Digestion and maternal/paternal transfer of microplastic contaminants in Atlantic cod (Gadus morhua) food web.

Mikroplast er små plastpartikler fra utslipp eller et resultat av nedbryting av mindre plastbiter i naturen. Forurensing i havet domineres i dag av plastrelaterte produkter. I tillegg til at plast kan inneholde giftige tilsetningsstoffer, har mikroplast en stor overflate til volum ratio som potensielt kan akkumulere miljøgifter. I PlastiCod prosjektet utplasserte Miljøstiftelsen Bellona, Skjærgårdstjenesten og lokale samarbeidspartnere høsten 2016 nettingposer med mikroplast (diameter 0,3-0,6 mm) og plastark som kontrollsorbenter på 9 steder langs kysten av Norge. Det ble brukt naiv/jomfruelig/ny mikroplast for å hindre at plasten hadde tatt opp miljøgifter tidligere. Etter ca 4 måneder i sjøen (113-128 dager) ble mikroplast og plastark tatt opp og sendt til Universitetet i Århus for analyse av miljøgifter. Analyser av polyklorerte bifenyler (PCB) og bromerte flammehemmere (pentabromdifenyleter, PBDE) viste lave konsentrasjoner av disse fra mikroplastprøvene, men høyere enn i den rene mikroplasten og med variasjon langs kysten av Norge. Videre i prosjektet ble påvirkning av mikroplast i dietten til oppdrettet stamfisktorsk studert da inntak av plastpartikler har vist seg å påvirke organismer i det marine miljøet. Mikroplast fra sorpsjonsstudie ble da blandet i ekstrudert fôrpellet til oppdrettet stamfisk-torsk ved Nofima. Bidraget av sorbert PCBer og PBDEer i mikroplasten var lite i forhold til det som finnes allerede i de marine ingrediensene brukt i fôret til stamfisken. Påvirkning av mikroplast i fôret ble studert i oppdrettet stamfisktorsk gjennom modningsprosessen av egg og melke fra juni 2017 til gyting våren 2018. Vi kan ikke konkludere med at mikroplasten i dette forsøket påvirket fiskens utvikling av egg og melke, eller hadde påvirkning på fiskens fysiologi og anatomi. Torskelarver fra denne stamfisken ble også studert videre for eventuell maternal effekt av mikroplastforurensing. Fôringsstudie med disse larvene viste som forventet ut fra oppdaterte resultat fra stamfiskforsøket ingen effekt av foreldretilhørighet. I fôringsstudiet ble PCB og PBDE forurenset mikroplast gitt til rotatorier, zooplankton som torskelarvene spiser i intensivt oppdrett. Vi observerte at miljøgiftene fra mikroplast ble overført via rotatoriene og ble akkumulert i torsklarvene over tid, men ikke entydige effekter på vekst og overlevelse. Universitetet i Bergen har i prosjektet studert opptaket av PCB forurenset mikroplast i larver, både ved sondefôring av et måltid til torskelarver, og i karforsøk ved å studere effekten av fôring av 1% mikroplast med og uten PCB forurensing i forsøk høsten 2020. Universitet i Wageningen har publisert en modell som viser effekten av miljøgifter og mikroplast i torskens næringskjede, og vil bruke resultatene fra Plasticod prosjektet til å videreutvikle denne modellen.

The PlastiCod project have given the partners at Nofima and University of Bergen an opportunity to explore a new field of research that has extended our knowledge and increased our interest for the topic. University of Aarhus and Wageningen University has been key partners with its competence in toxicology and environmental ecology, while the Bellona Foundation was a key partner in the sorption study along the coast of Norway. Our main finding have been that contribution of environmental contaminants to microplastics are low in Norwegian waters, and that high-fat food sources contributes with more contaminants compared to microplastics. There are indications that microplastic can lower the contamination burden of food in the fish gut, but at the same time ingestion of microplastic take space from nutrients that can affect amount energy utilized per meal. Pollution hot spots could occur and affect local cod larvae food webs, actions to stop further pollution are of high importance.

Microplastic particles are formed from plastic litter, the most abundant pollutant of the oceans. In addition to contain harmful plastic additives, microplastics have a high surface area to volume ratio and a large potential to accumulate organic toxins. The project PlastiCod has studied the contaminant accumulation on microplastics in the sea and the subsequent effect on Atlantic cod (Gadus morhua). For the field studies, industry polyethylene (PE) was sieved to a particle size of 0.3-0.6 mm, filled in permeable bags and placed in the sea at 9 locations along the coast of Norway by the Bellona Foundation. Plastic sheets were deployed alongside the PE for comparison purposes. The samples were retrieved after about four months and analyzed for polychlorinated biphenyls (PCBs), polybrominated diphenyl ethers (PBDEs), hexabromocyclododecane (HBCD), chlordanerelated pesticides and toxaphene by University of Aarhus. The contaminant concentrations in the PE were generally low. Amongst the PBDEs, for example, only BDE-47 and BDE-99 were widely detectable, and a generally higher concentration for PCBs. There were observed geographical differences, but also indication of local phenomena within a location. Natural contaminated microplastics from one of the locations were used in extruded feeds to farmed broodstock cod at Nofima, as ingested microplastics have shown to give physiological harm to the marine life. However, the low concentration of PBDEs and PCBs sorbed to the microplastics had a low contribution compared to content in the marine ingredients used in the feeds for adult fish. The effect of microplastics ingestion in farmed broodstock fish were studies through sexual maturation autumn 2017 to spawning spring 2018. Maternal effect to next generation are so far not obeserved. Thus, feeding study with PCB and PBDE spiked microplastics showed accumulation of microplastic pollutants in the larvae irrespectively of parental relation. The accumulation of pollutants from microplastics appears not to affect morphometric measures of the larvae, but further studies will be conducted to elicidate potential harmfull effects of these microplastic pollutants. University of Wageningen have published a generic theoretical model that simulates the transfer of microplastics and hydrophobic organic chemicals in Atlantic cod food web. Results for the Plasticod prosject will contribute to develop this model further.