میکروپلاستیک امروز تقریباً به تمام بخشهای کشاورزی مدرن رسیده است. این ذرات در خاک، آب، و مواد گیاهی پخش میشوند. سپس بدون آنکه متوجه شویم وارد خوراک دام میگردند. گاوها هنگام خوردن یونجه، جو، یا سیلو این ذرات را میبلعند.
پس از ورود به شکمبه، میکروپلاستیک با یکی از پیچیدهترین سیستمهای میکروبی موجود در طبیعت روبهرو میشود. پژوهشی بینالمللی نشان میدهد که این سیستم میکروبی چگونه به حضور پلاستیک در محیط شکمبه واکنش نشان میدهد.
چگونه میکروپلاستیک وارد خوراک گاو میشود
دانشمندان اثر پلاستیکهای رایج کشاورزی را در مایع شکمبه بررسی کردند. آنها با انواع PLA، PHB، HDPE، PVC، و PP کار کردند.
این پلاستیکها معمولاً از طریق روکش سیلو، فاضلاب صنعتی، بستهبندی، یا ذرات سایش تایر وارد مزارع میشوند. اندازه ذرات آنها به گونهای است که میتواند از خاک عبور کند و وارد گیاه یا خوراک شود.
«پژوهش ما نخستین گام برای شناخت پیامدهای زیستی تماس دامها با میکروپلاستیک است.»
دانیل بروگر – دانشگاه زوریخ
تحقیقات پیشین ثابت کرده است که میکروپلاستیکها در مقیاس وسیع وارد خاک میشوند و سپس به مواد خوراکی راه پیدا میکنند. گاوها ممکن است خاک آلوده را همراه خوراک ingest کنند. همچنین فرآیند انتقال خوراک میتواند پلاستیک را وارد مواد غذایی کند.
به همین دلیل نشخوارکنندگان مدل مناسبی برای ردیابی حرکت پلاستیک در سیستمهای کشاورزی به شمار میروند. میکروبهای شکمبه نزدیک به دوسوم خوراک دام را تجزیه میکنند. بنابراین شکمبه نخستین محل مهمی است که در آن پلاستیک با میکروبهای زنده برخورد میکند.
برخورد میکروپلاستیک با میکروبهای شکمبه
پژوهشگران از یک سیستم تخمیر کنترلشده استفاده کردند تا مایع شکمبه را با یونجه یا جو همراه میکروپلاستیک در اندازهها و دوزهای مختلف آزمایش کنند. آنها خروجی گاز، pH، کاهش ماده خشک، اسیدهای چرب فرار، و تغییرات پروتئینهای میکروبی را اندازهگیری کردند.
میکروپلاستیک در تمام شرایط باعث کاهش تولید گاز شد. این افت بدون توجه به نوع، اندازه، یا مقدار پلاستیک مشاهده شد. واکنش یونجه و جو متفاوت بود اما الگوی کلی ثابت ماند. pH تغییر چندانی نکرد و این موضوع نشان داد که کاهش تولید گاز ناشی از تغییرات متابولیکی بوده است نه اسیدی شدن محیط.
تجزیه ماده خشک افزایش یافت. این یافته نشان میدهد که میکروبهای شکمبه نه تنها خوراک، بلکه خود ذرات پلاستیک را نیز تحت تأثیر قرار میدهند. برخی ذرات احتمالاً جرم از دست دادهاند یا به قطعات کوچکتر تبدیل شدهاند.
دانشمندان معتقدند اصطکاک مکانیکی خوراک همراه فعالیت آنزیمی میکروبها ممکن است به تخریب سطح پلاستیک کمک کند. پلاستیکهایی مانند PLA و PHB پیوند قویتری با این تغییرات نشان دادند.
واکنش میکروبی به حضور میکروپلاستیک
در آزمایشهایی که با جو انجام شد، واکنش میکروبی شدیدتر بود. در این نمونهها، میکروپلاستیک باعث کاهش پروتئینهای مرتبط با متابولیسم کربوهیدرات و اسیدهای آمینه شد.
همزمان پروتئینهای مرتبط با پاسخهای استرسی و فرایندهای ترمیم افزایش یافت. این الگو نشاندهنده میکروبیوم تحت فشار است که تلاش میکند خود را محافظت کند.
تحلیلهای طبقهبندی نیز این روند را تأیید کرد. جمعیت باکتروئیدتها کاهش یافت، در حالی که فیرمیکوتها و برخی پروتئوباکتریها افزایش پیدا کردند. چنین تغییراتی معمولاً نشانه دیسبیوز هستند.
یافتههایی مشابه در مطالعات مربوط به خاک، ماهی، ماکیان، و جوندگان دیده شده است. این تغییرات معمولاً شامل استرس اکسیداتیو، کاهش فعالیت آنزیمی، و ضعف در هضم خوراک هستند.
میکروپلاستیک، میکروبهای شکمبه، و تجزیه خوراک
این مطالعه تأیید میکند که میکروبهای شکمبه واکنشی قوی به حضور پلاستیک نشان میدهند. ذرات کوچکتر تأثیر بیشتری داشتند، چون سطح تماس آنها بزرگتر است و تعامل نزدیکتری با میکروبها برقرار میکنند.
این موضوع برهمکنشهای فیزیکی و بیوشیمیایی را آسانتر کرد و احتمالاً سبب افزایش خردشدگی پلاستیک گردید.
«برای نخستین بار نشان دادیم که میکروپلاستیک صرفاً از دستگاه گوارش دام عبور نمیکند، بلکه با میکروبیوم تعامل دارد، فرایندهای تخمیر را تغییر میدهد، و تا حدی تجزیه میشود.»
جانا زیفرت – دانشگاه هوهنهایم
خطر میکروپلاستیک برای ایمنی گوشت و شیر
میکروپلاستیک ممکن است فراتر از شکمبه حرکت کند. ذرات کوچکتر از 100 میکرون میتوانند از سدهای روده عبور کنند و پس از ورود به بافتها تجمع یابند.
این موضوع نگرانیهایی درباره ایمنی غذایی ایجاد میکند، چون احتمال دارد گوشت و شیر حاوی قطعات ریز پلاستیک یا محصولات تجزیه شده آنها باشند.
میکروبیوم تحت استرس همچنین میتواند بازده خوراک را کاهش دهد. این مسئله عملکرد دام را تضعیف میکند و هزینه تولید را بالا میبرد.
در دامهای جوان یا تحت فشار، احتمال عبور ذرات پلاستیک به بافتها بیشتر است. این امر خطر انتقال پلاستیک در کل زنجیره غذایی را افزایش میدهد.
«آلودگی پلاستیک فقط مشکلی محیطزیستی در طبیعت نیست. این موضوع پیامدهای بیولوژیک مستقیم برای دامها و انسانها از طریق زنجیره غذایی دارد.»
کورت تسولفرانک – دانشگاه فنی مونیخ
چگونه میتوان ورود پلاستیک به مزارع را کاهش داد
پژوهشگران خواستار کنترل بهتر مصرف پلاستیک در کشاورزی هستند. روکش سیلو، بستهبندی، و استفاده از لجن صنعتی همگی منبع ورود میکروپلاستیک به خاک محسوب میشوند. محدود کردن این ورودیها میتواند از دام و مصرفکنندگان محافظت کند.
این مطالعه شواهد تازهای برای تنظیمگران و دامپزشکان فراهم میکند. میکروپلاستیک فعالیت میکروبی را تغییر میدهد و احتمالاً در طول گوارش کوچکتر میشود. بنابراین این تعاملها باید در تعیین حد مجاز آلودگی خوراک در نظر گرفته شوند.
به گفته پژوهشگران، این یافتهها میتواند در مطالعات آینده درباره گونههای غیرنشخوارکننده مانند خوک نیز مفید باشد، هرچند این موضوع هنوز نیازمند بررسی مستقیم است.
نکاتی که هنوز ناشناخته ماندهاند
دانشمندان باید تأیید کنند که ذرات پلاستیک چقدر در بدن دام حرکت میکنند، چه مقدار در بافتها تجمع مییابد، و آیا نانوپلاستیک در روند گوارش تشکیل میشود یا خیر.
سنجش دقیقتر گازها نیز ضروری است تا مشخص شود که تجزیه پلاستیک چگونه بر تخمیر خوراک تأثیر میگذارد. با این حال پیام اصلی روشن است.
میکروپلاستیک در بدن دام منفعل نیست. بلکه استرس ایجاد میکند، جوامع میکروبی را تغییر میدهد، و احتمالاً ایمنی زنجیره غذایی را دگرگون میکند.
نتایج این پژوهش در نشریه Journal of Hazardous Materials منتشر شده است.
