遠隔地の湖がマイクロプラスチックの謎を解明する助けになるかもしれない

マイクロプラスチックの脅威は、頭を悩ませる難問だ。汚染物質はどこにでも存在するにもかかわらず、科学はほとんど解明されていない。マイクロプラスチック粒子は、手つかずの山脈の山頂まで吹き飛ばされ、海中では数百フィートもの深さまで渦を巻き、貝類から普通の魚に至るまで、海の生き物を固めてしまう。

しかし、マイクロプラスチックがそれにさらされた動物にどのような影響を与えているかについては、データはほとんどなく、生態系全体にどのような影響を与えているかは全く分かっていません。しかし、カナダにある孤立した小さな湖群が、こうした謎を解明する助けとなるかもしれません。国際持続可能開発研究所（IID）の実験湖沼地域（ELA）は、研究者が湖の中の小さな水たまりを隔離し、ホルモンや難燃剤などの汚染物質（そして今やマイクロプラスチックも）を添加し、生態系の反応を観察できる実験場です。マイクロプラスチック・プログラムはまだ初期段階ですが、この遍在する汚染物質が生態系にどのようなストレスを与えているかを試験するための、他に類を見ないプラットフォームになる可能性があります。

湖の研究は極めて重要です。なぜなら、海は管理された実験に適していないからです。研究者は大量のマイクロプラスチックを海に投棄して、「ほら、魚や藻類、甲殻類に何が起きているんだ？」と言い訳することはできません。確かに、実験室ではマイクロプラスチックに汚染された水に魚を入れ、通常の水で飼育された魚と比較して様子を見ることはできますが、それでは野生生態系の極めて複雑な構造を再現することはできません。

「実験室で動物を飼育するということは、いわば五つ星ホテルにいるようなものです」と、トロント大学の生態学者で、ELAにおけるマイクロプラスチック研究の共同リーダーを務めるチェルシー・ロクマン氏は語る。動物たちは必要な餌をすべて与えられ、自然界で共存する他の生物と共存している。研究者が与えるストレスはマイクロプラスチックだけであるが、自然界ではあらゆるストレス要因が相まって動物たちの生活を台無しにしてしまうのだ。

「つまり、気温、光、食物の豊富さ、獲物をめぐる他の動物との競争、捕食などです」とロクマン氏は言う。「実験室で影響を与えるものが、野外で異なる影響を与える可能性があります。なぜなら、他の要因と競合しているからです。」

しかし、生き生きとした湖の中に管理区域を設けることで、より現実的な環境を作り出すことができます。さらに、ELAシステムに含まれる58の小さな湖は、ほぼ人間の生活がないオンタリオ州北西部に位置しているため、人為的な汚染物質はほとんどないはずです。ただし、風で運ばれてきた可能性のあるマイクロプラスチックは除きます。そこでELAチームは今夏、9つの湖で粒子の背景濃度をサンプリングすることにより、マイクロプラスチックの研究を開始します。

研究者たちは、この情報を基に、ELAでマイクロプラスチックを用いた今後の操作実験に役立てたいと考えている。その実験には、巨大な屋外水槽のような浮遊式のカラーリングが含まれる可能性がある。「水柱に堆積物に向けて開いた非常に大きな袋を置くところを想像してみてください」と、マイクロプラスチック研究の共同リーダーであるレイクヘッド大学の生物学者マイク・レニー氏は語る。このシートは土嚢で底に固定され、岸から伸びる構造物を形成する浮遊式のカラーリングに取り付けられている。「つまり、生態系の中に小さな生態系が生まれるのです」

そして、マイクロプラスチックもそこに入り込むでしょう。研究者たちは、その生態系を海岸線まで拡張し、陸と水の境界まで含めることもできます。例えば、この境界にまたがって生息する両生類が、水系マイクロプラスチックを陸地のさらに上まで運ぶ媒介者として作用する可能性はあるでしょうか？

大きな包括的な目標は、マイクロプラスチックが生物にどのような影響を与え、その影響が生態系を通じてどのように広がるのかを解明することだ。

レニーはこれらの湖で他の物質を使った実験から、結果が驚くべきものになる可能性があることを知っています。「ELAでの実験で一貫して発見したことの一つは、ほとんどの場合、間接的な影響を通じて予期せぬ影響が出るということです」とレニーは言います。「例えば、湖に合成エストロゲンを添加すると、ファットヘッドミノーの多くが性転換し、オスがメスに変化しました。」ファットヘッドミノーにとってはもちろん悪いことです。繁殖できなくなり、結果として個体数が激減したからです。しかし、ミノーを餌として頼りにしていたレイクトラウトにとっても悪いニュースでした。つまり、トラウトはエストロゲンに直接反応していなくても、エストロゲンは間接的にトラウトを危険にさらしていたのです。マイクロプラスチックは、他にも驚くべき波及効果を引き起こすのでしょうか？

ELAでの慎重な実験が必要になりますが、マイクロプラスチックはどこにでもあることは確かです。「研究室で観察したすべての魚にはマイクロプラスチックが付着しており、個々の魚の腸の内容物には100個以上の粒子が含まれていました」とロクマン氏は言います。「それが生物にどのような影響を与えているかを理解することは間違いなく重要です。」そして、潜在的に危険な状態にある生物が、まるでゾンビウイルスが個体群を蝕むように、周囲の生物にどのような危害を加えているのかについても考えなければなりません。

ウイルスといえば、マイクロプラスチック粒子は病原体を運び、環境中で病気の媒介物として作用している可能性があります。そして、マイクロプラスチックがもたらす害は粒子自体にとどまらない可能性があります。研究者たちは実験室で、マイクロプラスチックから浸出する化学物質が海洋の酸素生成細菌に悪影響を及ぼしている可能性があることを発見しました。

ここで重要なのは「研究室で」という言葉です。こうした研究は、マイクロプラスチックがもたらす多くの潜在的な脅威の一つを解明するための不可欠な第一歩です。しかし、海洋そのものを研究しなければ、これらの化学物質が浸出液として知られているにもかかわらず、それが問題であると断言することはできません。マイクロプラスチックの悪影響を示すデータは、自然界ではなく研究室から得られたものです。自然界では、研究者は通常、粒子の量を定量化することしかできません。

ELAの素晴らしさは、この二つの世界を結びつけている点にあります。「世界でも数少ない、まさにそのような研究ができる場所の一つです」と、ミシガン大学でプラスチックを研究する環境毒物学者アレン・バートン氏は言います。「まさに理想的な屋外実験室です。このようなシステムがもっと普及していないのは残念です。」

マイクロプラスチックの脅威は蔓延しており、その原因は依然として謎に包まれています。しかし、これらの孤立した湖の一部を実験的に汚染することで、将来、より広範囲にわたる損失を防ぐことができるかもしれません。

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