Вопросы ихтиологии, 2019, T. 59, № 4, стр. 492-496
Микропластик в пище балтийской песчанки Ammodytes tobianus литорали Куршской косы Балтийского моря
А. В. Гущин 1, *, Я. В. Веремейчик 2
1 Институт океанологии РАН – ИО РАН
Москва, Россия
2 Балтийский федеральный университет − БФУ
Калининград, Россия
* E-mail: Poseidon-47@rambler.ru
Поступила в редакцию 09.09.2018
После доработки 10.12.2018
Принята к публикации 24.12.2018
Аннотация
В пищевом комке балтийской песчанки Ammodytes tobianus, пойманной на литорали Балтийского моря в районе Куршской косы, обнаружен микропластик двух типов − плёнка и ворсинки-волокна. Микропластик отмечен у 21% исследованных особей, его доля составляет <0.01% массы пищи. Микропластик типа плёнки с помощью инфракрасных спектров определён как полипропилен, находящийся в стадии деструкции.
Проблема накопления и трансформации микропластика11 в водных пищевых цепях стоит весьма остро, хотя нет единого мнения о воздействии микропластика на организм (Lassen et al., 2015). Сложным вопросом является определение химического состава микропластика из-за его небольших размеров и массы. До сих пор нет единой методики сбора и определения микропластика, только 5−10% выделенных частиц микропластика определяются аналитическими методами (Lusher et al., 2017). В организмах гидробионтов микропластик обнаружен только в желудочно-кишечном тракте (Состояние …, 2018). Всего известно 220 видов гидробионтов, у которых был найден микропластик, бóльшая часть из них относится к промысловым рыбам (Lusher et al., 2017). Наиболее загрязнены микропластиком воды Тихого океана, Бенгальского залива и Средиземного моря (GESAMP, 2016). Встречается микропластик в Балтийском море. На пляжах Калининградской области масса и количество микропластика составляет в среднем 370−7330 мг/м2, или 42−1150 частиц/м2 (Esiukova, 2017; Есюкова и др., 2017). В пищевом комке балтийской песчанки Ammodytes tobianus микропластик был обнаружен впервые.
Цель работы – определить типы и состав частиц микропластика, найденных в желудочно-кишечном тракте балтийской песчанки.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА
Материалом для работы служили пищевые комки балтийской песчанки, пойманной мальковым неводом в августе 2015 г. на морской литорали Куршской косы. Желудочно-кишечные тракты фиксировали 4%-ным раствором формальдегида и анализировали по стандартной методике (Методическое пособие …, 1974). Всего были проанализированы желудочно-кишечные тракты 65 рыб, все содержали пищу.
Из пищевого комка каждого желудочно-кишечного тракта, содержащего микропластик, его частицы собирали в отдельную пробу. Затем из этих проб отбирали общие пробы двух встречающихся типов микропластика – ворсинки-волокна и плёнку. У каждой частицы микропластика измеряли максимальную длину.
Для проведения спектрального анализа вещества необходимо собрать на предметном стекле типа KBr (бромид калия) пробу площадью 0.5−0.8 см2. Собрать такую пробу удалось только для микропластика типа плёнки. Для микропластика типа ворсинки-волокно собрать пробу необходимой площади не удалось из-за малой площади каждой ворсинки. Однако при сжигании этих частиц образовался спекшийся неразрушаемый шарик вещества, что указывает на синтетическое происхождение анализируемых волокон. Иногда для этой цели используют раскалённую иглу (Karlsson et al., 2017). Частицы плёнки были исследованы с помощью инфракрасных (ИК) спектров, которые были записаны на ИК-Фурье-спектрометре BrukerVertex 70, образцы фиксировали между стеклами типа KBr. Сопоставление полученного ИК-спектра с ИК-спектрами пластика, приведёнными в книге Сильверстейна с соавторами (2011), позволило отнести вещество микропластика типа плёнки к группе полипропилена.
Для уточнения полученных данных по ИК-спектру микропластика типа плёнки провели контрольный анализ частиц каната из полипропиленовой 3-прядной троссовой свивки (ГОСТ 30055-93 и ТУ 8121-024-00461221-04, АО “Канат” г. Коломна). Этот тип канатов наиболее часто используется в морской практике и для изготовления орудий прибрежного лова.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Балтийская, или европейская, песчанка обитает в восточных прибрежных водах Северной Атлантики от Мурманска до Испании, включая Балтийское море (Reay, 1986). Взрослые особи – планктофаги, они питаются зоопланктоном и крупными диатомовыми водорослями (Богоров и др., 1939; Bauchot, 1987; O’Connell, Fives, 1995).
Балтийская песчанка литорали морской части Куршской косы в летний период 2015 г. питалась ракообразными, собственной молодью и гидроидами (табл. 1). В пищевом комке 20.9% исследованных особей песчанки были найдены два типа микропластика: частицы плёнки серебристого цвета с одной стороны и тёмного – с другой (66.7% случаев находок) и ворсинки-волокна зелёного и коричневого цвета (33.3%) (Гущин, 2017). Размеры найденных частиц составляли 0.4–12.0 мм (табл. 2). Несмотря на то что длина некоторых ворсинок-волокон превышала 5 мм, из-за малой массы все они были отнесены к микропластику.
Таблица 1.
Состав пищи балтийской песчанки Ammodytes tobianus в августе 2015 г., литораль Куршской косы, Балтийское море (Гущин, 2017)
| Компонент пищи и другие показатели | Доля массы пищи, % | Частота встречаемости, % |
|---|---|---|
| Hydrozoa | 0.22 | 2.33 |
| Crustacea: | ||
| – Gammarida | 2.01 | 2.33 |
| – неидентифицированные | 23.65 | 23.26 |
| Ammodytus tobianus, молодь | 43.08 | 6.98 |
| Переваренная пища | 31.04 | 44.17 |
| Микропластик | <0.01 | 20.93 |
| Переваренность пищи, баллы | $\frac{{3.76 \pm 0.09}}{{0.53}}$ | |
| Число исследованных рыб | 65 | |
| Число желудочно-кишечных трактов с пищей | 65 | |
| Масса пищи, г | $\frac{{0.07 \pm 0.14}}{{0.08}}$ | |
| Индекс наполнения, ‱ | $\frac{{130.06 \pm 28.64}}{{167.03}}$ | |
Примечание. Здесь и в табл. 2: над чертой − среднее значение и его ошибка, под чертой – стандартное отклонение.
Таблица 2.
Размеры частиц микропластика и пищевых объектов из кишечно-желудочного тракта балтийской песчанки Ammodytes tobianus
| Компонент пищи | Длина, мм | ||
|---|---|---|---|
| средняя | минимальная | максимальная | |
| Микропластик: | |||
| – плёнка | $\frac{{0.83 \pm 0.11}}{{0.38}}$ | 0.4 | 1.5 |
| – ворсинки-волокна | $\frac{{7.22 \pm 1.55}}{{4.37}}$ | 1.7 | 12.0 |
| – все типы | $\frac{{3.39 \pm 0.93}}{{4.18}}$ | 0.4 | 12.0 |
| Пищевые объекты | $\frac{{15.65 \pm 5.57}}{{18.48}}$ | 0.3 | 41.0 |
В ИК-спектре образца типа плёнки выделены следующие характерные полосы спектра (рисунок, а): группа полос в области 2990−2850 см–1 соответствует симметричным и асимметричным валентным колебаниям группы –СН2; в области 2770−2690 см–1 − симметричным и асимметричным валентным колебаниям метильной группы –СН3; в области 1474−1374 см–1 − деформационным колебаниям группы –СН3. Интенсивные сигналы в области 1696−1670 см–1 соответствуют колебаниям группы С=О. Широкие полосы средней интенсивности в области 3318 и 3106 см–1 могут соответствовать колебаниям группы –ОН. Появление в спектре полос, соответствующих валентным колебаниям С=О и –ОН, говорит об окислении и деструкции полипропиленовых молекул. Характер полос, соответствующих колебаниям –ОН (ширина и частота, на которой они зарегистрированы), говорит о наличии водородных связей между окисленными и деструктурированными фрагментами исходного полимера.
Таким образом, исследованное по ИК-спектрам вещество можно отнести к деструктированному пластику группы полипропилена. Контрольный анализ вещества частиц каната из полипропиленовый троссовой свивки показал сходство по ИК-спектру с микропластиком из желудочно-кишечного тракта (рисунок, б). Спектр контрольного вещества имеет те же характерные сигналы: группа полос в области 3000−2800 см–1 отвечает за симметричные и асимметричные валентным колебания группы –СН2; в области 2722 см–1 − за симметричные и асимметричные валентные колебания метильной группы (–СН3); в области 1455−1377 см–1 соответствуют деформационным колебаниям группы –СН3.
В летний период балтийская песчанка обитает в зоне литорали у самого уреза воды, что объясняет наличие в её пище донных организмов и частиц микропластика, которые поднимаются волной со дна и заглатываются балтийской песчанкой. Основным объектом питания песчанки служат мелкие ракообразные, собственная молодь встречается единично; размеры жертв варьируют в пределах 0.3−41.0 (в среднем 3.4) мм (табл. 2). Состав кормовых организмов и их размеры позволяют отнести балтийскую песчанку к планктофагам, использующим всю доступную по размерам пищу, в том числе и со дна. Размер частиц микропластика в пищевом комке песчанки составлял 0.4−12.0 (3.4) мм. Микропластик типа плёнки был очень тонким, широким и мягким; типа ворсинки-волокна − длинный, тонкий и гибкий. Максимальные размеры частиц плёнки не превышали 1.5 мм, ворсинок-волокон − 12 мм. По-видимому, песчанка избегает заглатывания более крупных частиц микропластика, которые встречаются на литорали Куршской косы (Esiukova, 2017; Есюкова и др., 2017). Руммель с соавторами (Rummel et al., 2016) считают, что захват микропластика происходит случайно во время питания зоопланктоном. По мнению других исследователей (Lusher et al., 2017), микропластик может попадать в желудки рыб транзитом через пищу, находящуюся в желудках объектов питания. Ответить на этот вопрос с уверенностью пока невозможно.
Микропластик отмечен в желудках ряда основных промысловых рыб Балтийского моря, в том числе у сельди Clupea harengus membras и шпрота Sprattus sprattus. У трески Gadus morhua микропластик в желудках встречается у 15.7−26.0% особей, сельди − у 7.3−16.0% особей (Lenz et al., 2015). По данным Руммеля с соавторами (Rummel et al., 2016), микропластик имелся в желудках 5.5% особей трески, сельди, речной камбалы Platichthys flesus, камбалы-лиманды Limanda limanda и скумбрии Scomber scombrus. Количество микропластика в пище рыб варьирует по районам и сезонам, но за последнее десятилетие уровень его встречаемости в пище рыб не изменился (Beer et al., 2017).
Инфракрасные спектры исследованных образцов: а − микропластик типа плёнки из пищевого комка балтийской песчанки Ammodytes tobianus литорали Куршской косы; б − канат из полипропиленовой 3-прядной троссовой свивки (ГОСТ 30055-93 и ТУ 8121-024-00461221-04, АО “Канат” г. Коломна).
Таким образом, в пищевом комке балтийской песчанки обнаружен микропластик двух типов – плёнка и ворсинки-волокна, которые встречаются в желудочно-кишечных трактах 20.9% особей. Микропластик типа плёнки идентифицирован как полипропилен, находящийся в стадии деструкции. Полипропилен – один из основных продуктов производства пластмасс в Европе. Например, в Дании доля полипропилена составляет около 28% всего производства пластмасс (Lassen et al., 2015). Поскольку балтийская песчанка является обычным пищевым объектом хищных рыб Балтийского моря, через неё микропластик в виде транзитной пищи может попадать в пищевые цепи, конечным звеном которых является человек.
Список литературы
Богоров В.Г., Маптейфeль Б.П., Павлова А.Е. 1939. Питание песчанки (Ammodytes tobianus) в мурманских водах // Тр. ВНИРО. Т. 4. С. 33−67.
Гущин А.В. 2017. Балтийская песчанка Ammodytes tobianus L. 1758 на литорали Куршской косы // Проблемы изучения и охраны природного и культурного наследия национального парка “Куршская коса”. № 13. Калининград: Изд-во БФУ. С. 72−79.
Есюкова Е.Е., Багаев А.В., Мизюк А.И., Чубаренко И.П. 2017. Плавучий мусор на пляжах юго-восточной Балтики: наблюдения и численное моделирование // Регион. экология. № 1 (47). С. 47−57.
Методическое пособие по изучению питания и пищевых отношений рыб в естественных условиях. 1974. М.: Наука, 254 с.
Сильверстейн Р., Вебстер Ф., Кимл Д. 2011. Спектрометрическая идентификация органических соединений. М.: БИНОМ, 557 с.
Состояние мирового рыболовства и аквакультуры: достижение целей устойчивого развития. 2018. Рим: ФАО, 209 с.
Bauchot M.L. 1987. Poissons osseux // Fiches FAO d’identification pour les besoins de la pêche (revision 1). Méditerranée et mer Noire. Zone de pêche 37. V. 2 / Eds. Fischer W. et al. Rome: FAO. P. 891−1421.
Beer S., Garm A., Huwer B. et al. 2017. No increase in marine microplastic concentration over the last three decades − a case study from the Baltic Sea // Sci. Total Environ. V. 621. P. 1272–1279. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2017.10.101
Esiukova E. 2017. Plastic pollution on the Baltic beaches of the Kaliningrad region, Russia // Mar. Pollut. Bull. V. 114. P. 1072–1080. https://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2016.10.001
GESAMP. 2016. Sources, fate and effects of microplastics in the marine environment: part 2 of a global assessment // Rept. Stud. GESAMP № 93 / Eds. Kershaw P.J., Rochman C.M. IMO/FAO/UNESCO-IOC/UNIDO/WMO/ IAEA/UN/UNEP/UNDP Joint GESAMP. 220 p.
Karlsson T.M., Vethaak A.D., Almroth B.C. et al. 2017. Screening for microplastics in sediment, water, marine invertebrates and fish: Method development and microplastic accumulation // Mar. Pollut. Bull. V. 122. № 1−2. P. 403−408. https://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2017.06.081
Lassen C., Hansen S.F., Magnusson K. et al. 2015. Microplastics: occurrence, effects and sources of releases to the environment in Denmark. Copenhagen: Danish environ. protect. agency, 208 p. (http://orbit.dtu.dk/files/118180844/ Lassen_et_al._2015.pdf)
Lenz R., Enders K., Beer S. et al. 2015. Analysis of microplastic in the stomachs of herring and cod from the North Sea and the Baltic Sea // Tech. Rept. DTU Aqua Nat. Inst. Aquat. Resour. Denmark. 29 p. https://doi.org/10.13140/RG.2.1.4246.6168
Lusher A.L., Welden N.A., Sobral P., Cole M. 2017. Sampling, isolating and identifying microplastics ingested by fish and invertebrates // Analyt. Methods. V. 9. P. 1346–1360.https://doi.org/10.1039/c6ay02415g
O’Connell M., Fives J.M. 1995. The biology of the lesser sand-eel Ammodytes tobianus L. in the Galway Bay Area // Proc. Roy. Irish Acad. V. 95B. № 2. P. 87−98. (https:// www.jstor.org/stable/20504502?seq=1#page_scan_tab_contents)
Reay P.J. 1986. Ammodytidae // Fishes of the north-eastern Atlantic and the Mediterranean V. 2 / Eds. Whitehead P.J.P. et al. Paris: UNESCO. P. 945−950.
Rummel C.D., Löder M.G., Fricke N.F. et al. 2016. Plastic ingestion by pelagic and demersal fish from the North Sea and the Baltic Sea // Mar. Pollut. Bull. V. 102. № 1. P. 134−141. https://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2015.11.043
Дополнительные материалы отсутствуют.
Инструменты
Вопросы ихтиологии
Пн.-пт.: 10.00-19.00