A poluição plástica promove mais crescimento microbiano em lagos do que matéria orgânica natural

May 18, 2023

Nature Communications volume 13, número do artigo: 4175 (2022) Citar este artigo

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Os detritos plásticos poluem amplamente as águas doces. A degradação abiótica e biótica dos plásticos liberta substratos à base de carbono que estão disponíveis para o crescimento heterotrófico, mas pouco se sabe sobre como estes novos compostos orgânicos influenciam o metabolismo microbiano. Aqui descobrimos que o lixiviado das sacolas plásticas de compras era quimicamente distinto e mais biodisponível do que a matéria orgânica natural de 29 lagos escandinavos. Consequentemente, o lixiviado plástico aumentou a aquisição de biomassa bacteriana em 2,29 vezes quando adicionado em uma concentração ambientalmente relevante às águas superficiais dos lagos. Estes resultados não foram atribuídos apenas à quantidade de carbono orgânico dissolvido fornecido pelo lixiviado. O crescimento bacteriano foi 1,72 vezes mais eficiente com lixiviado de plástico porque o carbono adicionado era mais acessível do que a matéria orgânica natural. Esses efeitos variaram tanto com a disponibilidade de fontes alternativas de carbono, especialmente lábeis, quanto com a diversidade bacteriana. Juntos, os nossos resultados sugerem que a poluição plástica pode estimular as cadeias alimentares aquáticas e destacar onde as estratégias de mitigação da poluição podem ser mais eficazes.

A resposta dos micróbios à poluição plástica generalizada e crescente nas águas doces tem consequências para o metabolismo dos ecossistemas e para a saúde da cadeia alimentar1,2,3. Além de fornecer um substrato para a colonização do biofilme4, os plásticos lixiviam a matéria orgânica dissolvida (DOM) durante a degradação mecânica, fotoquímica e biológica5,6,7. Este lixiviado plástico pode fornecer energia para o crescimento bacteriano8,9 e ser transferido para cima através das redes alimentares para apoiar o crescimento de níveis tróficos mais elevados10. No entanto, o lixiviado de plástico também pode prejudicar o crescimento bacteriano devido aos compostos tóxicos adicionados aos polímeros sintéticos durante o fabrico, por exemplo, para aumentar a flexibilidade do plástico e a estabilidade térmica11. Como muitos destes aditivos tóxicos são compostos orgânicos hidrofóbicos que absorvem fortemente os polímeros sintéticos, eles também podem prejudicar e potencialmente bioampliar em níveis tróficos mais elevados que ingerem decompositores bacterianos2. Determinar as condições em que as bactérias podem crescer melhor e, consequentemente, esgotar os lixiviados de plástico do ambiente, pode, em última análise, ajudar a priorizar os esforços para mitigar e limpar a poluição plástica global.

Existem poucos dados sobre a composição molecular e o destino do lixiviado plástico em águas doces, especialmente em comparação com o MOD natural. Os polímeros sintéticos são geralmente considerados não biodegradáveis12, mas os plásticos também contêm muitos aditivos lábeis e potencialmente biodisponíveis – tais como plastificantes, corantes e antioxidantes – que são utilizados para conferir aos polímeros as suas propriedades funcionais13,14,15. Esses aditivos podem representar até 70% dos detritos plásticos por massa14,15. Os plásticos mais comuns, ou seja, polietileno e polipropileno16,17, também são flutuantes e, portanto, sofrem as mais altas taxas de fotodegradação e lixiviação nas condições quentes e irradiadas das águas superficiais9. Consequentemente, o lixiviado plástico pode acumular-se em altas concentrações nas águas superficiais em relação ao DOM8 natural. Se este lixiviado contiver mais compostos lábeis do que o MOD natural, as bactérias deverão ser capazes de crescer e reciclar os nutrientes de forma mais eficiente . As diferenças estruturais entre as moléculas do lixiviado plástico e do DOM natural poderiam igualmente aumentar o crescimento bacteriano, fornecendo mais nichos para decomposição . Estudos anteriores8,9,11 mostraram como a resposta das bactérias ao lixiviado plástico pode variar, mas, até onde sabemos, nenhum estudo testou se a composição molecular do MOD pode explicar esta variação. Avanços recentes na espectrometria de massa de ultra-alta resolução oferecem agora uma oportunidade para abordar esta questão21,22,23.

As respostas das bactérias ao lixiviado de plástico devem variar entre as águas por pelo menos duas razões. Primeiro, a composição molecular do MOD natural varia entre lagos e rios e, portanto, deve influenciar a capacidade das bactérias de utilizar lixiviados de plástico. Na maioria dos lagos do mundo, o DOM é dominado por compostos relativamente recalcitrantes26,27, limitando as oportunidades de decomposição20,28. O lixiviado plástico que é mais lábil pode, portanto, ser amplamente assimilado em lagos que contêm este carbono recalcitrante. Por outro lado, o lixiviado pode trazer poucos benefícios para as bactérias em águas com MOD já altamente lábil, ou pode ser usado de forma semelhante ao MOD natural com o qual se assemelha quimicamente, uma vez que as bactérias serão pré-adaptadas para usar esses substratos . Em segundo lugar, a composição funcional das comunidades bacterianas e, portanto, a sua capacidade de utilizar o DOM natural, varia no espaço devido a diferentes condições ambientais, histórias de dispersão e processos estocásticos . O mesmo padrão também deve ser observado para MOD derivado de lixiviado de plástico.