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共同抓住塑料回收再生黄金时刻!
近年来,随着全球化的塑料工业的蓬勃发展,大规模生产和使用塑料制品同时产生了大量废弃塑料,塑料制品产量较高但是废塑料回收比例偏低,为了推动废塑料向资源化发展,各国出台了一系列政策规划推动塑料再生利用。我们正在面临着快速增长的全球化塑料污染问题,塑料的弊端已经显现。本月Science一口气连发9篇与塑料相关的一系列主题文章。他山之石可以攻玉,本期特刊小编继续带领大家浏览《Plasticingestionasanevolutionarytrap:Towardaholisticunderstanding(塑料摄入作为进化陷阱:从整体上理解)》这篇综述文章,了解野生动物摄入塑料引发对进化和生态的影响。
塑料摄入是进化陷阱
生态系统因人类的社会活动而受到重大影响,产生了大量伪高质量选项链上的低质量选项,将动物引入进化陷阱,因为它们被误导去适应不良的选项。从这个意义上说,塑料摄入可以被视为一个进化陷阱,其中塑料在环境中的突然出现创造了食物链上的无营养假食物,引发了适应不良环境的反常喂饲行为。进化陷阱的概念首先被用来解释皮背龟的塑料摄入,有人认为透明塑料和皮背龟的主要食物水母非常相像。尽管生物个体摄入的塑料碎片多种多样,这种所谓的水母假说或许可以解释海洋中塑料消耗是由于与各种海洋生物的天然猎物相似(例如,颜色、大小或形状)的错误身份造成的。最近当提到塑料和食物之间的相似性时,塑料摄入研究开始唤起进化陷阱的概念。认为塑料和食品之间非常相似的想法只是一部分说法,通过使用进化陷阱框架,我们也许能够揭开“塑料摄入陷阱”的面纱。有人提出了两种类型的进化陷阱:(i)温和的陷阱,其中相对较差的选择与高质量的选择没有区别;(ii)严重的陷阱,在这种陷阱中,低适应度的选择比高适应度的资源更受欢迎。实验室研究的结果发现,与食品相比某些动物对塑料的偏好通常相同,但也有报道称某些动物对塑料的选择性超过食物。动物对塑料的相对吸引力以及它在野生动物体内的变化我们知之甚少。因此,确定哪种进化陷阱塑料摄入类型是一项艰巨的任务。从这个意义上说,动物的进化反应和塑料可用性是了解陷阱严重性的关键,因为这些因素将影响塑料摄入的可能性和塑料在生物体中的积累。统一框架
通过进化陷阱理论的视角,对生物摄入的塑料有一个整体的理解是必要的,以统一进化、生态和认知方法。为了朝着这个统一的框架前进,使用示踪检测原理及其进阶应用(如生物摄入塑料量可接受阈值检测)是理解和联系塑料摄入背后驱动因素的关键。
进化史强调,物种经常在两种错误之间进行权衡:接受低营养的选择或拒绝高营养的选择。塑料污染可以被视为各种低营养猎物的快速增加,从而干扰了生物体区分正常食物和有害塑料碎片的能力。由于生物体区分感官刺激的能力是有限的,可以预料它们的低营养和高营养猎物之间的食物链会有一些重叠。此外,生物摄入塑料量可接受阈值也可能受到环境的影响,例如在特定时刻的风险感知(例如,捕食或饥饿风险)。
在这种情况下,塑料可以被视为一种广泛传播的劣质食品。一旦遇到,摄入的可能性将取决于生物个体的接受阈值以及塑料和食物链之间的重叠。高度食物链的重叠和/或生物摄入塑料量低接受阈值将增加生物个体接受有害选项的机会。与这两个驱动因素相互作用的是环境中大量的塑料“猎物”随着塑料制品应用的增加,环境中废塑料发出可食用暗示的多样性及被食用机率将不可避免地增加(即材料、尺寸、形状和颜色)。环境中塑料的体量和分布与生物体的觅食习惯交叉决定了塑料参与生物链循环的机率(即塑料可用性),这是推动生物摄入塑料的重要因素。为了支持这种仍有待进一步探索模型,最近的研究记录了塑料碎片丰度与摄入率之间的正比关系。环境中塑料的增加与生物摄入之间的关系可能对滤食动物的影响更严重。
在塑料摄入的情况下,我们提出三个特征与食物链重叠和接受阈值特别相关:(i)猎物与塑料的相似程度(物理和化学),(ii)食物选择性(生物中的饮食通才和饮食专家),和(iii)营养状态(例如,饥饿的风险)。我们建议将这些特征与塑料可用性措施相结合,作为塑料摄入风险评估的基础。
尽管研究结论相对较少,但我们的框架与当前的经验证据是相吻合的。生物中的饮食通才到专家的区别在理解生物衰老行为、营养和食物选择方面起着重要作用。一般来说,某些物种以食用范围狭窄的食物而闻名,并且可能只接受最有利可图的食物(即以摄取广泛的高接受阈值食物),而饮食通才是生物中大量存在的,并且大部分时间接受所有遇到的猎物(包括低接受阈值食物)。在环境中的塑料似乎可用性下,通才觅食者是比专家更有可能摄入塑料的群体,这似乎得到了相关文献的支持。
环境因素也可能引发生物对更广泛食物来源的接受,特别是处于饥饿环境下,例如资源匮乏和饥饿程度。饥饿可导致饥不择食和摄食阈值波动,导致营养较低的食物摄入。在这些情况下随着饥饿风险的增加,摄入塑料的风险可能会增加。
此外,对现有文献的回顾表明,食用塑料的陆地物种中有三分之一是强制性或机会主义的掠食者。塑料与天然食品的相似程度(即食物链重叠)被认为会影响海洋动物对它们的摄取,并且也与淡水陆生物种对塑料的摄取有关。这种基于食物和塑料相似性的普遍看法可能与生物感觉器官的有限辨别能力有关。视觉线索可以影响塑料检测和它们的摄入。环境中的塑料与天然食品具有不同程度的相似性对动物可以说难以区分。还有就是动物的体型大小会影响摄入的塑料尺寸的大小。塑料与食物产生类似的化学特征在塑料摄入中也发挥着作用。塑料发出的误导性化学信息通常与天然食物产生的化学特征相当。因此,塑料理化特性的多样性为其生物食物链重叠提供了可能性。
塑料摄入可以通过一系列不同的机制影响动物,例如营养缺乏、生理破坏和胃肠功能受损,所有这些都会影响健康、生长和生殖繁育,最终可能导致对种群数量的影响。实验室和实地研究报告了对动物个体的致命和慢性生理健康影响,但对种群数量水平的潜在影响才刚刚开始出现。我们生活在一个同时出现多种人为因素影响的世界,需要在这种情况下检查塑料摄入陷阱带来的风险。污染物的慢性影响很难在自然环境中的种群数量上进行估计,但文献中有一些研究。例如,长期暴露于有机氯持久性污染的环境已使世界范围内的秃鹫和虎鲸(Orcinus地区)面临灭绝的风险。接触塑料污染对野生动物构成的一些威胁可能尚未出现,但可以从这些例子中吸取有用的教训。
料陷阱可以解除吗?
统计学和生态进化模拟表明,进化陷阱会导致种群数量下降。因此,弄清楚如何解除这些陷阱很重要。三个过程及其相互作用可能有助于解除进化陷阱:自然选择、学习和人类管理。在第一种情况下,对塑料污染的适应性反应需要出现更先进的感官遗传特征,这些特征可以改善对塑料和食物区分。这可能会发生在跨越不同进化时间尺度的多个谱系上。学习,就像选择一样,可能为种群提供一种机制来应对环境的变化,使他们能够摆脱进化陷阱。然而,学习和传递习得行为的能力因物种而异。为了评估学习逃脱陷阱的可行性,我们考虑了几个因素:(i)动物可能有能力区分塑料和食物,以及(ii)塑料摄入陷阱提供了多种这样做的机率,这增加了通过经验学习的机会。报告摄入塑料导致负面结果的研究通常强调有害物质的慢性作用效果。摄入塑料的行为与其负面结果之间的这种时间上的脱节降低了个体获得对塑料摄入不良回报的反馈的可能性;因此,通过经验学习的过程受到了损害。依赖自然选择和/或学习的挑战凸显了人类干预的必要性。已经提出了两种以人为干预的行动来降低动物陷入进化陷阱的风险:(i)降低低等动物对塑料的吸引力;(ii)减少与陷阱的遭遇率。虽然之前已经提出降低塑料的吸引力,但具第一个方案显然难于实现,只能通过人类减少塑料产量以降与塑料陷阱的遭遇率。
结论与展望
在生命之树的不同分支中,越来越多的有了塑料摄入的报道。许多研究报告了塑料对生物体的有害影响,尽管有关其对种群数量影响的研究仍处于起步阶段。世界生态系统栖息地的退化,加上塑料污染的增加,野生动物种群面临多种威胁。由于完全规避塑料进化陷阱难于实现,缓解工作应重点