Німецькі екологи продемонстрували, що павутину можна використовувати як індикатор концентрації мікропластику в повітрі. Справа в тому, що полімерні частинки регулярно прилипають до спритних мереж павуків, причому їх кількість і склад залежать від антропогенних факторів, таких як інтенсивність дорожнього руху. Результати дослідження опубліковані в статті для журналу.
Вчені давно замислюються про те, як застосувати незвичайні властивості павутини з користю для людства. Однак поки одяг, бронежилети, медичні пов'язки і композити з цього міцного, але еластичного матеріалу рідко доходять до масового виробництва. Багато в чому це пов'язано з тим, що павуків, на відміну від, наприклад, шовкопрядів, важко розводити. Між тим, екологи вже близько тридцяти років успішно використовують павутину в якості індикатора стану навколишнього середовища. Справа в тому, що до спритних мереж павуків у великій кількості прилипає антропогенний пил. Зібравши і проаналізувавши павутину, можна зробити висновки про концентрацію в повітрі алюмінію, марганцю, свинцю, миш'яку, міді та ферромагнітних частинок.
Команда дослідників під керівництвом Барбари Шольц-Беттхер (Barbara M. Scholz-Böttcher) з Ольденбурзького університету імені Карла фон Осецького припустила, що павутина також може стати індикатором концентрації в повітрі мікропластику - всюдисущих і потенційно небезпечних для здоров'я полімерних частинок розміром менше п'яти міліметрів, наприклад, фрагментів зшивих. Щоб перевірити цю ідею, автори зібрали зразки павучих мереж з-під дахів кількох критих автобусних зупинках в Ольденбурзі. Дослідники вибрали зупинки вздовж трьох трансект з різною інтенсивністю руху: уздовж виїзду з міського центру, уздовж виїзду з міста і в житловому районі.
Шольц-Беттхер з колегами обробили зразки розчинником, щоб очистити їх від білків павутини, а потім відфільтрували за допомогою скловолокна. Оглянувши фільтри в бінокулярний мікроскоп, дослідники побачили на більшості з них прозорі текстильні волокна і чорні частинки зношених шин і сажі. Потім зразки досліджували за допомогою піролітичної газової хроматомас-спектрометрії. В результаті авторам вдалося виявити присутність слідів мікропластику на кожній дослідженій ловчій мережі. Маса частинок коливалася від 11,4 мікрограма до 107,9 мікрограма на міліграм павутини (в середньому - 43,9 мікрограма на міліграм). В одному випадку маса мікропластику склала 11 відсотків від загальної маси спритної мережі.
Основними видами мікропластику в зразках виявилися частинки поліетилентерефталату, полівінілхлориду і поліметилентерефталату. Вони становили 89 відсотків від усіх частинок. Крім того, в більшості спритних мереж були виявлені сліди фрагментів поліетилену. У багатьох зразках також вдалося виявити невеликі кількості поліпропіленових, полістирольних, поліметилметакрилатних і полікарбонатних частинок. Автори вважають, що основним джерелом поліетилентерефталату в повітрі були частинки різних синтетичних тканин, а полівінілхлориду - дорожня розмітка.
Частка фрагментів зношених шин по відношенню до всіх частинок мікропластику коливалася від п'яти до майже вісімдесяти відсотків залежно від зразка. При цьому частинок з шин легкових автомобілів завжди було більше, ніж частинок з шин вантажівок і автобусів. Загалом кількість фрагментів шин у павутині залежала від інтенсивності трафіку.
За словами авторів, отримані ними дані добре поєднуються з попередніми оцінками концентрації частинок мікропластику в повітрі. Це стосується, наприклад, кількості фрагментів шин і поліетилентерефталату.
На наступному етапі дослідження Шольц-Беттхер і її колеги порівняли кількість мікропластику, налиплого на ловчі мережі павуків, в районах з різною інтенсивністю трафіку. Для цього вони зіставили зразки, зібрані в березні 2020 року на двох трансектах. Одна розташована вздовж жвавого виїзду з центру міста, по якому в день проїжджає в середньому 9400 машин, вантажівок і автобусів, а друга - в житловому районі. На першій павутину збирали на трьох зупинках, а на другій - на чотирьох.
Аналіз показав, що вздовж виїзду з центру міста 44-67 відсотків мікропластику на павутині складають фрагменти шин легкових автомобілів. Максимальна частка цього виду частинок була відзначена на зупинці поруч з головним міським шосе. У житловому районі, де інтенсивність руху була низькою, частка частинок шин і полівінілхориду від дорожньої розмітки поступово скорочувалася в міру видалення від виїзду з центру міста. Таким чином, склад мікрочастинок на спритній мережі павука безпосередньо залежить від антропогенних факторів в районі, де він її побудував.
На п'яти зупинках, розташованому вздовж виїзду за межі міста, збір павутини проводився тричі: у березні, квітні та червні 2020 року. Три з них знаходилися поруч з великим торговим центром, а дві - вже в передмісті. Оскільки в березні-квітні 2020 року в Німеччині діяв жорсткий карантин через пандемію коронавірусу, у дослідників з'явилася можливість оцінити вплив людської активності на концентрацію мікропластику в повітрі.
Незважаючи на антиковидні обмеження, в період дослідження в торговий центр продовжували регулярно завозити продукти. Не дивно, що кількість фрагментів шин від вантажівок у павутині залишалася приблизно однаковою з березня по червень (7,4-8,4 мікрограма на міліграм). При цьому фрагментів шин від легкових автомобілів до червня стало трохи менше, а кількість поліетилентерефталату скоротилася значно, можливо, через більш теплу погоду (через яку люди стали носити менше одягу). У передмісті до павутини загалом прилипало менше мікропластику. При цьому до червня в павучі мережі стало потрапляти набагато більше поліетилентерефталату. Ймовірно, це пов'язано із закінченням карантину, через що люди почали частіше користуватися зупинкою і залишати більше мікропластику з одягу та інших предметів.
Результати дослідження підтверджують, що павутина, розташована високо над землею, може стати відмінним індикатором, що дозволяє оцінювати концентрацію мікропластику в повітрі в різних точках і в різний час. На відміну від існуючих методик, збір та аналіз павучих мереж простий і не потребує значних зусиль. Використовуючи цей підхід, можна значно ефективніше відстежувати забруднення повітря в містах.
Раніше ми розповідали, як італійські вчені виявили, що павуки можуть вплітати в павутину графенові чешуйки і нанотрубки. Це підвищує міцність спритних мереж.