також для рису, кукурудзи та сої.
На поглинання наночастинок впливають їхній розмір, форма, поверхневий заряд і хімічний склад.
Основним механізмом переміщення нанопластику в рослинах вважається транспірація. Саме тому фактори, які впливають на інтенсивність транспірації, можуть визначати швидкість міграції частинок у тканинах рослин.
Залежно від характеристик частинок нанопластик здатний проникати в насіння, корені, стебла, листя, плоди та навіть окремі клітини.
Накопичення мікро- та нанопластику в рослинах створює потенційний ризик для стійкості сільського господарства та безпеки харчових продуктів.
Водночас більшість сучасних досліджень проводяться у лабораторних умовах, що не завжди відображає реальні процеси в агроекосистемах. Саме тому науковці наголошують на необхідності подальших масштабних досліджень.
Адже мікро- та нанопластик більше не є лише проблемою сміття чи забруднення океанів. Сьогодні це фактор, який здатний впливати на ґрунт, мікроорганізми, рослини та цілі харчові ланцюги — поступово й майже непомітно змінюючи екосистеми, від яких залежить життя людини.
