Sebuah studi baru dari UC San Diego menemukan bahwa mikroplastik berbahan dasar minyak bumi dapat membantu mendorong pertumbuhan alga berbahaya dengan memusnahkan hewan-hewan kecil yang biasanya mengendalikan pertumbuhan alga. Plastik yang dapat terurai secara hayati yang diuji dalam percobaan yang sama memiliki dampak yang jauh lebih kecil.
Menurut penelitian baru dari Universitas California San Diego, wabah alga beracun yang menyebabkan penutupan pantai, membunuh kehidupan laut, dan mengancam air minum mungkin mendapatkan dorongan tersembunyi dari polusi plastik.
Dalam sebuah eksperimen selama tiga bulan menggunakan kolam uji di luar ruangan, para ilmuwan UC San Diego menemukan bahwa mikroplastik yang terbuat dari poliuretan konvensional berbasis bahan bakar fosil memicu pertumbuhan alga yang berlebihan dengan cepat memusnahkan zooplankton, hewan-hewan kecil yang biasanya memakan alga. Plastik berbasis biologis dan mudah terurai yang diuji berdampingan memiliki efek yang jauh lebih kecil pada organisme-organisme kunci ini dan pada komunitas kolam secara keseluruhan.
Penelitian, diterbitkan dalam jurnal Keberlanjutan Komunikasi, menambahkan sudut pandang baru pada kisah tentang mekarnya alga berbahaya, yang kadang-kadang disebut pasang merah, yang semakin sering muncul dan berlangsung lebih lama di perairan pesisir dan danau di seluruh dunia. Peristiwa ini dapat membentang hingga ribuan mil, seperti pada kejadian mekarnya alga beracun selama sembilan bulan di lepas pantai Australia Selatan baru-baru ini yang menewaskan sejumlah besar hewan laut dan mengganggu perikanan serta pariwisata.
Selama bertahun-tahun, para ilmuwan sebagian besar menyalahkan kelebihan nutrisi dari limpasan pertanian, limbah, dan polusi berbasis darat lainnya sebagai penyebab munculnya wabah ini. Proses yang dipicu oleh nutrisi tersebut sering digambarkan sebagai masalah dari bawah ke atas: nitrogen dan fosfor berlebih mengalir ke sungai, danau, dan lautan, mempercepat pertumbuhan alga. Ketika alga mati dan terurai, mereka menyerap oksigen dari air dan menciptakan zona mati di perairan.
Tim UC San Diego tidak membantah peran tersebut. Namun, hasil penelitian terbaru mereka menunjukkan bahwa polusi plastik dapat memberikan dorongan kedua yang sangat berbeda terhadap kondisi air yang berbahaya.
Penulis senior Jonathan Shurin, seorang profesor di Departemen Ekologi, Perilaku, dan Evolusi UC San Diego, mencatat bahwa para peneliti baru mulai memahami bagaimana banjir plastik ke lingkungan mengubah komunitas makhluk hidup.
“Kita melihat begitu banyak plastik di luar sana, tetapi bagaimana plastik tersebut mengubah populasi alga, bakteri, burung laut, atau ikan? Kita benar-benar tidak tahu,” kata Shurin dalam siaran pers. “Kita tahu bahwa ledakan alga sebagian disebabkan oleh polusi nutrisi, tetapi penelitian ini menunjukkan bahwa beberapa ledakan alga yang kita lihat di seluruh dunia mungkin juga sebagian disebabkan oleh efek plastik pada hewan yang biasanya mengendalikan alga.”
Alih-alih menambah nutrisi, mikroplastik dalam penelitian ini bertindak dari atas ke bawah, dengan membahayakan konsumen di tingkat atas rantai makanan mikroskopis.
Tim peneliti dari Departemen Ekologi, Perilaku dan Evolusi serta Departemen Kimia dan Biokimia UC San Diego, membuat 30 ekosistem kolam eksperimental di tangki luar ruangan. Mereka menambahkan mikroplastik poliuretan berbasis minyak bumi konvensional atau plastik biodegradable yang lebih baru, termasuk material berbasis bio yang dikembangkan di laboratorium UC San Diego dan dikomersialkan oleh perusahaan rintisan kampus, Algenesis. Tangki lainnya berfungsi sebagai kontrol.
Selama lebih dari tiga bulan, mereka melacak bagaimana alga, bakteri, zooplankton, dan anggota komunitas kolam lainnya merespons.
Di dalam tangki berisi plastik berbahan bakar fosil, jumlah zooplankton menurun tajam dan cepat. Tanpa hewan pemakan alga ini, populasi alga melonjak, mengeruhkan air akibat ledakan populasi. Sebaliknya, tangki berisi bioplastik menunjukkan perubahan yang jauh lebih kecil pada zooplankton dan alga.
“Plastik berbahan dasar minyak bumi tampaknya memiliki efek negatif yang kuat terhadap populasi zooplankton,” tambah penulis utama Scott Morton, seorang mahasiswa pascasarjana di Departemen Ekologi, Perilaku, dan Evolusi. “Mereka tampaknya mati atau mengurangi reproduksi mereka dengan sangat cepat. Bioplastik tidak memiliki efek yang sama. Hal itu berdampak pada alga. Di dalam tangki minyak bumi, semakin sedikit zooplankton yang mengonsumsi semua alga itu berarti semakin banyak alga dalam sistem dan itu menyebabkan ledakan alga yang kita lihat.”
Para peneliti juga melihat komunitas bakteri yang berbeda muncul di sekitar berbagai jenis plastik, meskipun mereka belum mengetahui apakah mikroba tersebut secara langsung menguraikan material, memakan organisme lain, atau keduanya.
Dalam makalah mereka, para penulis menulis bahwa “Hasil kami menunjukkan bahwa mikroplastik dapat mengubah keseimbangan kondisi yang mendukung pertumbuhan alga,” dan bahwa “Hasil-hasil ini secara kolektif menggambarkan bahwa mikroplastik, khususnya plastik yang berasal dari minyak bumi, dapat mengganggu struktur dan fungsi komunitas mikroba.”
Temuan ini didasarkan pada sejumlah penelitian yang menunjukkan bahwa mikroplastik — fragmen kecil yang terbentuk saat benda-benda yang lebih besar seperti botol, tas, dan busa pecah — dapat mengubah ekosistem perairan dengan cara yang halus namun penting. Mikroplastik kini telah ditemukan di mana-mana, mulai dari sedimen laut dalam hingga es Arktik, dan bahkan di dalam darah, paru-paru, dan jaringan otak manusia.
Sebagian besar penelitian sebelumnya berfokus pada toksisitas langsung terhadap hewan individu atau pada kerusakan fisik yang disebabkan ketika organisme menelan atau terjerat dalam plastik. Eksperimen UC San Diego menyoroti jenis risiko yang berbeda: bahwa plastik dapat secara diam-diam menggeser keseimbangan seluruh jaring makanan, membuat perairan lebih rentan terhadap pertumbuhan alga berbahaya bahkan jika kadar nutrisi tetap sama.
Penelitian ini juga menawarkan optimisme yang hati-hati tentang alternatif lain. Selama dekade terakhir, penulis bersama Michael Burkart, seorang profesor di Departemen Kimia dan Biokimia, dan kelompoknya telah merancang dan mengkomersialkan plastik berbasis bio yang dimaksudkan untuk terurai di lingkungan alami. Bahan-bahan ini sudah digunakan dalam produk-produk seperti papan selancar, sandal jepit, dan casing ponsel.
“Sangat penting bagi kita untuk memahami bagaimana material baru ini dibandingkan dengan plastik berbasis minyak bumi tradisional ketika dibuang ke lingkungan,” kata Burkart dalam siaran pers. “Meskipun semua benda buatan manusia berdampak pada planet ini, tujuan kami adalah meminimalkan bahaya ekologis dan kesehatan dari material yang kini ada di mana-mana ini.”
Dalam penelitian ini, plastik yang dapat terurai secara hayati masih mengubah komunitas kolam, tetapi jauh lebih sedikit dampaknya dibandingkan plastik berbahan dasar minyak bumi. Hal itu menunjukkan bahwa beralih dari plastik berbahan bakar fosil dapat membantu mengurangi beberapa kerusakan ekologis di danau, sungai, dan perairan pesisir, demikian catatan para penulis.
Tim tersebut kini memperluas pekerjaannya untuk menguji berbagai macam material yang dapat terurai secara hayati, termasuk apa yang mereka sebut sebagai lplastik hidup Diisi dengan spora bakteri. Spora-spora tersebut dirancang untuk aktif dan menguraikan material di akhir masa pakainya, berpotensi mencegah penumpukan fragmen yang berumur panjang sejak awal.
Plastik yang dapat terurai secara hayati bukan berarti izin untuk membuang sampah sembarangan. Setiap material yang diproduksi dan dibuang dalam skala besar akan meninggalkan jejak pada lingkungan. Namun, dengan mengungkapkan bagaimana plastik konvensional dapat mendorong ekosistem perairan menuju pertumbuhan alga beracun, para peneliti berharap dapat memberikan informasi yang lebih baik kepada para pembuat kebijakan, perusahaan, dan konsumen untuk memandu pilihan mereka.
Karena pertumbuhan alga berbahaya terus mengancam pesisir dan pasokan air tawar di seluruh dunia, penelitian ini menggarisbawahi bahwa mengatasi polusi nutrisi saja mungkin tidak cukup. Mengurangi limbah plastik berbasis bahan bakar fosil — dan merancang material yang lebih aman sejak awal — dapat menjadi bagian penting dalam menjaga perairan tetap jernih, kaya oksigen, dan aman bagi satwa liar dan manusia.