Czy pszczoły miodne są zagrożone mikroplastikiem?
___________________
Wpis jest tłumaczeniem badania Al Naggar, Yahya; Brinkmann, Markus; Sayes, Christie M.; AL-Kahtani, Saad N.; Dar, Showket A.; El-Seedi, Hesham R.; Grünewald, Bernd; Giesy, John P. 2021. / "Are Honey Bees at Risk from Microplastics?" / Toxics 9, no. 5: 109. / https://doi.org/10.3390/toxics9050109
___________________
Mikroplastiki (MPs) są wszechobecnymi i trwałymi zanieczyszczeniami, które zostały wykryte w wielu różnych mediach, od gleb po systemy wodne. Mikroplastiki, składające się głównie z polimerów polietylenu, polipropylenu i poliakrylamidu, zostały ostatnio wykryte w 12% próbek miodu zebranego w Ekwadorze. Ostatnio MPs zostały również zidentyfikowane u pszczół miodnych zebranych z pasiek w Kopenhadze w Danii, jak również z pobliskich obszarów podmiejskich i wiejskich.
Biorąc pod uwagę te udokumentowane narażenia, ocena ich skutków jest krytyczna dla zrozumienia ryzyka związanego z narażeniem pszczół miodnych na MP. Ekspozycja na polistyren (PS)-MP spowodowała zmniejszenie różnorodności mikrobioty jelitowej pszczół miodnych, a następnie zmiany w ekspresji genów związanych z uszkodzeniami oksydacyjnymi, detoksykacją i odpornością. W związku z tym, celem tej perspektywy było zbadanie, czy powszechne występowanie MPs może mieć niezamierzony negatywny wpływ na zdrowie i kondycję pszczół miodnych, jak również zwrócenie uwagi społeczności naukowej na możliwe zagrożenia związane z MPs dla kondycji pszczół miodnych. Zanim MP będą mogły być uznane za potencjalne zagrożenie dla pszczół, należy odpowiedzieć na kilka pytań badawczych.
Ze względu na ich potencjalną szkodliwość dla ludzi, zwierząt i środowiska, mikroplastiki (MPs) są nowymi zanieczyszczeniami, którym poświęca się coraz więcej uwagi w ostatniej dekadzie. Wyniki ostatnich badań wykazały, że MP są wszechobecne w różnych matrycach środowiskowych, w tym w powietrzu, glebie i wodzie. Niektóre szacunki mówią, że ludzie spożywają aż 52,000 cząsteczek rocznie; jeszcze bardziej alarmujące są szacunki dotyczące wdychanych mikroplastików, które mogą wynosić aż 74,000 cząsteczek rocznie.
Mikroplastiki są klasyfikowane jako cząstki polimerowe ze składnikiem plastyfikatora o średnicy < 5 mm i są dalej dzielone na dwie podgrupy, tj. pierwotne i wtórne MP. Te z podgrupy pierwotnej są produkowane bezpośrednio jako mikroskopijne materiały i są często przeznaczone do stosowania w produktach konsumenckich, które obejmują kosmetyki, detergenty i środki czyszczące. Pierwotne MP są również powszechnie stosowane jako środki do czyszczenia gęstych materiałów, takich jak kadłuby statków w stoczniach. Wtórne MP powstają, gdy większe materiały z tworzyw sztucznych ulegają degradacji (rozpadowi) w atmosferze lub środowisku wodnym w wyniku naturalnych procesów wietrzenia. Na przykład, cząstki opon, ścieranie dróg i komunalne osady ściekowe zostały zidentyfikowane jako potencjalnie znaczące źródła mikroplastików w środowisku. Biorąc pod uwagę ogromną ilość mikroplastików dostających się do środowiska, uważa się, że większość mikroplastików w środowisku to mikroplastiki wtórne.
Zarówno pierwotne jak i wtórne MP są wszechobecnymi i trwałymi zanieczyszczeniami, które zostały wykryte w wielu różnych mediach, od gleb po systemy wodne (np. ścieki z oczyszczalni ścieków, oceany, rzeki, brzegi i bagna). Ponadto, MP zostały ostatnio wykryte w atmosferze miejskiej, podmiejskiej, a nawet odległej od ich źródeł, co wskazuje na możliwy transport atmosferyczny na duże odległości.
Ostatnio, powszechne występowanie zanieczyszczeń MP zwróciło uwagę ekotoksykologów zaniepokojonych ich potencjalną toksycznością. Narażenie fauny i flory wodnej na MP może wywoływać efekty toksykologiczne, w tym gorszą kondycję, większy stres oksydacyjny, reakcje immunologiczne i upośledzenie funkcji jelit. Ponadto, coraz więcej dowodów wskazuje na to, że MP oddziałują na organizmy lądowe, które pośredniczą w istotnych usługach i funkcjach ekosystemu, takich jak grzyby lądowe lub kilka bezkręgowców, np. owady zapylające. Zapylacze są nierozerwalnie związane ze środowiskiem naturalnym i produkcją żywności; utrzymują genetycznie zróżnicowaną florę roślin okrytozalążkowych w większości ekosystemów, a zatem są niezbędne do zapylania roślin spożywczych oraz zapewnienia bezpieczeństwa żywnościowego ludzi i zwierząt gospodarskich na całym świecie.
Europejskie pszczoły miodne (Apis mellifera) odgrywają ważną rolę w zapylaniu roślin uprawnych i dziko rosnących. Biorąc pod uwagę ekologiczne i ekonomiczne znaczenie pszczół miodnych, niepokojący jest fakt, że od 2006 roku zarówno w Europie, jak i w Stanach Zjednoczonych odnotowuje się znaczne straty w zimujących rodzinach pszczelich. Wiele czynników biotycznych i abiotycznych, w tym pasożyty (np. Varroa destructor), infekcje mikrobiologiczne, narażenie na pestycydy, utrata siedlisk i niewłaściwe praktyki pszczelarskie, zostały omówione jako przyczyny tych strat rodzin pszczelich. Wciąż jednak nie zbadano, czy istnieje jakikolwiek potencjalny związek między narażeniem pszczół miodnych na MP a żywotnością rodzin pszczelich. Przypuszczenie to nie jest nowe; badacze spekulowali, że narażenie pszczół miodnych na inne pojawiające się zanieczyszczenia, takie jak zanieczyszczenia środowiska, metale i nanocząstki metali oraz pestycydy oparte na nanotechnologii (NBP), mogą być szkodliwe dla pszczół.
Zużycie opon i rozdrobniony makroplastik, który trafia do atmosfery poprzez zaśmiecanie, powodują emisję MP w glebach rolniczych. Ponadto, rolnicy, którzy używają osadów ściekowych i obornika do nawożenia upraw, nieumyślnie dodają do swoich upraw cząstki mikroplastiku zawarte w tych biosolidach. W analizie makro- i mikroplastiku w glebie rolniczej, badacze odkryli do 205 części makroplastiku na hektar (ha) i 0,34 do 0,36 cząstek mikroplastiku na kilogram gleby (sucha waga). Folie i fragmenty stanowiły większość znalezionych odpadów plastikowych, odpowiadając za 91,36% wszystkich kawałków makroplastiku. Inne kształty, takie jak lina, taśma spinająca i odpady tekstylne, stanowiły 8,64%.
Przez dziesięciolecia uważano, że cząsteczki tworzyw sztucznych są zbyt duże, aby przeniknąć przez fizyczne bariery nienaruszonej tkanki roślinnej. Jednak ostatnie badania wykazały, że mikroplastiki, jak również ich mniejsze odpowiedniki określane jako "nanoplastiki", mogą potencjalnie zanieczyszczać rośliny jadalne, w tym warzywa spożywane przez ludzi. Autorzy ci badali, jak rośliny uprawne (pszenica (Triticum aestivum) i sałata (Lactuca sativa)) absorbują różne mikroplastiki pochodzące z oczyszczonych ścieków w kulturach hydroponicznych, macierzach piaskowych i piaszczystej glebie. Wyniki badań potwierdzają tezę, że cząstki polistyrenu i polimetakrylanu metylu o rozmiarach submikrometrowych i mikrometrowych wnikają do steli obu gatunków przez szczeliny w miejscach wschodów korzeni bocznych. Efektywne wchłanianie submikrometrowego tworzywa sztucznego jest ułatwione dzięki tej drodze wnikania oraz właściwościom cząstek polimerowych. Następnie cząsteczki tworzywa sztucznego były przenoszone z korzeni do pędów. Budzi to oczywiste obawy, gdyż proces ten może wprowadzić MP do łańcucha pokarmowego w ogóle, a w szczególności do nektaru i pyłku. Dlatego też potrzebne są dodatkowe badania, aby potwierdzić tę hipotezę i zbadać potencjalne negatywne skutki narażenia pszczół na MPs, które potencjalnie mogą znajdować się w nektarze i pyłku.
Pszczoły miodne aktywnie oddziałują z roślinami, powietrzem, glebą i wodą w pobliżu ula, a w konsekwencji zanieczyszczenia z tych źródeł są przenoszone do pszczół miodnych i produktów ula. Ze względu na swoją wrażliwość i duży obszar żerowania, pszczoły miodne są więc uważane za potencjalne modele owadów wskaźnikowych do monitorowania jakości środowiska. Pszczoły miodne zbierając nektar, spadź, pyłek, wodę i inne wydzielinki roślinne, takie jak propolis, wchodzą w kontakt z niemal każdym komponentem środowiska. Jeśli pobliskie przedziały są zanieczyszczone przez MPs, zostaną one ostatecznie wprowadzone do rodziny pszczelej i produktów ula.
W 2013 roku zaobserwowano MP w miodzie, co spowodowało duże zainteresowanie zarówno ze strony środowiska naukowego, jak i opinii publicznej oraz mediów informacyjnych. Wśród badaczy toczyła się jednak aktywna debata dotycząca tych wyników. Niezależni badacze nie byli w stanie potwierdzić lub odtworzyć tych wcześniejszych wyników. Jednakże, MP zostały ostatnio znalezione w 12% próbek miodu, piwa, mleka i napojów orzeźwiających zebranych w Ekwadorze, składających się głównie z polimerów polietylenu, polipropylenu i poliakrylamidu. Ponadto, MP zostały niedawno wykryte u pszczół miodnych zebranych z 19 różnych pasiek w Kopenhadze, jak również na obszarach podmiejskich i wiejskich, głównie w postaci fragmentów (52%) i włókien (38%). Spodziewano się, że największe obciążenie stwierdzono w pasiekach miejskich; jednakże, co bardziej zaskakujące, porównywalną liczbę MP znaleziono również w ulach podmiejskich i wiejskich, co można wytłumaczyć obecnością osiedli miejskich w zasięgu żerowania pszczół robotnic i łatwością, z jaką małe MP mogą być rozpraszane przez wiatr. Nadal nie jest też jasne, czy źródłem MP była praktyka pszczelarska, czy też zanieczyszczenie materiału pszczelarskiego wprowadzonego do ula. Ponieważ większość MP zawartych w miodzie pobranym z pasieki badawczej we Frankforcie w Niemczech stanowiły włókna, sądzono, że pochodzą one z odzieży pszczelarzy (dane niepublikowane). W związku z tym, wykrywanie MP bezpośrednio w próbkach nektaru może pomóc w ustaleniu źródeł MP w miodzie. Wyniki te sugerują również, że MP są szeroko rozpowszechnione, ale potencjalny wpływ na poszczególne pszczoły miodne lub inne gatunki pszczół nie został jeszcze zbadany.
Dotychczas przeprowadzono tylko jedno badanie, w którym wykazano niekorzystny wpływ polistyrenu (PS)-MPs, w warunkach laboratoryjnych, na europejskie pszczoły miodne (Apis mellifera L.). W 14-dniowym badaniu ekspozycja na PS-MPs prawie nie spowodowała stresu przeżycia u pszczół. Mimo to, podawanie PS-MP zmniejszyło różnorodność bakterii w jelitach i spowodowało istotne zmiany w mikrobiomie jelitowym pszczół, jak również zmiany w ekspresji genów związanych z uszkodzeniami oksydacyjnymi, detoksykacją i odpornością. Te subletalne efekty PS-MP u pszczół były prawdopodobnie spowodowane ich agregacją i degradacją w jelicie, jak również ich późniejszą interakcją z populacją mikrobiomu. Alternatywnie, biorąc pod uwagę, że większość PS-MP znalezionych w miodzie i pszczołach miodnych stanowiły nieregularne fragmenty i włókna, nie jest jasne, na ile reprezentatywne dla środowiska były stężenia, rozmiary i kształty PS-MP użytych w badaniu. Te materiały o nieregularnych kształtach są szeroko rozpowszechnione w środowisku, ale są mniej powszechnie brane pod uwagę i mogą być bardziej toksyczne dla pszczół niż ich bardziej kuliste odpowiedniki, jak wykazano we wcześniejszych badaniach z innymi bezkręgowcami, takimi jak rozwielitki i owady wodne. Wykazano, że MP wyrządzają szkodę zwierzętom morskim, a także żółwiom i ptakom, blokując przewody pokarmowe, zmniejszając chęć do jedzenia i zmieniając zachowania żywieniowe, z których wszystkie zmniejszają wzrost i wydajność reprodukcyjną. W związku z tym w przyszłych badaniach należy rozważyć realistyczne scenariusze narażenia pszczół miodnych na MP poprzez skażony miód lub pyłek, zwłaszcza włókna i fragmenty, jak również to, czy rozmiary tworzyw sztucznych znajdujących się w miodzie, takich jak włókna: 67,18-3302,68 µm i fragmenty: 5,63-182,96 µm, są na tyle małe, że mogą zostać połknięte/zainternalizowane przez pszczoły. Badania, w których pszczołom podawano MP o różnej wielkości i kształcie, mogłyby dać odpowiedź na to pytanie.
MPs mogą nie być najbardziej szkodliwymi zanieczyszczeniami, ale ich toksyczność może być większa w obecności innych substancji chemicznych. Śmiertelność spowodowana przez MPs była znacząco zwiększona, gdy mikrobiota jelitowa została zubożona przy użyciu antybiotyku tetracykliny. Biorąc pod uwagę doniesienia o niekorzystnym wpływie tego antybiotyku na kondycję pszczół, zastosowaną dawkę, która była równa medianie dawki śmiertelnej dla pszczół (LD50) oraz społeczności mikrobioty jelitowej pszczół, które nie były ustalone przed ekspozycją na PS-MPs lub/i tetracyklinę, nadal nie jest jasne, czy toksyczność była spowodowana eliminacją mikrobioty jelitowej, czy też synergicznym/addytywnym efektem toksyczności każdego ze środków (PS-MPs i tetracykliny). Badania, w których pszczoły byłyby rekolonizowane wkrótce po zastosowaniu środka, mogłyby dać wgląd w odpowiedź na to pytanie. Wyniki te wymagają również dalszych badań nad połączonym wpływem MPs i innych zanieczyszczeń środowiska, takich jak metale ciężkie, pestycydy i nanomateriały, a także pasożyty i patogeny, na zdrowie pszczół miodnych. Na przykład, ekspozycja na MPs doprowadziła do rozległych, zależnych od wielkości cząsteczek uszkodzeń jelit we wczesnym okresie życia i wzmocnienia wywołanego przez Cd zahamowania funkcji lokomotoryczno-behawioralnych u dorosłych muszek Drosophila.
Ciąg dalszy w komentarzach!
___________________
Dołącz do grupy Nauka - to społeczność dla wszystkich zainteresowanych nauką, jej zdobyczami, rozwojem, sukcesami i porażkami; dla głodnych wiedzy i sprawdzonych informacji!
https://www.hejto.pl/spolecznosc/nauka
Obserwuj też wartościowe tagi #qualitycontent #nauka oraz @arcy