研究对象是南极大陆唯一的本地昆虫——南极蠓（Belgica antarctica），这一不叮咬人的小型昆虫成虫大小仅相当于一粒米，其幼虫栖息在南极半岛潮湿的苔藓和藻类斑块中，每平方米密度最高可达约四万只，通过取食腐烂植物在土壤养分循环中发挥重要作用。 领衔作者杰克·德夫林在肯塔基大学攻读博士期间于2020年启动相关工作，灵感来自一部关于塑料污染的纪录片，“既然塑料已经无处不在，那么像南极这样罕见的地区是否也难以幸免？”他在接受采访时表示。
德夫林形容南极蠓是典型的“多重极端环境生物”，能够同时承受严寒、干燥、高盐度、剧烈温差和强紫外线等多重压力，研究团队希望借此回答一个关键问题：这种“强韧体质”究竟能否抵御从未遭遇过的微塑料压力，还是反而会暴露新的脆弱性。 尽管南极长期被视为“人类未触及的荒野”，此前研究已在南极降雪和周边海水中发现塑料颗粒，其浓度虽低于世界大部分地区，但海流、大气长距离输送以及科研站和航运活动仍在不断将塑料输入这一极地生态系统。
在实验室暴露试验中，研究团队将南极蠓幼虫置于不同浓度的微塑料环境中，结果显示即便在最高浓度下，幼虫存活率并未下降，其基础代谢水平也未出现显著改变，表面上似乎仍能“照常运转”。 然而对个体进行精细分析后，科研人员发现了隐性的代价：暴露于高水平微塑料的幼虫脂肪储备有所减少，而碳水化合物和蛋白质水平基本保持不变，提示能量平衡已经发生微妙改变。
研究团队认为，南极寒冷环境下昆虫取食速率较慢，加之天然土壤基质复杂多样，可能在一定程度上限制了幼虫摄入塑料的量，但本次试验受制于南极现场科研的后勤条件，仅持续10天，难以完全反映其在自然界中长达约两年的幼虫期累积效应，未来仍需开展更长期、涵盖多重压力源的综合实验。 在此基础上，科研人员转向一个更基础却更关键的问题：南极野外环境中的南极蠓幼虫是否已经开始摄入微塑料。
2023年，研究团队搭乘科考船沿西南极半岛航线采样，在13座岛屿的20个站位采集南极蠓幼虫，并立即保存以阻止继续取食。 随后，德夫林与意大利摩德纳和雷焦艾米利亚大学的微塑料专家伊莉萨·贝尔加米以及位于意大利的同步辐射成像专家焦万尼·比拉尔达合作，对这些长度仅约5毫米的幼虫进行解剖，并利用能够识别最小直径约4微米颗粒化学“指纹”的成像系统分析肠道内容物。
在对来自各采样点的40只幼虫逐一检视后，团队仅检出两枚微塑料碎片，这一数量看似微不足道，却被研究者视为重要“预警信号”。 德夫林指出，结果说明当前南极土壤生物群落尚未遭遇“海量”塑料冲击，但微塑料已经明确进入这一系统，而一旦达到更高水平，就足以扰动昆虫的能量平衡。
由于南极蠓在陆地食物网中缺乏已知的天敌，其体内摄入的塑料目前并不会在陆地生态系统中形成显著的向上放大效应。 研究人员更担忧的是，在全球变暖和环境干燥的双重压力持续加剧背景下，这种寿命较长、发育周期约两年的幼虫如果长期持续摄入微塑料，会否在生长、生殖乃至种群稳定性层面出现滞后性影响。
对德夫林而言，这项研究更清晰地展示了人类污染蔓延的广度和深度，他坦言，最初之所以开展这一课题，正是因为一度以为“南极或许是少数还能幸免微塑料问题的地方”。 然而，当他在几乎没有树木、植被极其稀少的极地环境中，与这种顽强生存的小昆虫打交道，却仍然在其肠道中找到塑料残片，这一事实让问题的普遍性变得更加直观和令人警醒。
未来，研究团队计划继续追踪南极土壤中微塑料含量的变化趋势，并在南极蠓及其它土壤生物上开展更长期、多压力源叠加条件下的实验，以评估微塑料与气候变化等环境因子综合作用的后果。 在研究者看来，相对简化的南极生态系统为开展精确问题设定和机制解析提供了独特“天然实验室”，倘若能够及早关注并解读这些信号，或许能为全球其他地区的环境管理提供可资借鉴的经验和教训。
编译自/ScitechDaily