南极的塑料圈现状如何？如何影响南极的微生物生态系统？

随着全球塑料生产和使用的持续增加，南极地区的塑料污染浓度及其对环境的影响也日益严重，不仅出现在南极的海水、沉积物、海冰中，甚至进入了海洋生物的体内。塑料进入海洋环境后，会迅速被微生物定殖，形成独特的塑料圈（plastisphere）生态系统，近日，Nature上的一项研究，首次全面系统的对南极半岛周围海域的塑料圈进行了全面的分子调查。

为了全面了解南极塑料圈的组成，研究团队在2017年的南极科考活动中，从南极半岛西北部的布兰斯菲尔德海峡（Bransfield Strait）和西南部的格拉赫海峡（Gerlache Strait）及别林斯高晋海（Bellingshausen Sea）共12个站点采集了漂浮塑料样本。

采样使用的是口径100×21厘米、网目330微米的拖网，在海水表层水面下约15厘米进行15-55分钟的拖曳，采集到的塑料样本立即冷冻保存，后续在实验室中进行分类和处理。研究人员对塑料的大小、形状和聚合物组成进行了详细记录，并通过傅里叶变换红外光谱（FTIR）确定了28个样本的塑料类型。

为了研究塑料表面的生物群落，研究团队采用扫描电子显微镜直接观察塑料表面的生物膜形态，以及eDNA技术对塑料表面的原核生物和真核生物进行分子鉴定。

在原核生物方面，研究结果显示，南极塑料表面的原核生物群落主要由变形菌门（Pseudomonadota）组成，占比44%，拟杆菌门（Bacteroidota）占比25%，这个结果与全球其他海域塑料圈的研究结果一致，表明这两类细菌在塑料表面的定殖具有普遍性。在更具体的分类水平上，黄杆菌科（Flavobacteriaceae）和副球菌科（Paracoccaceae）是最常见的细菌类群。

研究还发现了15个古菌的扩增子序列变异ASVs，分属于甲烷杆菌门（Methanobacteriota）、热原体门（Thermoplasmatota）和盐杆菌门（Halobacteriota），它们的相对丰度仅为0.5%。

此外，研究还发现了多种具有潜在塑料降解能力的细菌，如Oleispira sp.、Alcanivorax sp.、Colwelliaceae和Vibrionaceae的物种。

在真核生物的方面的监测发现，塑料圈的真核生物多样性更为丰富，而硅藻、真菌和节肢动物是南极塑料圈中最常见的真核生物，而许多硅藻物种如Navicula glaciei和Chaetoceros socialis是南极水域的常见种类，表明原本生活在海底或海冰中的生物可能利用塑料作为新的栖息地。

此外，研究还发现了一些潜在的病原生物，如寄生性泡状动物Cephaloidophora sp.，以及属于Epistylis和Vorticella等属的纤毛虫，一些真菌物种如曲霉属（Aspergillus）和梗孢酵母属（Sterigmatomyces）也频繁出现在塑料表面。

图：南极洲漂浮塑料及其相关塑料圈的采样区🔽

采样点1～6：西北地区（NW）；采样点7～12：西南地区（SW）。该地图由Python软件使用“ matplotlib”包创建。

还有一个重要的发现就是，塑料圈的群落组成在不同地理区域存在显著差异，而塑料的类型和形状对生物多样性的影响相对较小。

在西北区域的布兰斯菲尔德海峡，水温较低，盐度较高，群落中以耐寒的细菌为主；而在西南区域的格拉赫海峡和别林斯高晋海，受暖流影响，水体营养更丰富，群落的多样性更高，如浮游植物相关的变形菌和硅藻更常见。

这项研究首次全面揭示了南极半岛周边海域塑料圈的生物多样性和组成特征，为理解这一新兴生态系统提供了重要基线数据，塑料的类型和形状对表面生物群落影响有限，而不同海洋区域的环境条件会显著塑造塑料圈的物种组成。

❓思考题： 南极塑料圈中含量最多的细菌门类是？

A.放线菌门
B.变形菌门
C.厚壁菌门
D.蓝藻门

参考文献：Lacerda, A.L., Proietti, M.C., Kessler, F. et al. Oceanic regions shape the composition of the Antarctic plastisphere. Commun Earth Environ 6, 462 (2025). https://doi.org/10.1038/s43247-025-02445-4