Загрязнение пластиком является общепризнанной угрозой здоровью человека и окружающей среде. Период его разложения составляет в зависимости от вида и состава от нескольких десятков до 1000 лет. Массовое накопление пластика в окружающей среде определяет необходимость разработки технологий эффективной и экологически безопасной утилизации пластиковых отходов. Одним из направлений достижения этой цели считается биоразложение пластика с помощью живых организмов, в том числе и насекомых. Способность к деградации различных пластмасс в процессе питания насекомых продемонстрирована у нескольких видов, в том числе: Tenebrio molitor (Palmer et al., 2022), T. obscurus (Peng et al., 2019;), Zophobas atratus (Peng et al., 2020; Yang et al., 2020), Uloma sp. (Kundungal et al., 2021), Plodia interpunctella (Yang et al., 2014), Achroia grisella (Kundungalet al., 2019), Galleria mellonella (Kong et al., 2019; Lou et al., 2020; Peydaei et al., 2021) и некоторых других. Установлено, например, что частицы полистирола (ПС) удерживаются в кишечнике T. molitor в течение 15-20 ч, и за это время почти 50% потребленного пластика минерализуется до CO2, а остаток выделяется в окружающую среду с экскрементами в виде микрочастиц (Brandon et al., 2021).
Полистирол – это синтетический гидрофобный полимер с высокой молекулярной массой. ПС широко используется в качестве одноразовой посуды, стаканчиков, упаковки, изоляционных материалов и пр. Его структурная стабильность и сложность разрушения приводят к обилию пластиковых отходов в окружающей среде. Поэтому способность насекомых частично утилизировать полистирол открывает новые возможности решения этой проблемы.
В лаборатории инновационных технологий Института проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова РАН (ИПЭЭ РАН) ведутся активные работы по исследованию насекомых – деструкторов полистирола и механизмов его разложения. В ходе эксперимента авторами публикации было показано, что личинки жука-чернотелки Ulomoides dermestoides (Chevrolat, 1878) (Coleoptera: Tenebrionidae) способны осуществлять деструкцию вспененного полистирола (ВПС) в процессе своей пищевой активности.
Степень деструкции различалась для ВПС разного размера. Для пластиков 6×6, 3×3, 1.5×1.5 см показатель убыли массы составил 44.94±1.11, 51.34±2.54, 68.3±3.16%, соответственно. Наблюдалась отрицательная корреляционная взаимосвязь размера ВПС и показателя их конверсии. Скорость деградации пластика зависела также от возрастной стадии развития личинок. Достоверное уменьшение массы ВПС отмечено только после 4-х недель эксперимента, когда личинки достигали 5-го возраста.
Использование полистирола личинки U. dermestoides связано с доступностью поверхности пластика для ротового аппарата личинок. Регистрируемые повреждения ПС соотносятся с размерами грызущего аппарата личинок U. dermestoides.
По завершении процесса деструкции непереваренные частицы ВПС, соответствующие размерному классу микропластиков, выводятся из организма в составе экскрементов. ВПС не оказывал токсического эффекта на выживаемость личинок.
Исследование выполнено в рамках гранта Российского научного фонда (проект № 25-24-00273) и по теме Госзадания 9. Научные основы экологической безопасности № 1022061500259-1-1.6.19. В работе использовано оборудование ЦКП “Инструментальные методы в экологии” при ИПЭЭ РАН.