Au cours de la dernière décennie, les scientifiques ont découvert de minuscules morceaux de plastique dans de nombreuses eaux océaniques, et même dans la boue des grands fonds. Cependant, ils savent très peu de choses sur la façon dont les microplastiques sont transportés dans l'océan. Un nouvel article des chercheurs de MBARI dans la revue Avancées scientifiques montre que les animaux filtreurs appelés larves géants peuvent collecter et consommer des particules microplastiques dans les profondeurs marines. Les particules s'accumulent dans les filtres de rejet des larves et passent dans les boulettes fécales des animaux, qui s'enfoncent rapidement dans l'océan, potentiellement transporter des microplastiques jusqu'aux grands fonds marins.

Malgré leur nom, les larves géantes mesurent moins de 10 centimètres (quatre pouces) de long, et ressemblent un peu à des têtards. Ils vivent loin sous la surface de l'océan, capturant les aliments dans des filtres à mucus collants qui peuvent mesurer plus d'un mètre (trois pieds) de diamètre. Ces filtres (qu'on appelle "maisons" car les larves y vivent) piègent de minuscules particules de débris à la dérive, qui sont ensuite mangés par les larves. Lorsque la maison d'un larvacé est obstruée par des débris, l'animal abandonne la structure et il s'enfonce vers le fond marin.

Début 2016, l'ingénieur principal de MBARI, Kakani Katija, planifiait une expérience utilisant le système DeepPIV pour déterminer à quelle vitesse les larves géantes pouvaient filtrer l'eau de mer, et quelle taille de particules ils pourraient capturer dans leurs filtres. D'autres chercheurs ont tenté de répondre à ces questions en laboratoire en plaçant de minuscules billes de plastique dans des réservoirs contenant des larves plus petites. Parce que les maisons de larves géantes sont trop grandes pour être étudiées en laboratoire, Katija a décidé de réaliser des expériences similaires en haute mer, à l'aide des véhicules télécommandés de MBARI.

Lorsque Katija a discuté de cette expérience avec la boursière postdoctorale Anela Choy, ils ont réalisé que de telles expériences d'alimentation in situ utilisant des billes de plastique pourraient également faire la lumière sur le sort des microplastiques dans les grands fonds.

En juin 2016, les chercheurs ont équipé le véhicule télécommandé (ROV) Doc Ricketts de MBARI d'un conteneur d'eau de mer et de sphères en plastique à code couleur de différentes tailles, d'un centième à deux tiers de millimètre de diamètre. Après avoir envoyé le ROV dans le Monterey Canyon, l'équipe a libéré de petites quantités de billes de microplastique près des filtres d'alimentation de larves géantes individuelles, puis a tiré le ROV en arrière pour regarder ce qui s'est passé.

Chez au moins 11 des 25 larves testées, les billes ont été piégées par le filtre interne à texture fine des larves. Dans six de ces cas, les chercheurs ont observé une larve en train d'ingérer les billes, qui étaient visibles à l'intérieur du corps transparent de l'animal.

Les chercheurs ont utilisé le ROV pour capturer les six larves avec des billes de plastique dans leurs entrailles et les ont amenés dans un laboratoire à bord du navire de recherche Western Flyer. Ils ont gardé les animaux dans le laboratoire pendant 12 heures. À ce moment-là, toutes les billes de plastique avaient traversé les entrailles des larves et se sont retrouvées dans leurs boulettes fécales.

Après avoir enregistré le nombre et la taille des billes incrustées dans les boulettes fécales, les chercheurs ont été surpris de découvrir que les larves avaient collecté et consommé des particules de toutes tailles utilisées dans les expériences. Ils s'attendaient à ce que les larves ne consomment que les plus petites particules.

L'équipe de recherche a ensuite mesuré à quelle vitesse les boulettes fécales de larves géantes couleraient. On estime que les boulettes fécales coulent à environ 300 mètres (environ 1, 000 pieds) par jour. Des études antérieures ont montré que les maisons de larves rejetées peuvent couler aussi rapidement que 800 mètres (2, 600 pieds) par jour. Ces résultats suggèrent que les maisons larvaires et les boulettes fécales pourraient rapidement transporter les microplastiques des eaux proches de la surface vers le fond marin profond.

Des études en laboratoire ont montré que d'autres animaux filtreurs courants, comme les salpes, peut également ingérer des microplastiques. Katija et Choy et leurs coauteurs mènent actuellement des expériences de ROV pour savoir si ces animaux se comportent de la même manière dans leur environnement naturel. Choy et Bruce Robison, scientifique principal de MBARI, s'intéressent particulièrement à la façon dont les microplastiques peuvent être transférés d'un animal à un autre via les réseaux trophiques des grands fonds.

Dans des expériences précédentes utilisant le système DeepPIV, Katija a montré que les larves géantes peuvent filtrer l'eau de mer plus rapidement que tout autre animal dérivant en haute mer. Cette trouvaille, avec les recherches récentes, suggère que les larves ont le potentiel d'être importantes, consommateurs involontaires de microplastiques dans l'océan. Parce que de nombreux autres animaux des grands fonds mangent des larves, leurs boulettes fécales, ou leurs maisons abandonnées, tous les microplastiques collectés par les larves seraient incorporés dans les réseaux trophiques pélagiques.

De la même manière, les microplastiques qui atteignent les grands fonds marins ne disparaissent pas simplement. Beaucoup sont susceptibles d'être ingérés par des animaux des grands fonds marins qui dépendent des larves abandonnées comme source importante de nourriture.

Katija s'empresse de souligner que l'étude récemment publiée n'est qu'une première étape, et de nombreuses questions fondamentales sur les microplastiques dans l'océan restent sans réponse. "Il y a beaucoup de travail en cours pour étudier le plastique dans les entrailles des oiseaux de mer et des poissons, " Katija a dit, "Mais personne n'a vraiment regardé les plastiques dans les eaux plus profondes. Nous travaillons actuellement sur des expériences pour étudier les concentrations de microplastiques à différentes profondeurs dans l'océan, à l'aide d'échantillons d'eau et peut-être même de maisons de larves rejetées."

L'équipe MBARI collabore également activement avec le Monterey Bay Aquarium pour communiquer les impacts sociétaux et écosystémiques de la pollution plastique à grande échelle dans l'océan. Comme Choy l'a dit, "L'Aquarium est profondément engagé dans la conservation des écosystèmes océaniques, et possède une vaste expérience de travail pour influencer les politiques avec la science. En combinant cette expertise avec les connaissances et l'expérience de MBARI avec les écosystèmes pélagiques profonds, nous travaillons à comprendre le transport et le cycle des plastiques à travers les réseaux trophiques océaniques, et ce que cela pourrait signifier pour les humains."