Découvrez la convergence des microplastiques et des espèces envahissantes en tant que problèmes environnementaux importants qui menacent les écosystèmes marins, et comment Ascandra peut y remédier.
Les microplastiques sont de petites particules de plastique de moins de 5 mm, présentes dans de nombreux environnements, notamment les océans, les rivières, les lacs, le sol et même l’air[1]. On les trouve sous différentes formes, telles que des fibres, des billes et des fragments, et proviennent souvent d’objets en plastique plus volumineux qui se sont décomposés sous l’effet de facteurs environnementaux, tels que les rayons UV et l’action des vagues[2].
MICROPLASTICS, A GROWING THREAT FOUND EVERYWHERE
Les eaux océaniques sont particulièrement touchées par les microplastiques. Des études ont révélé de fortes concentrations de microplastiques dans les zones côtières, ainsi qu’en haute mer. Une étude du Programme des Nations Unies pour l’environnement (PNUE) estime la présence d’environ 51 000 milliards de particules de microplastiques dans l’océan, pesant environ 268 940 tonnes.[3] Outre les océans, des microplastiques ont également été détectés dans les systèmes d’eau douce. Une étude de l’Institut d’études géologiques des États-Unis (USGS) a révélé la présence de microplastiques dans 83 % des échantillons prélevés dans les rivières et les ruisseaux des États-Unis.[4]
Les débris plastiques, qui constituent jusqu’à 87 % des déchets marins[5], ont des impacts négatifs importants sur les espèces et les écosystèmes marins. Les matières plastiques pénètrent dans l’océan par des sources terrestres, comme les déchets et les eaux usées, ainsi que par des sources océaniques, comme la pêche et le transport maritime. Une fois dans l’océan, les débris plastiques peuvent se déplacer entre différents habitats, affectant chaque niveau trophique et créant des zones d’accumulation de plastique dans l’océan. L’un des principaux effets du plastique sur la vie marine réside dans sa capacité à servir de vecteur de dispersion des espèces marines envahissantes.
WHAT ARE INVASIVE SPECIES?
Les espèces invasives sont des espèces non indigènes introduites dans de nouveaux environnements, où elles peuvent causer des dommages importants aux espèces indigènes et à leurs habitats. L’introduction d’espèces invasives peut se produire par divers mécanismes, notamment l’activité humaine, identifiée comme un facteur important de propagation des espèces invasives par le transport maritime.
Les microplastiques et les espèces invasives sont deux problèmes environnementaux majeurs qui sont devenus des défis majeurs pour la communauté mondiale. Bien que distincts, ils partagent des points communs qui ont créé un impact convergent sur les écosystèmes marins. Les microplastiques ont divers effets nocifs, notamment l’enchevêtrement et l’ingestion par la vie marine et l’introduction d’espèces invasives. Mais l’émergence de ces deux problèmes convergents est liée au transport d’espèces non indigènes sur les plastiques, qui se fragmentent et flottent dans l’océan pendant des années, parcourant de vastes distances.
Les microplastiques peuvent alors servir de vecteur aux espèces invasives, leur permettant de parcourir de longues distances et de coloniser de nouveaux environnements. Une fois établies, les espèces envahissantes peuvent avoir des effets dévastateurs sur les écosystèmes indigènes, en supplantant les espèces indigènes pour les ressources et en modifiant les habitats.
WHY DO THEY ATTACH ON MICROPLASTICS ?
Le plastique est un vecteur potentiel de dispersion des espèces marines envahissantes, car il s’agit du débris marin le plus courant et constitue 61 à 87 % de tous les types de débris marins et est considéré comme l’une des principales menaces pour la biodiversité marine.[6] Selon un rapport de la base de données Global Plastics Outlook de l’OCDE, la production de plastique a augmenté de façon exponentielle au cours des 60 dernières années, passant de 0,5 million de tonnes en 1960 à près de 460 millions de tonnes en 2019, 10 % de la production de plastique étant introduite dans les écosystèmes marins par des sources terrestres telles que les rivières, les égouts pluviaux, le ruissellement urbain, les rejets d’eaux usées, les effluents des usines de fabrication de plastique, les décharges ou les points de recyclage, les zones côtières en raison de l’action du vent et d’autres activités humaines. De plus, la distribution mondiale, la flottabilité et les niveaux élevés de colonisation des débris plastiques facilitent grandement le transport des communautés microbiennes, des algues, des invertébrés et des poissons vers des régions non indigènes, causant des dommages économiques et écologiques importants.
Les caractéristiques du plastique qui en font un vecteur de dispersion particulièrement efficace pour les espèces marines comprennent sa persistance dans l’environnement, sa flottabilité et sa diversité chimique. Cette persistance lui permet de rester longtemps dans l’océan, offrant un substrat propice à la colonisation d’un large éventail d’espèces macro et microscopiques. Sa flottabilité lui permet de flotter à la surface de l’océan, augmentant ainsi son potentiel de dispersion sur de longues distances. La diversité chimique du plastique peut également influencer les espèces qui le colonisent, certains polymères étant plus propices à la colonisation par certaines espèces que d’autres.
Les différences de biocolonisation des débris plastiques selon leur composition chimique ont fourni des informations fondamentales sur le processus d’invasion induit par le plastique et ont mis en évidence des lacunes dans les connaissances sur ce processus. De nombreuses espèces se sont attachées aux matériaux plastiques, notamment une macrofaune potentiellement invasive, des micro-organismes toxiques et des agents pathogènes. Certaines espèces, comme les arthropodes, les annélides et les mollusques, se sont révélées plus efficaces pour coloniser le plastique que les radeaux océaniques naturels.
Les écosystèmes marins du monde entier sont menacés par plusieurs facteurs liés à l’activité humaine, tels que les invasions biologiques. Les espèces invasives peuvent avoir un impact significatif sur l’environnement envahi, modifiant la structure de la communauté et les fonctions de l’écosystème par la compétition avec les espèces indigènes, l’introduction d’agents pathogènes ou des modifications indirectes des conditions d’habitat.
DRASTIC IMPACTS ON MARINE LIFE
Un large éventail d’espèces colonisent les débris plastiques, notamment des bryozoaires, des balanes, des polychètes, des hydroïdes, des mollusques, des arthropodes, des annélides et des cnidaires[7]. Ces espèces sont transportées par les débris plastiques sur de longues distances et ont été retrouvées sur des objets en plastique dans l’océan et échoués sur les côtes.
Elles sont capables de s’installer et de se développer rapidement dans de nouveaux environnements, ce qui a des impacts négatifs sur les espèces et les écosystèmes indigènes. Les microplastiques (MP) et les nanoplastiques (NP) agissent comme vecteurs de dispersion des micro-organismes et des maladies associées dans les environnements marins. Les propriétés physiques et la large distribution des plastiques offrent un habitat unique et stable aux micro-organismes, qui attirent les bactéries, les virus, le plancton et d’autres micro-organismes qui adhèrent à leur surface, favorisant ainsi leur dispersion dans différentes régions océaniques.
La présence d’agents pathogènes et d’algues invasives a été documentée dans les débris plastiques, qui peuvent envahir de nouveaux habitats et en modifier la structure, constituant ainsi une menace pour l’écosystème. De plus, plusieurs chercheurs ont découvert des gènes de résistance aux antibiotiques, des gènes de résistance aux métaux et des gènes de virulence chez différentes espèces de bactéries dans les environnements marins associés au plastique.[8] L’étude de la succession des communautés de plastisphères et des différents facteurs qui influencent la transmission des micro-organismes médiés par le plastique est importante pour comprendre et atténuer son impact sur les écosystèmes marins.
En conclusion, les microplastiques et les espèces envahissantes sont deux problèmes convergents qui posent des défis importants pour la santé des écosystèmes marins.[9] Bien qu’il s’agisse de problèmes distincts, ils partagent des points communs qui ont créé un impact convergent sur les environnements marins. Pour répondre efficacement aux menaces qui pèsent sur nos écosystèmes marins, nous devons adopter une approche globale qui englobe la réduction des déchets, une meilleure gestion des déchets, des réglementations maritimes plus strictes et des programmes de détection précoce et de réponse rapide pour les espèces envahissantes. Il est crucial que nous nous attaquions au problème croissant des microplastiques, qui représentent un danger important pour la vie marine et les écosystèmes. C’est pourquoi des solutions innovantes comme ASCANDRA, développée par Eden Tech, sont importantes dans la lutte contre les microplastiques. ASCANDRA utilise des réseaux capillaires microscopiques biomimétiques, ou microfluidique, pour traiter les microplastiques des masses d’eau naturelles mondiales, et a le potentiel d’avoir un impact positif significatif sur l’environnement. Ce n’est que grâce à des efforts concertés comme ceux-ci que nous pouvons espérer préserver la santé et la diversité de nos océans pour les générations futures.
References
1. Rachid Dris, Johnny Gasperi, Mohamed Saad, Cécile Mirande, Bruno Tassin, Synthetic fibers in atmospheric fallout: A source of microplastics in the environment?, Marine Pollution Bulletin,Volume 104, Issues 1–2 (2016)
2. Combined Effects of UV Exposure Duration and Mechanical Abrasion on Microplastic Fragmentation by Polymer Type Young Kyoung Song, Sang Hee Hong, Mi Jang, Gi Myung Han, Seung Won Jung, and Won Joon Shim, Environmental Science & Technology (2017)
3.UNEP, Marine Plastic Debris and Microplastics Global Plan of Action (2017)
5. Beiras Ricardo, Galgani François, Panti Cristina, Borja Angel, Impacts of Marine Litter , Frontiers in Marine Science 6, 2019
4. U.S. Geological Survey (USGS), Microplastics in the Nation’s Rivers (2018)
6. García-Gómez José Carlos, Garrigós Marta, Garrigós Javier, Plastic as a Vector of Dispersion for Marine Species With Invasive Potential. A Review , Frontiers in Ecology and Evolution 9, (2021)
7. Rech S, Borrell Pichs YJ, García-Vazquez E. Anthropogenic marine litter composition in coastal areas may be a predictor of potentially invasive rafting fauna. PLoS One. 2018
8. Audrezet, François & Zaiko, Anastasija & Lear, Gavin & Wood, Susanna & Tremblay, Louis & Pochon, Xavier. (2020). Biosecurity implications of drifting marine plastic debris: Current knowledge and future research. Marine Pollution Bulletin.
9. Andrea Di Cesare, Lee J. Pinnell, Diego Brambilla, Giulia Elli, Raffaella Sabatino, María B. Sathicq, Gianluca Corno, Colin O’Donnell, Jeffrey W. Turner, Bioplastic accumulates antibiotic and metal resistance genes in coastal marine sediments, Environmental Pollution, (2021)