Plymouth Marine Laboratory, Plymouth, Marea Britanie

trebuie

Centrul pentru Ecologie și Conservare, Universitatea din Exeter, Cornwall, Marea Britanie

Corespondenţă

Penelope K. Lindeque

Plymouth Marine Laboratory, Plymouth, Marea Britanie

Școala de Științe, Inginerie și Tehnologie, Universitatea Abertay, Dundee, Marea Britanie

Biosciences, Geoffrey Pope Building, Universitatea din Exeter, Devon, Marea Britanie

Centrul pentru Ecologie și Conservare, Universitatea din Exeter, Cornwall, Marea Britanie

Institutul de mediu și durabilitate, Universitatea din Exeter, Cornwall, Marea Britanie

Laboratoarele de cercetare Greenpeace, Centrul de inovare, faza 2, Universitatea din Exeter, Devon, Marea Britanie

Plymouth Marine Laboratory, Plymouth, Marea Britanie

Corespondenţă

Penelope K. Lindeque

Plymouth Marine Laboratory, Plymouth, Marea Britanie

Centrul pentru Ecologie și Conservare, Universitatea din Exeter, Cornwall, Marea Britanie

Corespondenţă

Penelope K. Lindeque

Plymouth Marine Laboratory, Plymouth, Marea Britanie

Școala de Științe, Inginerie și Tehnologie, Universitatea Abertay, Dundee, Marea Britanie

Biosciences, Geoffrey Pope Building, Universitatea din Exeter, Devon, Marea Britanie

Centrul pentru Ecologie și Conservare, Universitatea din Exeter, Cornwall, Marea Britanie

Institutul de mediu și durabilitate, Universitatea din Exeter, Cornwall, Marea Britanie

Laboratoarele de cercetare Greenpeace, Centrul de inovare, faza 2, Universitatea din Exeter, Devon, Marea Britanie

Plymouth Marine Laboratory, Plymouth, Marea Britanie

Corespondenţă

Penelope K. Lindeque

Abstract

    Microplastice (particule de plastic

1. INTRODUCERE

Se estimează că 9,6 - 25,4 milioane de tone de plastic vor intra anual în oceanul global până în 2025 (Jambeck și colab., 2015). Ca urmare, îmbunătățirea înțelegerii noastre asupra relației dintre poluarea cu plastic și impactul asupra speciilor marine este o prioritate globală recunoscută pe scară largă (UNEP, 2016). Microplastice (particule de plastic 2015; Nelms și colab., 2019; Steer, Cole, Thompson și Lindeque, 2017).

Microplasticele marine prezente în apa de mare, în sedimente sau pe vegetație, pot fi consumate ca urmare a confundării cu hrana sau datorită strategiilor de hrănire indiscriminate (de exemplu, hrănirea prin filtrare; Besseling și colab., 2015; Hall, Berry, Rintoul și Hoogenboom, 2015 ). În plus, pot fi ingerate indirect ca urmare a transferului trofic, prin care sunt consumate microplastice care conțin pradă (Farrell & Nelson, 2013; Lourenço, Serra - Gonçalves, Ferreira, Catry, & Granadeiro, 2017; Nelms, Galloway, Godley, Jarvis, Și Lindeque, 2018). S-a constatat că ingestia de microplastice provoacă efecte dăunătoare, cum ar fi leziuni intestinale, stres oxidativ, epuizare energetică și scăderea nivelului reproductiv în unele organisme cu nivel trofic scăzut (Cole, Lindeque, Fileman, Halsband și Galloway, 2015; Lei și colab., 2018). Mai mult, contaminanții chimici hidrofobi prezenți în apa de mare, cum ar fi metalele grele și bifenilii policlorurați, pot adera la suprafața microplasticelor și, dacă sunt ingerate, pot fi eliberați în organism și pot avea efecte toxice (Teuten și colab., 2009).

Înțelegerea dietelor prădătorilor este crucială pentru examinarea perturbărilor interacțiunilor trofice și a potențialelor amenințări la adresa speciilor și habitatelor care pot fi cauzate de factori antropici (Jeanniard-du-Dot, Thomas, Cherel, Trites și Guinet, 2017), cum ar fi poluarea cu plastic. Mamiferele marine, în special, sunt adesea considerate santinele pentru sănătatea ecosistemului marin datorită nivelului lor trofic ridicat, a gamelor extinse de hrănire, a prelevării de coloane complete de apă și a longevității (Bossart, 2011; Fossi și colab., 2014; Moore, 2008). Deși ingeră microplastice, calea absorbției și efectele biologice rezultate rămân neclare (Lusher, Hernandez-Milian, Berrow, Rogan și O'Connor, 2018; Lusher și colab., 2015; Nelms și colab., 2019). Pentru dezvoltarea acestei metode, am ales să ne concentrăm pe o singură specie (foci gri; Gripa Halichoerus) ca studiu de caz, dar conducta dezvoltată aici ar putea fi aplicată oricărei specii prădătoare pentru care este relevantă problema ingestiei microplastice.

Focile gri sunt prădători de top în apele Regatului Unit (Marea Britanie), consumând o gamă largă de specii de pești demersali, cum ar fi anghila de nisip, codul și alți pești gadoizi (Brown, Bearhop, Harrod și McDonald, 2012; Gosch, Hernandez - Milian, Rogan, Jessopp și Cronin, 2014; Hammond și Wilson, 2016). Deși s-a demonstrat că pot ingera microplastice prin transfer trofic de pești contaminați într-un mediu captiv (Nelms și colab., 2018), se știe puțin despre măsura în care sigiliile ingerează microplastice în sălbăticie și dacă riscul de a face acest lucru se referă la compoziția lor de pradă.

Până în prezent, niciun studiu nu a examinat relația directă dintre compoziția dietei și ingestia microplastică la mamiferele marine sălbatice. Acest lucru este important, deoarece tipul de pradă poate fi un factor crucial care determină măsura în care plasticul este ingerat, în special pentru prădătorii de vârf pentru care transferul trofic este potențial principala cale de intrare (Nelms și colab., 2018). Deși atât metabarcodarea, cât și extracția microplastică din conținut de materii fecale/intestinale au fost aplicate separat unei varietăți de taxoni marini și terestri, inclusiv zooplancton, pești, broaște țestoase, păsări și mamifere marine (metabarcodare; Bucklin și Lindeque, 2016; Berry și colab., 2017; McInnes și colab., 2017, microplastice; Cole și colab., 2014; Zhao, Zhu și Li, 2016; Huerta Lwanga și colab., 2017; Duncan și colab., 2019; Nelms și colab., 2019), ele necesită de obicei diferite metode de prelucrare a probelor și nu au fost utilizate concomitent. Aici, pentru prima dată, combinăm tehnicile existente de extracție a ADN pentru determinarea compoziției dietei folosind metode de scatologie moleculară, cu metode specializate concepute pentru a izola microplastice în același protocol, oferind o conductă metodologică liniară pentru a evalua simultan dieta și abundența microplasticelor.

Am efectuat un studiu cu vârfuri pentru a evalua rata de recuperare a microplasticelor realizate special din șobolani de focă atunci când am fost supuși la două tratamente de extracție ADN. Folosind cel mai adecvat tratament, am extins conducta completă la 15 pui de focă sălbatică din Țara Galilor și am folosit metabarcodarea pentru a identifica compoziția prăzii și a o raporta la conținutul de microplastic. Prezentăm și discutăm tehnici pentru depășirea provocărilor care decurg din efectuarea concomitentă a acestor procese, cum ar fi conservarea ADN-ului în timpul extracției microplastice și controlul contaminării biologice și microplastice. Scopurile noastre au fost (a) să dezvolte o tehnică care să combine analiza dietei și cuantificarea microplastică; (b) oferă informații despre dieta unei populații relativ substudiate de foci cenușii și (c) oferă recomandări pentru îmbunătățirea lucrărilor viitoare care leagă dieta și sarcina microplastică la prădătorii marini de top folosind probe scat, care pot fi aplicabile și altor specii și ecosisteme.

2. MATERIALE ȘI METODE

2.1 Colectarea probelor

Scats de focă gri (n = 15) au fost colectate de la un număr de locuri de transport (utilizate de femele și pui individuali necunoscuți) pe Insula Skomer, Țara Galilor (Figura 1a) în noiembrie 2013n = 9) și octombrie 2014n = 6) și înghețat la -20 ° C. Analiza a fost efectuată la Plymouth Marine Laboratory, Anglia.