В Мировой океан ежегодно попадают миллионы тонн пластикового мусора. Ученые давно знают, что плавающий пластик опасен: морские животные проглатывают его или запутываются в сетях. Но у проблемы есть и другое измерение. Пластик держится на плаву гораздо дольше природных материалов, таких как дерево или водоросли. Поэтому мусор превращается в надежный плот для морских обитателей.
Биологи часто находят на плавающем мусоре ракушки и микроорганизмы. Теперь ученые решили точно отследить, как именно формируется такое сообщество, откуда оно приплыло и сколько времени провело в пути. Это важно для защиты экосистем, ведь виды, приплывшие на чужом мусоре, потенциально способны стать инвазивными: размножиться и навредить местной фауне.
Японские ученые выловили пластиковую крышку от бутылки к югу от Японии, чтобы выяснить, может ли она стать полноценным транспортным средством. Биологи подсчитали всех обитателей крышки, провели изотопный анализ их раковин и сопоставили данные с компьютерной симуляцией океанских течений. Результаты анализа опубликовали в журнале Marine Pollution Bulletin.
Сначала исследователи обнаружили под микроскопом на 3,5-сантиметровой крышке 307 живых организмов. Больше трех четвертей из них составляли крошечные спирорбидные черви. Но был и один девятисантиметровый многощетинковый червь Eunice bipapillata. Он построил внутри крышки трехмерную трубку из слизи, которая превратила гладкий пластик в многоуровневый риф.
Внутри этого убежища поселились плоские черви и фораминиферы — одноклеточные организмы, строящие раковины. Большинство этих видов живут на морском дне в прибрежных тропических водах.
Помимо прибрежных жителей, биологи обнаружили на внешней стороне крышки 19 морских уточек и колонии мшанок. Эти животные — типичные обитатели открытого океана, которые всегда первыми облепляют плавающий мусор. Соседство океанских и донных видов на одном маленьком предмете стало главным экологическим открытием.
Чтобы узнать маршрут крышки, исследователи изучили раковины фораминифер. Эти организмы встраивают в свои домики кислород и углерод, соотношение изотопов которых зависит от температуры окружающей воды. Анализ слоев раковины показал, что микроорганизмы начали расти в воде температурой около 26 ℃, пережили скачок до 30 ℃, а потом остыли до 22 ℃ в точке вылова.
Затем физики запустили в симуляцию океанских течений тысячи виртуальных частиц. Модель показала, что температурному графику идеально соответствует маршрут от северной части Филиппин до Японии течениями системы Куросио. По расчетам, плавучий микромир провел в пути от 70 дней до нескольких месяцев.
Опираясь на эти данные, исследователи реконструировали хронологию событий. По их сценарию, сначала крышка попала в открытое море и обросла пелагическими ракообразными. Позже, когда течение проносило мусор мимо тропического рифа, за него зацепились личинки прибрежных донных видов. Главный червь-строитель возвел трубку и объединил организмы из разных сред в одну систему.
Ранее биологи наблюдали подобный перенос флоры и фауны на гигантских обломках вроде смытых в океан пирсов после японского цунами 2011 года. Теперь на практике убедились, что трансокеанским паромом для смешанной экосистемы способна стать даже трехсантиметровая пробка.
Исследователи сделали вывод, что даже крошечные куски пластика способны переносить через океан не просто отдельных «пассажиров», а целые биологические сообщества. Хотя анализ основан на раковинах всего двух особей, эта работа стала успешной проверкой нового комплексного метода отслеживания мусора.
В итоге ученые на конкретном примере показали, как пластик стирает географические границы в океане. Червь превратил обычную крышку в мобильный дом, который позволил донным животным выжить в открытом море.
Биологам предстоит выяснить, насколько часто такие объекты достигают берега и успешно ли приплывшие на них организмы осваиваются на новых местах. Это поможет экологам точнее оценивать риски биологических вторжений из-за пластикового загрязнения.